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人工智能:中国实验外科的机遇与挑战
人工智能是一门通过计算机模拟人脑智能行为的总称.当前人工智能在医学领域的研究和创新已取得显著进展并已带来巨大的社会变革,现代医学需要人工智能.成立人工智能实验室和网络临床数据库己成为我国实验外科当务之急.我们要开展人工智能在外科学领域的各项研究,包括机器学习、人工神经网络、大数据、脑科学、手术机器人,并进行人工智能伦理学问题的探讨.我们必须要继承和发扬外科优良传统.不久的将来,超级计算机将成为人类好的朋友,将帮助外科医生做出医疗决策和在外科医生指导下进行手术.
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立体定向手术展望
现代立体定向手术无论是在精确度,还是应用范围都有极大的提高,随着科技进步,仍存在极大的发展空间.
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医学影像诊断及介入式手术的人工智能应用
医学影像人工智能的萌芽上个世纪60年代就有一些利用计算机来诊断骨肿瘤的研究应用.但是这些研究都不够成功.早大规模的关于计算机处理医学图像的研究是上个世纪80年代,起源于芝加哥大学的Kurt Rossmann实验室.那时Kunio Doi教授带领这个实验室开始利用数字化的医学图像来提高诊断精度[1].这些课题涉及血管成像,肺癌X线的检测(Maryellen Giger)及乳腺X线钙化点的检测(Heang-Ping Chan)等.Maryellen Giger教授后来成为芝加哥大学放射科计算机辅助检测/诊断(computer-aided detection/diagnosis,CAD)研究的领头人,而Heang-Ping Chan教授则在密歇根大学把CAD研究推向深入.
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经自然腔道内镜外科和“达芬奇”手术机器人系统:腹腔镜外科的创新与人文精神
腹腔镜微创外科技术已经走过100多年的历史.大量的基础和临床研究证实,腹腔镜手术的应激反应及对免疫系统的抑制较传统手术轻,更因其创伤小、恢复快、住院时间短,深受人民群众的欢迎.以1987年法国医生PHILIPPE MOURET成功完成第1例腹腔镜下胆囊切除术为标志,腹腔镜微创外科在20多年来得到长足的发展[1].随着腹腔镜技术的不断提高,应用范围的不断拓展,经验与知识的不断积累,腹腔镜设备、手术器械的不断改进和完善,腹腔镜手术的深度及广度都有了很大的发展.如何在已有基础上传承经验与知识,不断提高和创新,深入发展,满足人民群众日益增长的医疗服务需求,要求我们深入学习与研究.
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机器人辅助外科的历史、现状和展望
本文在查阅大量国内外文献的基础上,通过回顾机器人辅助外科的发展历史,以达芬奇机器人为例,阐述其工作原理、国内外应用现状、技术优势、目前存在问题和未来发展方向,充分论述了机器人辅助外科技术的快速发展,目前已深入到外科的所有领域,临床外科正迎来一个新纪元.
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机器人胃肠道手术的初步应用浅见
手术机器人是外科医生的手术辅助系统,目前以达芬奇机器人手术系统应用为广泛.复旦大学附属中山医院自2009年10月开始应用达芬奇机器人手术系统施行胃肠道手术共计27例(其中胃手术18例,结直肠手术9例).术前准确分期对于达芬奇机器人手术系统适应证的把握十分重要.达芬奇机器人手术系统对于术中淋巴结清扫、神经保护和直肠系膜的完整切除有着明显的优势.采用何种吻合方式(腹腔内或腹腔外)取决于手术方式和术者经验.虽然,达芬奇机器人手术系统的应用还存在一些不足,昂贵的价格也限制其推广.但是,相信其会成为外科发展的趋势.
关键词： 手术机器人 达芬奇机器人手术系统 胃肠外科 -
机器人结直肠癌手术专家共识(2015版)
引言 我国机器人结直肠癌手术尚处于起步阶段.编撰《机器人结直肠癌手术专家共识》,希望能对目前正在或将要开展机器人结直肠癌手术的同道起到一定的指导和参考作用.一、 手术机器人的特点与优势1. 技术特点:手术机器人系统由视频系统、机械臂系统和医师控制台3部分组成. 视频系统为主刀医师提供放大10~15倍的高清三维图像,赋予手术视野真实的深度感,增加医师对手术的把握.机械臂系统位于床旁,安装有1条镜头臂和3条器械臂. 器械臂所持专用器械具有独特的可转腕结构,可以540°旋转,突破了双手的动作限制,使操作更灵活, 尤为适合狭小空间内的手术. 主刀医师坐于控制台前, 实时同步控制床旁机械臂的全部动作, 无需长时间站立,显著降低了生理疲劳[1-3].机器人计算机系统自动滤除术者动作中的不自主颤动,使操作更稳定.
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ROSA颅内电极热凝治疗儿童局灶性药物难治性癫(痫)
目的 探讨立体定向手术机器人(robot of stereotactic assistant,ROSA)颅内电极热凝治疗儿童局灶性药物难治性癫(痫)的安全性和有效性.方法 回顾性分析13例局灶性药物难治性癫(痫)的儿童病人的临床资料,采用ROSA在病灶及其周围植入颅内热凝电极.术后进行颅内脑电图监测,根据监测结果对病灶及周围电极触点进行射频热凝毁损1～2次,治疗后再次进行颅内脑电图监测1～2 d.结果 共植入105根深部电极,术后复查CT全部按计划路径植入,根据监测结果全部顺利完成射频热凝治疗.术后随访6～12个月,Engel Ⅰ级10例,Ⅱ级2例,Ⅲ级1例.结论 ROSA引导立体定向植入儿童颅内深部电极安全准确,局灶性药物难治性癫(痫)可以通过射频热凝治疗达到较好的疗效,但尚需长期、大样本、多中心研究.
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手术机器人在神经外科的应用及发展
随着计算机技术、航天工程技术的进步,外科手术机器人也逐渐从实验研究走向临床实际.自20世纪80年代起,一些发达国家投入大量财力、物力、人力用于研发手术机器人,其中为成功的应属Intuitive Surgical公司研发的da Vinci手术机器人系统.该系统于1999年1月获得欧盟安全认证(CE认证),2000年7月通过美国食品药品管理局(FDA)认证,目前已在普通外科、泌尿外科、妇科、心胸外科等领域得到了广泛的应用,并取得了巨大的成功[1-2].
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手术机器人--微创外科的新时代
近二十年来,常规腹腔镜技术以其创伤小、痛苦轻、恢复快和美观的优点给患者带来了巨大的益处,推动了微创外科的蓬勃发展.但是其自身的技术特征却束缚了外科医生眼和手的功能,降低了灵巧性.经固定的通道行长器械操作将外科医生的活动度限制在5个方向:上下、左右、进出、沿器械长轴旋转和器械末端的张合,降低了外科医生手的灵巧性.观看二维图像和由助手控制摄像,使外科医生失去了视觉的深度感和对术野的直观平稳控制力,削弱了外科医生眼的功能.对外科医生来讲,手眼间协调性的降低,增加了基本手法如缝合等的操作难度.另外,触觉的减弱和手的不自主震颤也增加了腔镜手术的困难.常规腹腔镜技术暴露出的这些局限性,必将阻碍微创外科的进一步发展.
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达芬奇机器人手术系统在泌尿外科的临床应用体会
随着科学技术日新月异的发展,外科手术正经历由传统开放手术到微创手术,再到机器人辅助手术的革命性变化.以智能腹腔镜达芬奇机器人手术系统(Da Vinci surgical system,DVSS)为主的内窥镜型外科手术机器人进一步拓宽了微创外科手术(minimally invasive surgery,MIS)的范畴,引领了微创手术的高新技术和前沿水平[1].DVSS在外科领域的广泛应用和发展是当今世界临床医学的里程碑,泌尿外科又是DVSS应用的主要阵地之一,开展范围较广,技术较为成熟.现根据DVSS在国内外的新进展并结合本中心的临床实践,对达芬奇机器人手术系统在泌尿外科中的临床应用作一总结和评述.
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一种基于平面的手术机器人手眼标定方法
本文针对机械臂末端安装激光测距仪的手术机器人的手眼标定,设计了基于平面模板标定的方法,给出了平面模板的数学模型并推导了求解方法.针对实际系统中存在的测量误差,提出了一种新的关于单平面数据优选的算法,可有效地剔除测量误差大的数据,提高标定精度;在此基础上,进一步提出使用立体正交平面改进标定精度的方法,应用非线性优化方法提高手眼标定精度.为验证精度,使用激光测距仪从不同角度、位置对空间中的某些固定点和一个长方体的表面进行测量.结果表明,单平面方法标定的精度为(1.37±0.24) mm,使用立体正交平面得到的标定精度为(0.37±0.05) mm;测量三维空间点的平均FRE为0.24 mm,平均TRE为0.26 mm;角度的测量偏差大为0.4°.通过实验验证了本文方法的有效性,同时结果表明本方法的标定精度较高,能够满足手术机器人准确定位的需求.
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基于机器人手眼标定的末端工具参数优化
为简化手术机器人的操作流程、缩短手术准备时间,本文提出一种新的快速手眼标定方法——次注册法,并在分析该方法误差产生原因的基础上,又提出一种实用的手术机器人末端工具的参数优化方法.一次注册法利用空间固定的双目摄像机识别固定在机器人末端工具上的标记物,并由机器人关节参数可确定标记物的空间位姿,从而建立摄像机坐标系与机器人基坐标系的联系,完成手眼标定;但考虑到机器人末端工具的加工、装配误差,本文建立以机器人末端坐标系与末端工具坐标系之间的转换矩阵为变量的误差方程,运用数值优化方法实现了对机器人末端工具参数的优化.实验结果表明:一次注册法与现有方法相比可以显著地提高手术机器人的手眼标定效率,参数优化方法可以显著地提高一次注册法的绝对定位精度,使其满足临床手术的要求.
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手术机器人在颅颌面非肿瘤性疾病治疗中的应用
手术机器人辅助手术自21世纪以来逐渐应用于颅颌面外科手术中,除肿瘤性疾病外,在非肿瘤性疾病中的应用也十分广泛,本文就手术机器人在颅颌面非肿瘤性疾病治疗中应用的研究进展作一综述.
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手术机器人临床运用管理的思考
介绍了手术机器人的优缺点和应用情况,以及南京军区总医院在临床应用管理的具体措施,认为要做好手术机器人临床应用管理工作,应该严格落实合理医疗,严格遵循伦理原则,严格完善技术规范,才能发挥手术机器人造福患者的积极作用.
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达芬奇手术机器人辅助下胸腺切除术的护理配合
目的:探讨达芬奇手术机器人辅助下胸腺切除术的可行性、有效性及护理配合,为重症肌无力的治疗提供一种新的思路和方法.方法:回顾性研究18例胸腺疾病和(或/伴)重症肌无力(MG)患者,应用达芬奇手术机器人进行胸腺切除术.通过对手术配合流程进一步优化细化从而密切配合.结果:18例手术中除1例因胸腔粘连严重中转开胸外均顺利完成,术后恢复良好.结论:应用达芬奇手术机器人进行胸腺切除安全可行,具有创伤小、并发症少、效果好等优点,手术室护士应熟练手术配合流程.
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腹腔镜下全子宫切除术244例临床分析
腹腔镜手术是采用成像系统将腹、盆腔内解剖结构成像于图像显示器上,医师通过置人手术器械,在成像系统的帮组下完成手术操作.腹腔镜刚开始应用到妇科领域时主要作为一种检查方法,但随着腹腔镜手术器械的开发、手术技术的提高,妇科腹腔镜手术已经从进行附件手术发展到子宫手术,现在已经应用于治疗早期妇科恶性肿瘤,并且在手术机器人的问世以后,腹腔镜手术甚至可以完成远程手术治疗.腹腔镜在子宫切除方面术式多种多样,TLH是指在腹腔镜下将子宫体及子宫颈完全切除,并经阴道将切除的子宫取出,之后在腹腔镜下缝合阴道断端及膀胱腹膜反折.这种术式是各类腹腔镜下子宫切除术中对手术医师技术要求较高的一种.
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机器人辅助腹腔镜手术在妇科的应用
近年来腹腔镜手术因其创伤小、痛苦轻、恢复快,同时又具有与传统手术效果相同的特点,而得到广泛的推广和发展[1,2].但有许多不足之处:如二维成像,缺乏立体感;镜头由助手控制,稳定性不够;长时间操作易导致外科医生身心疲惫,而使手术风险增加等,影响了这项先进技术的应用.近年来,新的手术机器人出现为进一步完善腹腔镜手术提供了新的途径.
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人工智能辅助诊疗技术（手术机器人）临床应用调研报告
目的：通过调研了解人工智能辅助诊疗技术（手术机器人）技术临床应用情况,提出规范手术机器人临床应用及配置管理的建议,推动我国医学新装备新技术的规范应用和科学发展。方法：调研工作采用文献检索、走访机构、问卷调查以及专家咨询的方法。结果：通过对23位实施过机器人手术的临床医师的调查,以及4家配置手术机器人医疗机构的走访,全面了解手术机器人设备配置、使用中的问题,提出加强管理的建议。结论：手术机器人技术有必要引进国内临床使用,并实施技术的引进、吸收、创新;严格执行大型医用设备配置管理制度,制定临床适用范围、定价收费办法。
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基于专利分析的手术机器人竞争态势研究
目的:研究手术机器人领域技术研究的竞争态势,分析该领域技术开发方向.方法:利用国际权威专利数据库Derwent Innovation(DI)平台的数据,采用专利分析方法结合可视化工具,从专利申请数量、技术生命周期、区域发展态势、竞争对手及技术发展趋势等角度对手术机器人领域的专利进行分析.结果:全球手术机器人领域共有专利申请1491项;技术点集中在内窥镜、机械手、电子数据处理系统、介入及植入相关设备、调控系统、图像处理及传输以及应力及扭矩等;美国和中国既是主要技术发源地,也是重要的目标市场;国外研发机构以企业为主,而中国则以高校为主.结论:手术机器人领域近年处于快速的发展时期,内窥镜和机械手是受关注的技术开发方向.
