2006年3月4日上午，北京积水潭医院在创伤骨科主任王满宜教授的全程指挥下，由该院骨科计算机辅助与机器人
手术研究小组实施，运用国内首台基于窄带网络小型远程骨科手术机器人系统，为千里之外的陕西延安患者张先生进行了髓内针远端锁定手术。
这是北京积水潭医院等单位继成功联合研制出国内第一个应用于骨科手术的机器人后，成功完成的国内首次应用骨科机器人的远程手术，记者采访了曾在手术现场视频主持的王满宜教授。
问：请您介绍一下远程骨科手术机器人系统以及远程手术的流程。
王满宜教授（以下简称王）：“骨科机器人在远程手术中的
临床应用研究”是在国家科技部大力支持下，由我和北京航空航天大学王田苗教授主持，在北京积水潭医院、北京航空航天大学、延安大学附属医院等6家单位的配合下完成的国家“863”高技术研究发展计划项目。是我们以带锁髓内钉远端锁定手术作为切入点和应用背景，结合机器人与计算机技术，从2004年7月~2005年12月，经过一年半的努力完成的。
用于远程手术的骨科机器人，并不是人们在电影中看到的“类人”机器人，受医生遥控来给患者做手术，而是利用“外科机器人手术定位方法”，严格地说叫做“计算机辅助骨科手术系统（CAOS）”来完成的，手术规划还是由医生来做的。这个“机器人”是一个不大的黑色铁架子，确切点说是个机器臂（注：上图箭头所指处）。“计算机辅助骨科手术系统（CAOS）”主要包括计算机影像处理技术和定位技术两方面，该系统属我国自主开发，拥有全部的知识产权。
这次手术在我们北京积水潭医院和延安大学附属医院之间进行，就好比医生的脑子在北京，通过网络和机器人的链接将医生的手延长到异地操作。患者手术床床头安装了摄像机，旁边有一台安置了话筒的电脑。北京、延安两地现场分别启动手术程序及服务器程序，进行网络连接。延安现场的医生应用计算机，把患者的影像资料如X线片、CT、核磁检查结果等进行叠加分析，并将手术现场所有的影像、声音通过网络传回北京，由我们医院的专家组进行手术规划，并将规划指令迅速返回延安手术现场。北京医生面前也有摄像头和话筒，在延安能同步看到北京医生的图像和声音。延安现场的骨科机器人根据分析结果暨图像上不同的标记物，由机器人电机驱动系统进行横纵坐标定位，从而准确找到结合锁定点，最后由操作医生将螺丝准确拧进。北京现场为手术指挥中心，而延安现场医务人员须安排患者、现场验证等，全程手术在机器人骨科手术系统辅助下完成。
问：作为被列入“十一五”计划和“863”计划国家重点发展的项目，计算机导航机器人手术在提升相关领域科技生产力方面会扮演更重要的角色，该手术和传统手术相比有哪些优势？
王：作为一项计算机导航与机器人相结合的新技术，计算机导航机器人手术要有漫长的适应过程。特别是从事十几年甚至几十年传统手术的医生，学习及实际操作都很困难。但该手术有着传统手术无可比拟的优点：首先它能缩短手术时间，减轻患者痛苦。计算机导航技术可简化手术操作，大大缩短手术和麻醉时间，减轻患者痛苦；高龄患者术后不用再长期卧床，术后康复时间也大大缩短，患者住院时间和医疗费用也都相应减少；一些以往不能治疗或治疗困难的患者现在也可以得到治愈。
其次，定位精准。机器人辅助骨科手术应用计算机可把患者的影像资料如X线片、CT、核磁检查结果等进行叠加分析处理，使手术定位更精准。传统手术的定位很大程度上依赖于骨科医生的经验，但无论手感怎样准确，也抵不过计算机的精密计算，目前该系统能精确到0.6毫米。同时，传统手术开口大，破坏骨折部位血运，使其不易愈合，现在通过该系统定位，可以远离骨折部位开口，开口小，容易愈合。
再次，它能缩短X线照射时间。传统手术过程中，医生和患者长时间地暴露在X线下，对身体有很大危害。现在用机器人系统辅助手术，是通过带电机的机械臂，辅助医生完成折骨的牵引和固定，然后，双平面导航机器人系统用X线机从正面和侧面对患者的伤骨拍摄图像，经过计算机的精密计算，确定骨髓内钢钉锁孔的位置，引导医生完成对钢钉的锁定。这样，医生和患者在X线照射下的时间会大大缩短，可最大限度地减少辐射危害。
另外，机器人手术精确度高，没有疲劳性。采用计算机导航技术后，可以制造出同患者真实骨骼尺寸相符的人工关节，这种“特制”的个体化人工关节同人体完全匹配，并由机器人进行准确安装。传统骨科手术对医生的经验和体力要求都很高，但医生毕竟也是有血有肉的人，有经验、体力好的医生会稳稳地把握住患者的肢体部位操作，但是手术很复杂，时间一长，随着循环、神经系统的疲劳难免也会造成术者手部轻微抖动。而机器臂是不知疲倦的，无论多长时间，它都会一直“稳如泰山”。
最后，机器人手术更安全、更规范。从安全角度来讲，当机器遇到软组织，会自动启动类似刹车的程序，避免软组织挫伤。另外，机器人手术是典型的微创手术，如远端锁骨接口只需切1厘米小口，而传统手术要做一个很大的切口。由于切口非常小，不会干扰骨折局部的软组织，也就更加安全和规范。
目前应用该系统已成功完成了胫骨髓内钉手术36例，其中北京和延安等地之间的试操作远程手术5例，股骨髓内钉和股骨颈空心钉手术各1例；并制订了基于小型模块化骨科机器人系统的多适应证实用微创手术方案、
急救手术环境实用微创手术方案、微创手术临床推广方案和边远地区基层医院遥规划实用微创手术方案。
问：这项技术应该与计算机的发展有很大关系，但有专家表示，目前很多医生不愿接受导航手术理念，即使能接受操作时间也相对漫长。这对于一名该领域优秀医生的成长是不是有不小的阻力呢？
王：随着计算机及图像分割处理系统的迅猛发展，以及工科、医学的有机整合，为医学提供了更广阔的技术空间和新机遇。所谓整合，是指把不同高精端的技术整合为一体。现在有不少医生不熟悉计算机，以手工操作手术速度快、技术精湛而自我满足。而我们更应看到未来的发展方向，10年、20年后，如果想成为一名优秀的医生，就应该掌握计算机概念拓展的高尖端技术。今天我们的骨科机器人远程手术解决的只是创伤骨科中一个比较普通的问题，但却标志着一个追求计算机时代新技术的里程碑的开端，我们必须紧跟科技发展的步伐。今后我们用于手术的影像学，都会以立体影像图像展示，通过计算机会非常生动地把立体、三维的东西展现出来，每个面、每个深层的结构都可观察。如广州南方医院推进的“数字人”研究项目，就是将身体各个器官、结构数字化，手术时按需调出患者相应器官的立体层面图像。这比看一张平面图，理解程度要更深刻。
问：通过远程骨科机器人手术，是不是可以提高一些总体医疗技术水平不高的地区和需要即时处理的急创伤患者治疗水平？
王：目前我国各地的医疗水平发展不平衡，北京、上海等大城市聚集了大批高水平的医学专家，而在一些基层、偏远地区，包括边疆及军队驻地缺少专家及高质量的医疗服务，一旦出现突发伤情，患者难以得到及时有效的治疗。如果在国内推广并广泛应用了计算机辅助骨科手术系统，地方医院就可以在第一时间把患者的骨骼资料信息传至医疗水平高的骨科中心，专家就能通过计算机对患者伤情信息进行分析，将手术规划好，然后再把规划好的信息通过网络传输回去，指令骨科机器人进行精准的手术操作，让患者得到更优化的治疗。
该技术虽然目前仍有很多问题亟待解决，如它只能解决创伤中的髓内钉固定方面较为普通的手术，但它为骨科手术的未来指明了发展方向。我相信，随着计算机和电脑图像处理系统的发展，用10年或更短时间，我们医生会完成各类骨科的疑难与复杂手术。
本报记者 应洪舒
图1：延安现场。延安医生王剑飞（右）等正通过北京传来的遥控操作指令为患者做手术。
李小军 摄
图2：北京现场。王满宜教授（右）正与手术小组成员通过网络传输过来的图像，发出骨科机器人远程操作指令。
彭宁 摄
作者：
2006-6-13