遠程手術室裝上“黑匣子”(醫工前沿)
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術中協同及質控機器人MIRACQ。 |
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貢鳴指著MIRACQ機器人傳回的手術室畫面講解。 |
過去,開放手術留存影像,常常靠人舉機跟拍,畫面晃動。即便安裝固定術野鏡頭,視野也常會被術者、器械遮擋。更棘手的是,視頻畫面與監護數據無法對齊,術后復盤大多依靠醫生記憶拼湊。雖然已有能夠實現多源數據同屏融合的數字化手術室,但其改造成本高昂、部署復雜,很難普及到基層。
有沒有一台設備,能像飛機黑匣子那樣,將術中影像、各類臨床數據嚴絲合縫“鎖”在同一條時間軸,並且易於部署?
答案是由首都醫科大學附屬北京安貞醫院聯合北京航空航天大學等單位共同研發的多通道術中協同及質控機器人MIRACQ——它的名字接近英文單詞“奇跡”的發音,被業內稱作手術室裡的“黑匣子”。它不僅能滿足上述需求,用於手術質控、教學回放,還可以支持遠程手術指導。
近日,MIRACQ機器人在北京與雲南保山之間架起了一座“雲上橋梁”——在北京安貞醫院心力衰竭與瓣膜外科中心示教室裡,屏幕上分格回傳著雲南保山市人民醫院裡的一場二尖瓣置換手術術野特寫、監護儀波形、超聲心動圖與手術室全景。屏幕前,北京安貞醫院的心外科專家緊盯主刀操作,不時提出建議,聲音通過雲端,直抵兩千公裡外的手術台。
跨越千裡的手術實時指導
“雅永,換瓣之前先縫左心耳,不然待會兒不好牽拉。”
“明白,貢主任。”
“后葉鈣化那塊,剪的時候角度立起來點,別平著走,小心后壁。”
“好的,我給他修仔細一點,盡量多保留。”
這段手術實時對話,發生在北京安貞醫院心力衰竭與瓣膜外科中心主任貢鳴與主刀醫師——昆明市延安醫院心臟大血管外科副主任醫師張雅永之間。
雲南保山毗鄰中緬邊境。61歲患者楊先生,被胸悶憋氣折磨了半年,走幾步路就喘不上氣。一查才發現,他心臟內的血流“閥門”二尖瓣出現中度狹窄合並重度關閉不全,導致血液反流,心臟負荷持續加重。
貢鳴介紹,我國的二尖瓣病變在農村及南方潮濕地區更為多見,誘因多為鏈球菌感染引起的風濕熱。二尖瓣置換,作為治療重度二尖瓣病變的常見術式,需要在體外循環、心臟停搏條件下實施,屬於四級高難度心臟手術。
放在以往,楊先生需要前往昆明等大城市接受手術。這一次,曾在國家心血管疾病臨床醫學研究中心雲南省分中心進修的張雅永帶隊來到保山,與當地醫務人員同台開展手術。借助MIRACQ機器人的“千裡眼”和“順風耳”,國家級心血管中心專家宛如站在台前,手術團隊、患者及其家屬都感覺踏實不少。
二尖瓣置換完畢,楊先生的心臟恢復了自主有力跳動,手術成功。
在張雅永看來,MIRACQ機器人帶來的直觀改變,是偏遠地區患者不用再跨省求醫。以往,嚴重的心臟病患者在輾轉到大城市就醫的路途中,萬一突發心力衰竭加重,可能連手術機會都沒有。而隨著區域醫療中心建設和遠程醫療技術的逐步推廣,這類四級手術正在向縣域下沉。患者在家門口就能接受與國家級中心同標准的手術,生命安全更有保障,也省去了路上花費,這與國家“大病不出省”的醫療改革方向不謀而合。
“今天我們指導保山做手術,下周還要指導青海的一台大血管手術。目前國內一些邊遠地區隻有很少的醫療機構能做心臟外科手術,需要更多醫療資源和遠程力量的支持。”貢鳴說。
科技助推醫療資源下沉
MIRACQ機器人是如何做到這一切的?貢鳴用3個字總結其技術優勢。
全——這是多模態數據的硬核支撐。回傳畫面中,術野裡瓣葉的每一次顫動,都對應著左側監護儀上的心率、血壓波形以及超聲切面的變化。這是因為該設備能夠收集手術室內方方面面的信息,起到全景式記錄的“黑匣子”作用。外科操作、監護儀、體外循環機、麻醉機、超聲儀等所有數據,匯集在同一條時間軸上,能讓專家在異地看見和感知與現場完全同步的信息,為遠程手術質控奠定了數據化基礎。
快——這是醫療資源下沉的保障線、遠程指導的生命線。
首先是部署快。無需像傳統數字化手術室那樣提前布設光纖、改造吊塔,只要推車進場、插電連接,3分鐘即可完成部署。
其次是傳輸快,低延遲,便於遠程及時指導外科處置。“二尖瓣手術最怕左室后壁破裂,那是災難性的並發症。”貢鳴指著屏幕解釋,“左心室收縮壓極高,一旦操作失誤,心臟裂口會迅速蔓延,幾秒鐘就能致命。”為降低遠距離輸送的信號延遲,MIRACQ機器人採用與體育賽事直播同源的信號聚合技術,將5G、4G及有線網絡多路打包傳輸,把延時壓縮至200毫秒以內——這個速度已經低於人類肉眼感知閾值,讓遠程專家看到的畫面與現場同頻,為生死博弈多搶出一點反應時間。
活——這是機械臂的智能突圍。無影燈下,手持或固定攝像頭都容易被醫生或器械遮擋。而MIRACQ機器人的自研三自由度機械臂搭載有雷達測距與AI術野追蹤算法,當主刀低頭遮擋或器械橫穿畫面時,它會自動調整雲台角度重新鎖定焦點,“聰明地自己找空子鑽”。機械臂1.8米的伸展范圍、25倍光學變焦,配合4K/1080P的高清回傳,讓毫米級血管清晰可見。
從師帶徒到數字教材
作為MIRACQ機器人牽頭研發者之一,北京安貞醫院黨委副書記、院長張宏家介紹,目前該機器人已在全國多家醫院落地,累計記錄手術2.5萬余例。他對MIRACQ機器人的期待不止於實時指導,更在於長期教學和質控管理。
“外科系統的人才培養主要通過師傅帶徒弟。徒弟悟性高不高、老師教得好不好,直接影響人才成長速度。”張宏家說,傳統模式下,一台手術看完就過了,學生想復盤都找不到完整資料,基層醫生想學高難度手術則更加困難。而MIRACQ機器人“就像飛機的黑匣子,出了問題能追溯,平時能用來教學,把手術過程變成了可回溯的數字教材”。就拿二尖瓣置換術來說,從建立體外循環、心臟停搏,到剪除病變瓣膜、植入人工瓣膜,再到復跳評估,每一步操作、每一組數據變化,都是很有價值的臨床教學素材。
張宏家認為,這種基於詳盡數據的復盤,將推動我國心血管外科的質量管理從關注“終末指標”轉向關注“過程指標”,從“經驗質控”走向“數據質控”。
記者了解到,北京安貞醫院正在推進MIRACQ機器人的進一步升級,一方面優化多模態融合能力,另一方面推動技術向更多科室延伸。“心臟外科是所有外科中復雜度最高的領域之一,既然這套系統能適配心臟手術,普外科、骨科、眼科等科室也一定能用。”張宏家說。
也許在不遠的將來,這樣的“黑匣子”將成為各級醫院手術室裡的基礎設施,以全景式數據記錄強化外科質量管控、支撐遠程診療,用科技力量守護百姓生命健康。
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