●馬昊楠/本刊記者

自上世紀(jì)80 年代第一臺用于手術(shù)的外科機器人的出現(xiàn)以來，醫(yī)學(xué)機器人給傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)帶的不僅是技術(shù)上的進(jìn)步，更是醫(yī)學(xué)觀念上的重大變革，經(jīng)過三十余年的發(fā)展，醫(yī)學(xué)機器人正逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不可或缺的組成部分，那么醫(yī)學(xué)機器人與人們腦海中的傳統(tǒng)機器人相比有何不同？醫(yī)學(xué)機器人在未來又能否代替醫(yī)生？為此，本刊記者采訪了首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科趙國光團(tuán)隊的樊曉彤醫(yī)師。

機器人是醫(yī)生手和腦的延伸

如果按照應(yīng)用特點可以將醫(yī)學(xué)機器人分為手術(shù)、護(hù)理、康復(fù)、救援、轉(zhuǎn)運等5 類。其中，手術(shù)機器人近年來發(fā)展迅速，未來將對臨床實踐產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。比如，可進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療，實施復(fù)雜外科手術(shù)的“達(dá)芬奇”機器人便是一例，而在立體定向功能神經(jīng)外科領(lǐng)域內(nèi)，Rosa 機器人正嶄露頭角。

也許有人會問為什么大多數(shù)醫(yī)學(xué)機器人在外觀上看更像是機械手臂，反而與傳統(tǒng)印象中能跑會走的機器人大有不同，樊曉彤醫(yī)師表示：“醫(yī)學(xué)機器人的概念從本質(zhì)上來講應(yīng)該是醫(yī)生，尤其是外科醫(yī)生雙手和大腦的延伸，醫(yī)生可通過醫(yī)學(xué)機器人完成原本他們雙手做不到的事情，或是大腦中所想但卻不能實現(xiàn)的事情。”

樊曉彤醫(yī)師表示，首先人類只有兩只手臂，在某一局限的空間中兩只手往往會感覺不夠用，醫(yī)學(xué)機器人則不然，它不像人類有構(gòu)造上的限制。其次，人類由于自身生理特點，就算經(jīng)過特殊的訓(xùn)練，手臂還是會顫抖，但機器人不會。換句話說，醫(yī)學(xué)機器人可以算是人類對自身手術(shù)技巧的完善。

“大部分人都對機器人有一種印象，即它能夠自己制定目標(biāo)，然后制定規(guī)劃去完成目標(biāo)，當(dāng)然也只有這種具有自我意識的機器人才能被稱為機器人。但醫(yī)學(xué)機器人不是這樣，目標(biāo)仍然是由人來制定的，不過它能幫助人們?nèi)崿F(xiàn)目標(biāo)，歸根結(jié)底它只是一個高科技的‘手術(shù)刀’，最根本的仍然是操控它的醫(yī)生。”

不過，無論醫(yī)學(xué)機器人發(fā)展到何種水平，機器人都是人類為了完善自己而制造的。樊曉彤醫(yī)師說道：“人類沒有必要制造一個東西模仿人類自己，醫(yī)學(xué)機器人不能為了模仿人類而模仿，換句話說，一臺手術(shù)永遠(yuǎn)是人在控制機器，如果有一天醫(yī)學(xué)機器人有了自我意識，我認(rèn)為是不可靠的，一旦機器人擁有自我意識，人們又怎樣去評價它是可靠的？”

Rosa 讓融合更簡單

Rosa 機器人可以說是一個自動化的平臺，可為與其生產(chǎn)商供應(yīng)的器械引導(dǎo)子直徑一致的任何神經(jīng)外科器械提供導(dǎo)向功能(例如活檢針)。它由一個小型機器臂和一個安裝于移動手推車上的觸摸式控制系統(tǒng)組成。根據(jù)手術(shù)需要，不同類型的器械可被安裝到機器臂末端或在末端進(jìn)行更換。觸摸式的人機界面通過指示要做的動作以及提供各種不同指令確保Rosa 與醫(yī)生之間的信息交流。

神經(jīng)外科所面對的很多病灶位于大腦深部，就算把患者的整個大腦拿給醫(yī)生看，目視下也看不到這個病灶，由于腦結(jié)構(gòu)精密而脆弱，同時無法再生，在手術(shù)中不允許醫(yī)生對腦組織有額外的損傷，在功能神經(jīng)外科及立體定向神經(jīng)外科中，對腦組織的活檢、深部電極的植入等，都依靠立體定向技術(shù)來實現(xiàn)高度的精確，伴隨著立體定向技術(shù)的發(fā)展和無框架導(dǎo)航理念的完善，Rosa 機器人應(yīng)運而生。“Rosa 機器人的主要作用是定向?qū)Ш?，在手術(shù)前將患者的頭部的影像資料輸入Rosa 機器人中，然后在Rosa 機器人上制定相應(yīng)的手術(shù)計劃即設(shè)定相應(yīng)的手術(shù)參數(shù)，如靶點位置、入路點、手術(shù)器械長度等信息，至此Rosa 機器人便會在手術(shù)過程中依照先前醫(yī)生制定的手術(shù)計劃為器械提供精確和嚴(yán)格的導(dǎo)引。換句話說運用Rosa 機器人輔助手術(shù)，就相當(dāng)于人們?nèi)ヂ糜我粯?，我首先確定了我要去的地方，以及我要走的路，至于這條路怎么走，如何讓我不走偏，這是Rosa 機器人幫助完成的，它會告訴你什么時候向左走，什么時候轉(zhuǎn)彎。”樊曉彤醫(yī)師說道。

Rosa 機器人的最重要的功能之一便是多模態(tài)腦功能成像的實現(xiàn)，患者在手術(shù)前都需要做腦部核磁、PET、腦磁圖等檢查，然而腦部核磁只是一個結(jié)構(gòu)性的影像、PET 是一個代謝性的指標(biāo)、腦磁圖則是一個磁信號的指標(biāo)，醫(yī)生則需要將這些影響融合到一起。在樊曉彤醫(yī)師眼中，腦部核磁、PET 等檢測指標(biāo)更像是一張張的地圖?！八鼈冇械谋硎窘邓行﹦t是代表著林覆蓋面積，將這些地圖融合到一起，醫(yī)生就能直觀地知道某一地區(qū)有多少的降水，多少的森林。這些檢查信息都很重要，如果醫(yī)生只靠人眼分別地看，效率很低，也難以實現(xiàn)精確化，只有將它們結(jié)合到一起，醫(yī)生才能更好地把握手術(shù)的細(xì)節(jié)。”

Rosa 可以完成所有的注冊方式

在神經(jīng)外科，傳統(tǒng)對腦部進(jìn)行注冊的方式無外乎是在患者腦部安裝框架?！翱蚣芡ㄟ^四顆釘子固定在患者的頭部，固定好的框架相當(dāng)于含有X、Y、Z 三軸的坐標(biāo)系，框架安裝完畢后，患者通過進(jìn)行一系列腦部核磁、PET 等檢查，而醫(yī)生則通過檢查得到的影像，得到病人大腦和框架的關(guān)系，進(jìn)而才能對病灶的入路進(jìn)行計算?！?/p>

樊曉彤醫(yī)師進(jìn)一步說道：“采用框架注冊的患者，檢查和手術(shù)往往都是在同一天進(jìn)行的，試想一下，患者先進(jìn)手術(shù)室安裝框架，再帶著框架做各種檢查，這個過程會花費大量的時間，對于患者而言則要承受疼痛和心理上的壓力，并且框架安裝相對麻煩，在醫(yī)學(xué)中‘麻煩’往往就意味著高風(fēng)險?！?/p>

Rosa 機器人不僅可以有框架的注冊，更能完成無框架的注冊。Rosa 的無框架注冊又分成2 種，一種是表面注冊，即掃描患者面目結(jié)構(gòu)，推算腦部空間位置。另一種則是在患者頭部貼上標(biāo)記物，在做影像檢查時，這些標(biāo)記物顯而易見，Rosa 機器人通過這些標(biāo)記物的位置，從而對患者腦部空間進(jìn)行推算。

框架由于是物理結(jié)構(gòu)，因此會隨著壓力的增大，導(dǎo)致框架的輕微變形，因為框架如同坐標(biāo)系一般，需要醫(yī)生用肉眼進(jìn)行讀數(shù)，因此讀數(shù)的準(zhǔn)確性會受到視覺的影響。“從目前來看，雖然框架結(jié)構(gòu)會存在一定的誤差，但在準(zhǔn)確性方面還是稍高于無框架的注冊，不過Rosa機器人無框架注冊的準(zhǔn)確度已經(jīng)相當(dāng)接近框架注冊了，加上無框架注冊在效率和患者感受方面更加優(yōu)秀，無框架注冊的優(yōu)勢會越來越大?！狈畷酝t(yī)師對無框架注冊充滿信心。

Rosa 機器人用于引導(dǎo)的機械手臂有六個關(guān)節(jié)，在實際工作中，誤差約為0.8mm?！拔覀兒茏匀坏貢脵C械手臂和人手進(jìn)行比較，但其實人手如果不借助工具，是毫無精確度可言的。比如手術(shù)需要30 度角進(jìn)針，在沒有工具的情況下，我們是判斷不出我們的手究竟怎樣才算是30 度的。而機器人目前可達(dá)到0.8mm的誤差，這是不借助工具的人手所不可能實現(xiàn)的?！?/p>

醫(yī)療機器人畢竟屬于機器，在使用的過程中難免會出現(xiàn)故障，那么又是否會增加手術(shù)的風(fēng)險？這長久以來也困擾著無數(shù)的學(xué)者。樊曉彤醫(yī)生表示，首先必須確認(rèn)的是，如果在手術(shù)中，機器人出現(xiàn)了問題，那么手術(shù)方案一定要進(jìn)行調(diào)整，甚至推遲。以Rosa 機器人為例，如果Rosa 出現(xiàn)了問題，醫(yī)生也不會沒有辦法，我們依然可以回到框架時代，這是對于硬件來說。而機器人的軟件設(shè)計經(jīng)過長期的調(diào)校，已比較可靠，在軟件設(shè)計的冗余和系統(tǒng)備份的前提下，Rosa機器人的生產(chǎn)商和臨床單位密切配合，定期校驗系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性，為臨床診療保駕護(hù)航。