首頁資訊手術室發(fā)展的“狂飆”：從野蠻時代到數(shù)字化、智能化、機器人化

手術室發(fā)展的“狂飆”：從野蠻時代到數(shù)字化、智能化、機器人化

來源：泰然健康網時間：2024年12月11日 17:48

以切、割、縫、鉆、鋸等為基本操作的外科手術，發(fā)展歷程或許和人類醫(yī)學史一樣漫長。不過，真正意義上的現(xiàn)代外科手術，大約始于200年前。從19世紀下半葉至今，伴隨著醫(yī)學技術的快速進步，外科手術逐步從“哪里不好切哪里”的野蠻期進入到“修復與更換”手術的精細時代，手術室也由恐怖不堪升級到充滿了各種復雜輔助器械和高科技裝備的形象?，F(xiàn)在，手術室正在向著數(shù)字化、智能化、機器人化的方向發(fā)展，讓手術變得更微創(chuàng)、更精準、更安全、更高效，也更加人性化。

從中世紀的初始形態(tài)快速發(fā)展到新一代數(shù)字化智能手術機器人平臺，手術室從“野蠻粗放”進化到“精準診療”，一路“狂飆”。

手術室是現(xiàn)代醫(yī)院的診療核心，但你可知道，外科醫(yī)生曾在一些意想不到的地方以意想不到的形式開展業(yè)務。

手術室1.0：魔術師、牧師、理發(fā)師拿起手術刀

關鍵詞：理發(fā)師外科醫(yī)生丨“三無”手術丨300%死亡率

考古發(fā)現(xiàn)，在一個完整保存了長達12000年的頭骨上存在人工開鑿的孔洞，此類環(huán)鉆術可能是已知的最古老的手術。不同文明中都發(fā)現(xiàn)了新石器時代的顱腦鉆孔證據(jù)，但這種做法最初可能是出于祭祀、精神或其它魔法原因，主要是由國王、牧師和魔術師-醫(yī)生進行，后來被用于緩解由頭部受傷、癲癇發(fā)作和精神病等導致的精神障礙壓力。

幾千年間，中國、印度、南美洲、波斯、阿拉伯以及歐洲，外科手術在不同地區(qū)慢慢發(fā)展著，手術場所也千差萬別。

最早的手術室誕生于羅馬軍用帳篷

現(xiàn)代手術室源于拿破侖時期的羅馬軍用帳篷和醫(yī)院系統(tǒng)。第一支羅馬醫(yī)療隊由奧古斯都皇帝組建，醫(yī)療專業(yè)人員必須在陸軍醫(yī)學院接受培訓，通過嚴格的考試，否則不能執(zhí)業(yè)。

他們是專業(yè)競技場的醫(yī)生，精通外科技術和基礎設施管理。當時，軍事外科醫(yī)生Pedanios Dioscorides制定了相關的手術室標準。

第一間近代手術室來自伊斯蘭

Abulcasis是中世紀的穆斯林醫(yī)生，曾開設一所醫(yī)學和哲學學院，并設立了手術室。他是第一個將手術作為重點領域獨立開來的人，同時開發(fā)了諸如切斷顳動脈以減輕頭痛、將尿液分流到直腸、乳房縮小成形術和白內障摘除術等先進技術。

Abulcasis的專業(yè)度令人欽佩，但不可思議的是，同時期的歐洲可開展外科手術的并非都是專業(yè)醫(yī)者，他們還可能是牧師、魔術師、理發(fā)師。

較為典型的是理發(fā)師，由于他們給人刮臉時經常出血，會隨身攜帶繃帶，有一定的傷口處理經驗，因此便成為理發(fā)師外科醫(yī)生（Barber Surgeon）。

放血、拔牙、截肢，都是他們的常規(guī)工作，其中，放血是最常見的手術形式，曾用于治療乳腺癌、瘺管、痔瘡等，目的在于恢復人體四種體液的平衡。

在沒有麻醉劑的時代，為了防止病人在術中亂動，醫(yī)生們對其采取過各種極端措施：捆綁、灌醉、用棍棒打暈等。據(jù)悉，這一時期病人的死亡率高達70%，不過，他們究竟死于疾病本身還是手術過程，無從得知。

荒誕行徑不止于此。為了防止出血和感染，人們曾用熱油、烙鐵灼燙皮膚，使之結痂，為減少患者痛苦，醫(yī)生必須極力縮短手術時間。以至于速度太快，英國醫(yī)生羅伯特·李斯頓曾創(chuàng)下一場手術死亡率300%的記錄：患者因感染身亡；助手被劃傷死于敗血癥；圍觀人員直接被嚇到心臟病發(fā)而亡。

手術室2.0：劇場里的血腥表演

關鍵詞：麻醉丨消毒丨止血丨圓形劇場丨手術表演

疼痛、感染、出血等問題一直制約著外科手術技術的發(fā)展，直到19世紀中葉，局面才有了改觀。

1846年10月16日，美國醫(yī)生威廉·湯姆斯·格林·莫頓首次在現(xiàn)麻省總醫(yī)院的一間圓頂大廳實施了乙醚麻醉手術，拉開了近代麻醉史的序幕。同年12月21日，李斯頓將乙醚引入英國，開展了歐洲第一例現(xiàn)代麻醉手術，僅用28秒就鋸掉了患者大腿，創(chuàng)造了迄今為止最快的手術記錄。

至此，人類得以擺脫手術的劇痛，麻醉也成為外科手術基石之一。

仔細觀察后，我們發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象。如今的手術室要求閑人免進，然而在19世紀，外科手術卻是一種可以被圍觀的“表演”。當時的手術多在圓形劇場進行，空間狹小，觀眾密集，醫(yī)生們對手術表演樂此不疲，享受著驚嘆和掌聲。由此也引發(fā)出另一個問題，由于手術量大，人員眾多，手術室骯臟混亂，以至于在麻醉普及多年之后，外科手術的結果卻走向惡化，如美國麻省總醫(yī)院的截肢手術死亡率從之前的19%上升到23%。

無論如何，乙醚、氯仿、笑氣、氟烷等麻醉藥品的發(fā)明都具有劃時代的意義。不過，患者疼痛問題得到解決后，感染卻始終困擾著人們。許多復雜手術，如卵巢切開術、開放性骨折處理、截肢手術等的感染率都超過了50%。

轉機出現(xiàn)于1865年，英國外科醫(yī)生約瑟夫·李斯特用石炭酸作為消毒劑開展了一例骨折手術，并采取了諸如穿白大褂、手術器具高溫處理等一系列消毒措施。1867年，他又將消毒手段應用到輸血和輸液中，降低了敗血癥發(fā)病率。此外，巴斯德建議用火焰為手術刀滅菌，1886年貝格曼采用熱壓消毒器進行消毒，無菌手術時代到來。

以上嘗試效果明顯，1861年到1865年間，男性急診病房中的術后死亡率為45%，到1889年降至15%。此后，標準的消毒滅菌制度在全世界建立起來。

止血方面也有進步，止血鉗、止血帶以及血管結扎等方法陸續(xù)被用于手術。

手術室3.0：現(xiàn)代模式正式開啟

關鍵詞：感染控制丨分散型手術室丨集中型手術室

今天，感染控制已成為醫(yī)院管理工作的重中之重，尤其新冠肺炎的流行，更讓我們認識到其對于保證醫(yī)患安全及醫(yī)院有序運行的重大意義。其實，早在1884年，德國外科醫(yī)生Gustav Neuber便設計建造了第一間無菌手術室，墻壁、地板、架子等均可清洗，所有器械經過消毒，工作人員也會在術前用氯化汞消毒劑清洗雙手和臉部。

此后，木制的劇場型手術室逐漸被取代。伴隨著蒸汽滅菌法、洗手法、口罩、手術衣、滅菌橡膠手套等在手術中的應用，尤其是無影燈、透視儀、監(jiān)護器等各種電器設備的使用，手術室大跨步向前發(fā)展。

20世紀，歐洲醫(yī)院的病房開始配置各自的手術室，這是一類專門建造的、有供暖和通風設施的、使用消毒滅菌技術的非封閉手術室，由此進入了分散型手術室（Pavilion Type）時代。

20世紀中期，病房由分散走向集中，并具備了相應的環(huán)境控制標準，術后感染率穩(wěn)步下降。

手術室4.0：集醫(yī)療高科技利器于一身

關鍵詞：復合手術室丨美敦力丨導航機器人

科技的發(fā)展，不斷突破想象力的極限。1895年X射線的發(fā)現(xiàn)，使醫(yī)生可以在無切口的情況下觀察人體內部；1903年，心電圖儀的問世提升了心臟疾病診斷能力；1929年，心導管技術的出現(xiàn)使心、肝功能研究成為可能。此后，超聲掃描儀、CT、DSA、PET、MRI、內窺鏡等先進設備讓疾病診療更加精準高效。

基于此，英國學者Angelini于1996年提出復合手術室（Hybrid Operation-Room，Hybrid-OR）的概念。復合手術室融合了多種先進影像設備，通常包括DSA、CT、MRI等單復合，以及DSA+CT、DSA+MRI等雙復合形式，也有堪稱“航空母艦”的DSA+CT+MRI多復合手術室。在這里，可完成一站式術前診斷、術中治療、術后評估，降低了患者術中移動的潛在風險。

與此同時，更具顛覆性的設備——手術機器人開始登場。1985年，美國醫(yī)生使用工業(yè)機械臂完成全球首個機器人輔助的外科手術，1992年全球首個醫(yī)療手術機器人ROBODOC開展了骨科關節(jié)置換手術，90年代末腹腔鏡手術機器人的鼻祖“達芬奇”開始正式開發(fā)，2000年獲FDA批準，開始書寫商業(yè)傳奇，迄今已經成功發(fā)展了近30年。國內外企業(yè)熱情高漲，紛紛布局腹腔鏡、骨科、血管介入、腫瘤介入等細分領域。

當前一代的手術機器人在很多方面的確可以“提質增效”。如美敦力MAZOR X脊柱外科導航機器人，可輔助醫(yī)生進行術前規(guī)劃，模擬螺釘置入、術后矯形等?；谠摦a品和Stealth Station手術導航系統(tǒng)，美敦力搭建起SURGICAL SYNERGY骨科解決方案，該方案通過整合脊柱手術所使用的植入物、工具、智能設備等，為醫(yī)生提供規(guī)劃及導航服務。

無疑，此類規(guī)劃和導航方案解決了不少臨床痛點，如以往做手術規(guī)劃，醫(yī)生要根據(jù)患者CT影像和實操經歷在大腦內推算演化，這就對其個人經驗和能力提出了較高的要求，難以做到標準化，導航機器人則讓這一難題迎刃而解。但是，目前來看，對于僅發(fā)揮導航定位功能的產品，買方的付費意愿其實并不強。如2022年9月，湖南省醫(yī)保局出臺規(guī)定，手術機器人輔助操作系統(tǒng)只發(fā)揮手術規(guī)劃功能的，不另立項收費。遠程提供院際手術規(guī)劃服務的，按照單學科遠程會診進行收費，不另行加收。手術機器人輔助操作系統(tǒng)只具備和發(fā)揮導航定位功能的，每例手術加收40%，核心術式價格在每例5000元以上的，加收標準按每次2000元封頂。

真可謂，興于導航，困于導航。未來需要在此基礎上，基于臨床需求做升級創(chuàng)新，提升臨床的價值，增強買方的購買意愿。

手術室“機器人+”時代：醫(yī)生有了真正的得力助手，“治療”變“治愈”

關鍵詞：數(shù)字化丨智能化丨機器人化丨全流程丨國產自主可控

安全可靠，精準高效；高級智能，學習曲線短；臨床實用性強，使用成本可承受，能夠廣泛普及是對新一代手術機器人平臺的基本需求。

在原有的復合手術室和系列手術機器人發(fā)展基礎上，全新一代的手術機器人例如歌銳科技研發(fā)的全球首個骨科/神經內鏡手術機器人平臺，以及復合血管介入手術機器人平臺，直擊最根本的臨床需求，整合了先進的術中精準影像技術、高精度導航技術、多臂融合機器人技術、新材料技術、人工智能技術以及全數(shù)字化流程，實現(xiàn)了診療一體化并能夠完成全流程輔助。同時采用一體化方案、模塊化設計，可以快速適應不同客戶、不同場地和術式的需求，從而構建出了具有便捷流程和超強適應性的全數(shù)字化、智能化、機器人化的手術室解決方案。

具體來看，高精度術中影像是數(shù)字化手術室的基礎，結合術前多模影像的融合以及人工智能分析，可精準再現(xiàn)患者病變和周圍組織結構的空間信息，幫助醫(yī)生制定手術規(guī)劃，擺脫了對其個人經驗的過度依賴，讓資歷尚淺的醫(yī)生也有機會開展復雜手術；基于高精度復合導航算法，多臂多自由度機械臂和高精度手術執(zhí)行器械可準確定位手術部位，并輔助進入或建立合適的工作通道，避免了反復穿刺可能帶給患者的意外損傷，也減少了多次透視產生的輻射；手術中，智能高精度運動控制以及實時力反饋技術為患者提供全方位的保護，術中出血量更小，并發(fā)癥發(fā)生概率也更低；術中能夠精準去除病變，也可精準植入新型耗材；術后能夠進行精準影像評估和智能分析，確保手術執(zhí)行效果。

同時，整個過程中，系統(tǒng)對手術行為和數(shù)據(jù)的記錄、采集、分析，將進一步提升人工智能手術機器人的算法能力，通過數(shù)字化智能化推動外科手術走向標準化、逐步自動化。

另外，數(shù)字化和智能化的高度發(fā)展，推動了混合現(xiàn)實技術在醫(yī)療領域的應用。元宇宙技術可實際應用于機器人遠程手術，讓優(yōu)質醫(yī)療服務可以突破時間、空間限制，覆蓋更多邊遠基層地區(qū)。

這種智能全流程輔助設計是基于臨床手術的進化需求，符合市場期待，也得到了支付方的潛在認可，如醫(yī)保局的新規(guī)：“手術機器人輔助操作系統(tǒng)在醫(yī)務人員支配下完成或參與完成實現(xiàn)手術目標的全部核心操作步驟（含遠程手術操作）的，加收300%。”

最重要的是，歌銳科技手術機器人平臺關鍵核心技術均為自主開發(fā)，也破解了我國高端醫(yī)療裝備領域一些“卡脖子”難題。

于患者而言，機器人手術的最大意義在于，它讓醫(yī)療服務真正從“治療”走向了“治愈”。過去，“病有所醫(yī)”就是萬幸，舒適度只是一種奢侈的追求。如今，醫(yī)療技術的不斷進步，早已拔高了人們的期待。就醫(yī)過程是否舒適、人性化，患者能否得到生理和心理的雙重慰藉，成為衡量醫(yī)療水平的重要標準。

新一代的手術室，診療一體化、智能化的手術機器人系統(tǒng)解決方案為“愈”提供了無限可能，而“愈”正是智能化發(fā)展的終極目標，兩者相得益彰。

近年來，在多重因素影響下，手術室實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、機器人化的進程正逐漸加快，手術越來越“美好和治愈”，一定會惠及越來越多的患者。

2022年11月15日，全球人口正式突破80億。聯(lián)合國《世界人口展望2022》報告預測，全球65歲及以上年齡人口所占比例預計將從2022年的10%上升至2050年的16%，預計2050年全球人均預期壽命將達到約77.2歲。預期壽命增加的同時生育率下降，全球人口老齡化加劇。隨之，心血管疾病、骨科疾病、腫瘤等患病率持續(xù)提高，催生了更多醫(yī)療需求。

政策上，國家也對手術機器人行業(yè)給予了大力支持。如《機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》和《促進新一代人工智能產業(yè)發(fā)展三年行動計劃（2018-2020年）》等，提出重點發(fā)展手術機器人，支持手術機器人操作系統(tǒng)研發(fā)，推動手術機器人在臨床醫(yī)療中的應用。

更進一步，2023年1月19日，工信部等17部門印發(fā)《“機器人+”應用行動實施方案》，加快推進機器人應用拓展，方案指出，“加快推進機器人和醫(yī)學人工智能在基礎理論、共性關鍵技術、創(chuàng)新應用等方面的突破，推動人工智能輔助診斷系統(tǒng)、機器人5G遠程手術、腦機接口輔助康復系統(tǒng)等新技術新產品加速應用。推動機器人在醫(yī)院康復、遠程醫(yī)療、衛(wèi)生防疫等場景應用。鼓勵有條件有需求的醫(yī)院使用機器人實施精準微創(chuàng)手術，建設機器人應用標準化手術室，研究手術機器人臨床應用標準規(guī)范?！?/p>

另外，發(fā)展數(shù)字經濟已上升為國家戰(zhàn)略。2022年，國務院、國家發(fā)改委相繼印發(fā)了《十四五數(shù)字經濟發(fā)展規(guī)劃》《關于數(shù)字經濟發(fā)展情況的報告》，二十大報告再次提出，“加快發(fā)展數(shù)字經濟，促進數(shù)字經濟和實體經濟深度融合”。數(shù)字化成果需“為民所用”，要通過數(shù)字能力解決民生問題，而醫(yī)療作為民生問題的基礎，必然要先行先試數(shù)字化革新。在此基礎上，2022年12月，《北京市數(shù)字經濟促進條例》明確提到“支持互聯(lián)網醫(yī)院發(fā)展，鼓勵提供在線問診、遠程會診、機器人手術、智慧藥房等新型醫(yī)療服務”。

審批方面，國家藥監(jiān)局制定并實施創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序，加快創(chuàng)新器械的注冊速度，降低了審批難度。

醫(yī)保方面，2021年上海、北京先后將腹腔鏡和骨科機器人手術納入醫(yī)保，2022年9月，湖南省醫(yī)保局出臺新規(guī)，對于可完成手術全部核心操作步驟的產品，手術費用可加收300%，具備真正創(chuàng)新價值的產品得到了醫(yī)保部門的支持。另外，2022年9月3日，國家醫(yī)保局明確創(chuàng)新醫(yī)療器械暫不納入集采，為創(chuàng)新產品留下了市場發(fā)展空間。

有了廣泛的市場需求和強有力的政策支持，接下來，企業(yè)之間的競爭，將會是創(chuàng)新產品和商業(yè)模式的較量。

這一點，“達芬奇”手術機器人做了表率，其之所以能夠壟斷市場20余年，使Intuitive Surgical營收從2000年的0.27億美元增至2022年的62.2億美元，一方面得益于高筑的領先創(chuàng)新產品和技術壁壘，另一方面閉環(huán)的商業(yè)模式也功不可沒。對于手術機器人企業(yè)的商業(yè)化前景，“短期看系統(tǒng)產品力，中期看服務維保，長期看專用耗材”已是不爭的事實。前期，Intuitive Surgical營收主要來自于設備，當裝機量達到一定程度后，公司營收結構出現(xiàn)明顯變化，維保和耗材成為主要收入來源，且占比持續(xù)提高。類似的，在推廣前期，歌銳科技手術機器人設備收入也將占據(jù)主導地位，隨著設備保有量趨于飽和，開機率逐漸提高，服務和專用耗材的收入將會穩(wěn)步增加，可保證公司的持續(xù)盈利能力。

以上，我們有理由相信，手術室邁向數(shù)字智能機器人化的速度還會加快。

無限暢想新一代的手術機器人+人工智能進場

兩百年間，從兼職處理創(chuàng)傷的理發(fā)店到設備完善的現(xiàn)代手術室，從“三無”狀態(tài)下的截肢手術到無痛的機器人微創(chuàng)手術，曾經臟亂的手術場景一去不返，取而代之的是醫(yī)護身穿無菌服，在清潔環(huán)境下專注工作的場景。醫(yī)學進步之快，讓人驚嘆。

前人尚能沖破蒙昧與黑暗，帶來外科史上一個又一個革命性的突破，在醫(yī)療技術如此發(fā)達的今天，我們理應高舉科技利刃，進一步優(yōu)化并革新醫(yī)療模式，讓醫(yī)療服務有力度也有溫度。

著眼當下，二十大報告提出，“推動戰(zhàn)略性新興產業(yè)融合集群發(fā)展，構建新一代信息技術、人工智能、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎?！比羰菙?shù)字化和實體產業(yè)相結合，高端裝備與新一代人工智能聯(lián)合，必然前景可期。如近期爆火的ChatGPT，醫(yī)療尤其是新一代手術機器人系統(tǒng)若能與此類人工智能技術結合與落地，也將迎來嶄新的一頁。

全面建設社會主義現(xiàn)代化國家，醫(yī)療現(xiàn)代化必然先行，而完成醫(yī)療裝備的國產化替代不是最終目標，實現(xiàn)國產自主可控的真正創(chuàng)新才會使醫(yī)療的明天更加美好。

那么，關于下一代的手術室，您會有哪些想象？

參考資料：

l中國衛(wèi)生人才：從理發(fā)外科到科學外科記外科學的崛起

l張江科技評論：現(xiàn)代醫(yī)療的精準之路

l武漢大學基礎醫(yī)學院：醫(yī)學人物志｜一刀三“殺”？外科先驅！——羅伯特·李斯頓

l利維坦：怪醫(yī)、施虐狂與美國病痛

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l筑醫(yī)臺資訊：手術室百年演化后，未來當以“用戶思維”看智慧手術室的發(fā)展|青年醫(yī)建圈

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