达芬奇手术机器人系统的技术应用与管理建议

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二维平面图,易失真
器械无关节 4个自由度
精确度一般
套管会放大器械的震颤 微创,术后恢复较快 存在死机、炎症、出血后再进行
传统手术的风险
较传统手术时间短 较传统手术时间短 医生站立进行系统操作
图像和控制手臂在同一个方向, 符合自然的眼手协调
主刀医生调整镜头直来自百度文库观察所需视野
直视三维立体图像 10-15倍的高清晰图像 ENDO WRIST®仿真手腕
性能评测 PERFORMANCE EVALUATION
达芬奇手术机器人 系统的技术应用与管理建议
Suggestions on the Application and Management of Da Vinci Surgical Robotic System
李扬,贺晶 (中国医学科学院医学信息研究所, 北京 100005)
达芬奇手术机器人系统除继承了一般内窥镜手术的微 创,出血及术中输血量减少,住院时间短,提高医院病床周 转率等优点外,在技术上,其最大的优越性在于 : 手术器械 上的关节腕具有多个活动自由度,更加灵活,拓展了手术人 员的操作能力,提高手术精度 ;在手术中手术器械可滤除人 手自然颤动;系统末端的手术器械具有握、切割、缝合等功能, 能在狭小空间操作精细手术 ;高分辨率的三维图像处理设备, 便于外科医生清晰精确地进行组织定位和器械操作 ;同时, 对于术者可采取坐姿进行系统操作,利于长时间复杂的手术。
Abstract:Comparing with the traditional surgery, robotic surgery not only has some technical advantages such as helping the surgeon transcend the limitations of conventional surgical technologies, its 3D HD visualization, etc., but also has some limitations in the clinical applications. This paper discussed the benefits and limitations of Da Vinci surgical robotic system, and provided feasible suggestions on the application and management of surgical robotic system. Key words:Surgical Robot;application;management
血管外科、儿科
心外、心血管、泌尿科
法国
意大利 澳大利亚 比利时
英国 荷兰 埃及 日本
泌尿科、心外
普外、胸外、心外 泌尿科、妇科、普外
普外 泌尿科 普外 泌尿科 胸外科
从以上列表可以看出,国外对机器人这类高新技术的临 床应用管理很严格,每开展一种新的应用均需得到有关政府
性能评测
部门(如美国 FDA)的批准,不可随意而为。 目前多个国家在不同领域开展了机器人手术治疗,但迄
自然的眼手协调
术者直接控制手术视野,解剖 结构和狭小的解剖空间在直视
下很难观察精细 直视三维立体图像
5个自由度,但有时机械达不到 理想的精确度
用手指和手腕控制器械直观, 但精确度较差
人手存在自然颤抖 伤口面较大,术后恢复慢
失血量较多
较长 医生站立完成手术
图像和操作器械不在同一方向
术者必须和控制腹腔镜 的助手配合
2001年5月30日
腹腔镜前列腺癌根治术,
2001年3月5日 2000年7月11日 1999年7月31日
胸腔镜手术(冠状动脉搭桥和肺手术 ) 一般腹腔镜手术(胆囊,胃食管反流和妇
科手术) 手术援助
表2 2004年止世界各国应用达芬奇机器人外科手术的领域[2]
国家 美国 德国
开展的手术领域 泌尿科、普外、心外、胸外、
今为止尚未见有哪个国家的医疗机构发布相关的临床应用指 南。与会专家就目前达芬奇在临床应用范围上主要指出 :达 芬奇手术系统就其技术本身虽然已显示有上述不少特点,并 证实可在多种临床科室得以应用,但在与常规手术和腹腔镜 手术相比较下,非其莫属的优势还不太突出。从澳大利亚卫 生技术评估的文献即表明,达芬奇与常规的腔镜技术相比优 势并不很明显,对于复杂、技术困难的手术还是首选传统手 术,在适应症方面达芬奇系统也不是唯一的选择 [2]。我国目 前开展的全机器人手术仅有 :二尖瓣修补与房颤治疗、二尖 瓣修补和替换术、心脏不停跳冠状动脉旁路移植术等。 2.2 笔者从相关文献结合专家意见总结了达芬奇手术机器人 与传统手术和内窥镜的差异,见表3(见134页)。 2.3 达芬奇手术机器人系统在临床应用中存在的问题
对达芬奇手术机器人系统在我国今后的应用与管理,与 会专家提出了一定的建议,结合达芬奇手术机器人系统的技 术优势、局限性、适用范围及我国国情等,建议如下 : 3.1 达芬奇手术机器人系统是机器人技术的重要应用领域, 对于提升国家医疗水平、诊治技术有重要意义。手术机器人 技术在国内外的发展,代表先进的研究趋势与方向,对于该 类高新技术设备,适度引进目的在于跟踪国外医疗技术水平 和支持鼓励自主研发,将来还可把此项技术推广应用到其他 领域。 3.2 达芬奇手术机器人系统是医工结合的又一代表,其功 能、性能、操作范围也是目前最好的机器人手术系统,但在 临床应用中还需要进一步探索,在人员、技术、管理等方面 制定应用规范和标准,以降低使用风险。因其价格十分昂贵 (有数千万元之巨),从临床应用与推广上,国家应加强控 制与监管,在中国目前状况下要有条件、有限度地开展使 用,防止无序引进推广。 3.3 卫生主管部门应对拟引进设备的机构进行综合评估,避 免盲目购置。对于引进新技术设备医疗机构应定位于条件成 熟的国家级医院,且要求在一定时间内要做出设备应用技术 评估报告,包括开展该技术的医疗机构的准入条件、成本效能、成本-效率等分析,为政府对设备的配置与管理拟定 政策提供科学依据。 3.4 成立有关该项技术的应用培训示范中心,挂靠在1~2家医
第三,与我国现阶段国情不相符。与会专家认为,微创 外科发展是趋势,手术机器人从技术角度讲是先进的,且符 合主流趋势,安全性也在不断提高,但其使用时必须结合国 情。目前我国的主流趋势是先进性加适用性,更加注重高的 临床价值。由于医疗保险单病种付费价格的限制,机器人手 术昂贵的价格对其使用率造成一定影响。在临床适应症方面,
达芬奇外科手术机器人系统是经国家食品药品监督管理 局注册登记准予引进的大型医用设备。卫生部规财司、科教 司为加强对此类大型高新技术医疗设备的配置和应用的科学 管理,于 2008 年 11 月在北京召开针对达芬奇外科手术机器 人系统的综合技术评估研讨会,邀请了医疗器械有关技术、 工程、临床及信息等领域的国内知名专家共同研讨。医科院 信息所为此次会议的具体承办单位,并在会前准备了一份有 关的背景资料供与会专家参考。作为工作人员,笔者除编译 了国外相关技术与临床应用资料外,还有幸参加了此次评估 会议,聆听了各与会专家就达芬奇手术机器人的优势与局限、 适应症范围,以及我国应如何对待像机器人这类高新技术的 引进和应用问题所提出的客观中肯的评估意见和建议。笔者 在参考国内外技术资料的基础上,结合与会专家的研讨发言, 特整理成文。
LI Yang, HE Jing (Institute of Medcial Information, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100005,China)
[摘要] 机器人手术系统与传统手术相比,具 有拓展手术人员的操作能力、改善视野空间 等技术上的优势,但在临床应用中也存在不 足。本文通过论述达芬奇手术机器人系统的 技术优势及临床应用的局限性,为我国管理 与使用该类设备提出可参考性建议。 [关键词]手术机器人;应用;管理 [中图分类号]R612 [文献标志码]A [文章编号] 1674-1633(2009) 01-0132-03
2009年第24卷 01期 133 VOL. 24 NO. 1
性能评测
表 3 达芬奇手术机器人与传统手术和内窥镜相比 [1-2、4、6-8]
PERFORMANCE EVALUATION
比较科目
传统手术
内窥镜手术
达芬奇机器人系统
眼手协调
手术控制
成像技术 灵活性
精准程度 稳定性 创伤性 安全性 学习曲线 手术价格 术后恢复 手术时间 术者姿势
表 1 与表 2 是笔者从相关文献中了解到的目前达芬奇机 器人系统被 FDA 批准的适用范围以及在各国临床中已应用的 领域。
表 1 FDA 批准的使用范围
日期
使用范围
2005年4月26号
妇科腹腔镜
2003年1月30日
房间隔缺损
2002年11月13日
二尖瓣修复手术
2002年11月12日
胸腔镜辅助心切开术
手术器械模拟外科医生的技术动作。医生控制台装有三维视 觉系统和动作定标系统,医生手臂、手腕和手指的运动通过 传感器在电脑中记录下来,并同步翻译给机器手臂。 1.2 达芬奇手术机器人系统的技术特点[1-3]
达芬奇手术机器人系统具有四个机械手臂,其中两个是 像手术中医生的手一样进行操作的“左臂”和“右臂”,第 三个操作臂是“助手”,起牵引、稳定等作用 ;第四个操作 臂是内窥镜,可以形成三维立体图像,手术视野图像被放大 10~15 倍,提供真实的 16 :9 比例的全景三维图像。手臂的 腕部有可自由活动的手术器械,每种器械有具体的手术任务, 如夹紧、转动、缝合和组织的操纵,有 7 个自由度,模仿外 科医生手和手腕的动作,系统具有振动消除系统和动作定标 系统,可保证机械臂在狭小的手术野内进行精确的操作。 1.3 达芬奇手术机器人系统的技术优势
7个自由度
准确,直观,灵活
控制器会滤除颤抖 微创,术后恢复较快 机械故障的几率大于一般的内窥镜手术系统 比普通内窥镜时间长 较传统手术与普通内窥镜手术昂贵 较传统手术时间短 较传统手术与内窥镜手术时间长 医生采取坐姿进行系统操作
很多能通过内窥镜解决的疾病一般都不会首选机器人来完成。
3 达芬奇手术机器人系统在我国应用管理的建议
首先 , 就达芬奇系统技术本身,存在着一定的缺陷,如, 触觉反馈体系的缺陷,医生只能通过视觉信息反馈弥补触觉 反馈的不足 ;系统技术的复杂性,在使用过程中发生机械故 障的几率大于一般的内窥镜手术系统,如文献中报道,可能 发生半路死机现象,需及时改成常规手术继续进行 [3] ;系统 的学习曲线较长,不拟人化,不便于操作,医生与设备的配 合需要长时间学习 ;手术前及手术中的规划和准备耗时较长, 在各类手术中装配机器人,装配时间大约是 30~45 分钟,将 近传统手术准备时间的 2 倍 [1]。达芬奇系统的局限性,导致 已适应使用普通内窥镜手术的医生,不愿意花很多时间用来 学习或首选机器人系统进行手术,从而对其使用率造成一定 的影响。
1 达芬奇手术机器人系统的技术特点及优势
1.1 达芬奇手术机器人系统的系统组成[1] 达芬奇手术机器人系统主要分为 3 部分:(1) 手术医师操
作主控台 ;(2) 机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台 ; (3) 三维成像视频影像平台。实施手术时外科医生不与病人直 接接触,通过观察监视器操作控制系统,医生的动作通过计 算机传递给手术台边的机械手,机械手的前端安装各种微创
其次,使用成本昂贵。表现在两方面,一是手术费用高, 笔者从相关的文献报道得知,在美国,平均每位病人的每次 手术费用约 1500~2000 美元。利用机器人做前列腺切除术, 可比医生常规手术的成本增加 1000 美元 ;做心脏二尖瓣手 术的成本则要增加 4000 美元 [4] ;二是维修费用昂贵,与普通 内窥镜相比,达芬奇手术系统更易出现问题,每 4 个月进行 一次预防性维修,维修保养费每年约是购置费用的 10%。后 续费用也很大,每用 10 次就需更换相关一些设备,更换一 次需花费 2000 美元 [5]。据国内医学工程专家介绍,我国已 购入的达芬奇手术机器人系统,两年中用于维修的费用高达 300 万人民币。
2009年第24卷 01期 VOL.24 NO.1
132132 2009年第24卷 01期 VOL. 24 NO. 1
PERFORMANCE EVALUATION
2 达芬奇手术机器人系统临床应用
2.1 达芬奇手术机器人系统应用范围 目前,全世界有 400 多家医院成功开展了机器人手术。
包括美国、加拿大、法国、德国、意大利、印度、荷兰、新 加坡、瑞士、英国、澳大利亚等。截至 2008 年 3 月 31 日, 全球已销售 867 台,其中美国有 647 台,欧洲有 148 台,其 他地区 72 台 [2]。我国已安装 5 台达芬奇外科手术机器人系统。 2006 年,中国人民解放军总医院心外科引进达芬奇外科手术 机器人系统,是首家在中国大陆地区使用的用户,其余 4 台 在香港地区。
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