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公共卫生

机器人手术解读系列(第二期)——5G网络让手术有了新进展!

作者: 来源: 日期:2024-09-09
导读

         作为2024年服贸会重要组成部分之一,国家卫生健康委员会百姓健康频道(CHTV))定于9月13日在京举办“2024首都国际医学大会的平行论坛——数智医疗与医学人工智能创新论坛”,CHTV& 将为您带来AI赋能医疗的系列报道。

        导语:作为2024年服贸会重要组成部分之一,国家卫生健康委员会百姓健康频道(CHTV))定于9月13日在京举办“2024首都国际医学大会的平行论坛——数智医疗与医学人工智能创新论坛”,CHTV& 将为您带来AI赋能医疗的系列报道。

01

张旭院士介绍

        2024年6月7日,中国科学院院士、解放军总医院第三医学中心泌尿外科医学部主任张旭教授带领团队,在意大利罗马参加欧洲腹腔镜和机器人手术挑战大会,通过国产远程手术机器人成功完成并演示了跨亚欧大陆“全球最远距离”远程前列腺癌根治手术。在9月即将举行的“2024首都国际医学大会的平行论坛——数智医疗与医学人工智能创新论坛”上,张旭院士将做题为“远程泌尿外科新进展与人工智能”的主旨报告。在论坛举办前,让我们一起了解机器人手术以及张旭院士在机器人手术领域的成就。我们将分三期为大家讲解,本期为该系列的第二期,主题为“远程机器人手术”。

        全球每年进行约3亿次手术,但为了满足人口需求,还需要增加1.43亿次手术。在紧急情况下,时间就是生命。随着5G通信技术的快速发展,远程手术已经不再是科幻小说中的概念。它能够为紧急情况提供及时干预,如心肌梗死和脑血管事件,这些情况对患者的生命和健康有重大影响。自2001年跨大西洋手术以来,远程手术领域已有多项改进,5G连接的引入为远程手术提供了新的机会[1]。

        据Surg Endosc杂志发表的“5G Ultra-Remote Robot-Assisted Laparoscopic Surgery in China”一文所述,5G网络的低延迟和高带宽特性,为远程腹腔镜手术提供了技术保障。在这项研究中,研究人员通过5G网络,成功地在猪模型上进行了四例超远程腹腔镜手术,包括左肾切除、部分肝切除、胆囊切除和囊肿切除。手术的平均网络延迟仅为264 ms(表1),术中总出血量25 mL,且未发生任何并发症[2]。

表1 远程机器人手术的延迟时间

 

        2024年5月,中国人民解放军总医院张旭院士团队在国际泌尿外科界顶级杂志European Urology发表了题为“Safety and Reliability of a Robot-Assisted Laparoscopic Telesurgery System: Expanding Indications in Urological Surgery”的论文,研究团队报告了一系列远程手术的成功实施。这些手术在北京和三亚的两家医院之间进行,通信距离超过6 000 km。该远程手术系统由外科机器人系统、远程会议系统和电信系统组成,通过一个AAA级光传输网络专用线路提供通信,确保了低延迟和高可靠性。

 

        研究涉及六名分别患有后腹膜腔尿管、肾癌、前列腺癌和肾上腺肿瘤的患者,所有手术均由两名外科医生成功完成,无需转为本地机器人控制。术后恢复情况良好,QoR15评分显示与本地手术相似的结果,且在2周的随访中未发现高于Clavien-Dindo Ⅱ级的并发症。网络延迟方面,实时往返网络延迟保持在48.37~52.20 ms,视频编码和解码的延迟稳定在20 ms左右,总延迟在168.37~172.20 ms之间,未观察到帧丢失或仅丢失一帧(图1)。此外,通过NASA任务负载指数和对远程手术系统的主观感受测试,远程手术操作对外科医生的任务负担或主观感受没有明显影响[3]。

 

注:(C) 实时往返网络延迟在48.37和52.20 ms之间;(D)网络抖动<1 ms;(E)视频编码和解码的延迟稳定在20 ms;(F)未观察到帧丢失或仅丢失一帧。

图1 远程手术系统中网络通信的稳定性和可靠性

        尽管远程手术展现出巨大的潜力,但其广泛实施仍面临技术、经济、社会、网络安全、许可、法律和政策等方面的挑战。例如,尽管5G和光纤网络的改进已经允许在长距离上实现更快速、更稳定的连接,手术和电信技术在延迟和距离限制方面仍需克服[4]。此外,一些国家和地区还需要适当的5G和光纤基础设施。

02

结语

        随着2024首都国际医学大会的脚步日益临近,我们对医疗领域中人工智能的创新应用充满期待。数智医疗与医学人工智能创新论坛作为展现最新医疗智能技术的重要平台,将汇聚众多本领域内的顶尖专家。张旭院士在远程泌尿外科的开创性成就,让我们期待,远程手术能够成为连接不同地域、不同人群的纽带。它让优质的医疗服务不再有距离的限制,患者能在需要时获得及时、高效的医疗援助。在下一期,我们将继续深入了解张旭院士在机器人辅助前列腺癌手术方面的突破。

        参考文献

        [1]PATEL V, MARESCAUX J, COVAS MOSCHOVAS M. The humanitarian impact of telesurgery and remote surgery in global medicine[J]. Eur Urol, 2024, 86(2): 88-89. DOI: 10.1016/j.eururo.2024.04.029.

        [2]ZHENG J, WANG Y, ZHANG J, et al. 5G ultra-remote robot-assisted laparoscopic surgery in China[J]. Surg Endosc, 2020, 34(11): 5172-5180. DOI: 10.1007/s00464-020-07823-x.

        [3]Wang Y, Ai Q, Zhao W, et al. Safety and reliability of a robot-assisted laparoscopic telesurgery system: expanding indications in urological surgery[J]. Eur Urol, 2024, 85(5): 506-507. DOI: 10.1016/j.eururo.2023.11.002.

        [4]PATEL V, MARESCAUX J, COVAS MOSCHOVAS M. The humanitarian impact of telesurgery and remote surgery in global medicine[J]. Eur Urol, 2024, 86(2): 88-89. DOI: 10.1016/j.eururo.2024.04.029.

        “ ”发布医学领域研究成果和解读,供专业人员科研参考,不作为诊疗标准,使用需根据具体情况评估。

        编辑:薄荷

        二审:石头

        三审:清扬

        排版:半夏

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