新京報快訊（記者 張璐）國家科學技術獎勵大會11月3日舉行，天津大學“腹腔微創(chuàng)手術機器人與器械關鍵技術及應用”獲得國家技術發(fā)明獎二等獎。手術機器人有何優(yōu)勢？研發(fā)上突破了哪些難題？對此，天津大學機械工程學院副教授李進華接受新京報記者采訪。
20年前就開始探索手術機器人基礎原理
手術機器人是先進醫(yī)療裝備的典型代表，是機械工程領域前沿研究熱點和難點之一。李進華說，天津大學團隊研發(fā)的“妙手”腹腔微創(chuàng)手術機器人，是國內首個獲得產品注冊證的腹腔微創(chuàng)手術機器人，具有完全自主知識產權，可延伸醫(yī)生的手術能力，并實現(xiàn)了遠程手術示范應用。
“近幾年，國內漸漸認識到微創(chuàng)手術機器人的價值，但早在2000年，團隊負責人就已經開始了微創(chuàng)手術機器人基礎原理的探索工作。”回顧研發(fā)歷程時，李進華稱，團隊在2010年完成了國內第一臺微創(chuàng)機器人的樣機，2014年進行了國內首例臨床試驗，2018年完成了國內首個多學科的臨床實驗。作為醫(yī)生的幫手，該機器人在2018年便完成了肺癌根治、胃癌根治、肝癌根治、腎部分切除、胰體尾切除、超低位直腸癌根治、子宮切除等復雜手術。
縮放醫(yī)生動作，實現(xiàn)精準操作
以往手術在腹部開刀，給患者帶來一定的心理壓力。微創(chuàng)手術在肚子上打幾個小孔，細長的手術器械通過小孔深入腹部完成手術，小切口完成大手術，患者出血少，創(chuàng)傷小、恢復快、不僅術后疤痕少，感染率也大大降低。
“醫(yī)生手持手術器械操作時，手術器械是一根細長桿兒帶著一個鑷子，由于手術器械末端沒有關節(jié)，操作起來不靈活。腹部切口相當于一個支點，醫(yī)生需要反向操作，往上動時手得往下走，所以培訓周期特別長。”李進華說，手術機器人克服了這些缺點，通過控制系統(tǒng)還原了醫(yī)生的手部動作。
同時，手術機器人可以實現(xiàn)比例縮放，例如做心臟手術等特別精細的手術時，機器人可以把人手的動作縮放，比如醫(yī)生通過手柄操作動了10厘米，患者體內的機器臂只動了1厘米，以此提升手術操作的精準性。
疫情期間助力醫(yī)生異地完成手術
像人類一樣，微創(chuàng)手術機器人也有“手”、“眼”和“腦”。機器人的“手”可以靈活操作患者腹內的手術器械，“眼”是高清立體內窺鏡，可以讓醫(yī)生恢復深度感覺。“腦”是控制系統(tǒng)，能夠精準模擬醫(yī)生手部動作，把醫(yī)生的意圖反映出來。
“手”、“眼”和“腦”在研發(fā)上各具難點。為了讓“多自由度微創(chuàng)手術器械”靈活模擬人手動作，團隊在器械末端增加了很多關節(jié)，手術器械結構變復雜了，但其尺度仍然受限，需要通過患者腹部小孔深入，通常僅有8-10毫米。另外，手術器械在做部分手術時需要輸出足夠大的操作力。“體積小、結構復雜，還要有很大的操作力，這本身就是相互矛盾的。我們研究了很多年，最終利用絲傳動技術，突破了這一難題。”
李進華稱，“內窺鏡”也要通過腹部小孔進入患者體內，團隊研發(fā)了雙目內窺鏡，模擬人眼成像原理，使醫(yī)生視野清晰，看到的景象呈現(xiàn)立體效果。“我們在內窺鏡有限的體積里放了兩個光路，為避免視覺疲勞，需要保證兩個光路的一致性。”
近兩年受疫情影響，很多患者不方便異地就醫(yī)，此時手術機器人也派上了用場。今年，“妙手”手術機器人已經完成了50例遠程手術。“手術機器人有快速反應能力和實時穩(wěn)定通訊功能，在低延時的5G網絡支持下，醫(yī)生可以通過觀看異地畫面操作手柄，對手術器械進行精確控制。”
新京報記者 張璐
編輯 劉夢婕 校對 趙琳
