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國際領先|青大附院牛海濤教授成功開展世界首例5G+國產原研手術機器人超遠程泌尿外科手術
2020-09-25 16:04 / 醫院新聞 / 人瀏覽

9月24日,青島大學第一臨床醫學院院長牛海濤教授帶領手術團隊成功開展了5G+國產原研手術機器人輔助泌尿外科手術,為身處近3000公里外的貴州省安順市西秀區人民醫院的膀胱癌患者實施了膀胱根治性切除手術,這是牛海濤教授團隊繼2019年9月進行了世界首例5G超遠程泌尿外科動物手術后,取得的又一重大突破。

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上午9點,牛海濤教授在青大附院操作新一代國產原研手術機器人——“妙手”系統的主操作手,通過5G網絡遠程控制近3000公里外的貴州省安順市西秀區人民醫院手術室里的“妙手”操作手,為患者行機器人輔助腹腔鏡膀胱根治性切除術。手術過程中“妙手”機器人精準復現遠端醫生手術動作,準確到達手術部位,并完成對病灶的精準切除。同時通過海信5G+自由視點直播系統,西秀手術室場景全息投影到青大附院手術操作現場,使牛海濤與患者、手術助手在幾乎零時延的環境下實時互動,確保手術安全流暢。整個手術過程環環相扣、銜接緊密,順利完成,術中患者無明顯出血及周圍臟器損傷等并發癥。

此次手術是世界上首例5G聯合國產原研手術機器人的超遠程泌尿外科手術,成功實現了5G遠程手術從動物實驗到人體手術的飛躍,標志著遠程移動醫療應用的新高度,也將成為遠程醫療中的里程碑事件。

青大附院黨委書記王新生、院長董蒨現場指導。王新生書記表示:“今天是青大附院歷史上值得銘記的一天。本次5G超遠程手術的成功再次體現了我們‘中國智造’的領先水平,也展示了我們青大附院智慧醫院建設、5G遠程手術方面的革命性進展,為我們將來進一步幫扶異地醫療機構、探索5G技術在外科手術上的應用奠定了基礎。”

董蒨院長結合醫院與各企業的合作,介紹了相關進展:“我們今天的5G手術是產學研合作的重大成果。去年,牛海濤教授做了5G超遠程動物實驗,此后,我們用妙手機器人做了諸多手術實踐,我們的國產技術已經相當成熟。今天,讓我們共同見證中國醫學的歷史時刻!”

牛海濤教授就手術情況介紹道:“我們今天做的遠程手術,是泌尿外科難度最高的手術。為了確保手術順利實施,我院黨委書記、院長親自組織,以各方面的強有力措施,確保了手術的成功。”

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青大附院黨委書記王新生親臨現場

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青大附院院長董蒨親臨現場

01

多項頂尖科技元素亮相遠程手術,體現“中國智造”

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在本次遠程手術中,驚艷亮相了多項“中國智造”科技創新技術。首先中國聯通5G網絡智能醫療感知交互技術為遠程手術提供了信號傳輸保障,中國無疑是當今5G時代的核心引領者,無論是技術專利、行業標準、5G基站、建網模式和通信技術,均在世界上處于領先地位。5G網絡具有大帶寬、高靈活性、低延遲和低價格等優勢。本次遠程手術中所采用的5G網絡帶寬達到1Gbps,因此與因特網數據傳輸承載能力相當。而與因特網不同的是,5G網絡具有高度的靈活性。以往遠程手術中采用的因特網多需要專用線路連接或專用網絡光纖,而本次研究在5G移動網絡可以不受線路(專線)的地域限制,只需要配備5G專用CPE作為信號的中繼站和放大器,即可在手術兩端通過無線連接進行遠程手術,極大地減少了以往遠程手術前期鋪設專線的時間。與此同時,5G網絡還具有相對較低的延遲時間。此外,5G網絡還具備多連接性等潛在優勢,其能同時連接負載更多種的數據,如遠程手術中的多模態數據,包括患者的各種生理指標EEG,溫度,呼吸頻率,血壓,ECG,EMG等和手術機器人采集的數據,如圖像,音頻,視頻等。

本次遠程手術中采用的威高公司“妙手”手術機器人是中國自主研發的新一代機器人手術系統,除了具備傳統機器人操作靈活和智能化的特點外,還具有操作設備簡潔輕便,使用維護費用低,設備兼容性強等一系列優勢,經過前期臨床前試驗,目前已成功應用于臨床。“妙手”手術機器人在機器人系統機械設計、主從控制、立體圖像與系統集成等關鍵技術上均取得了重大突破,打破美國產品“達芬奇手術機器人”的行業壟斷。與達芬奇機器人相比,妙手機器人擁有以下優勢:①術前調試時間短。②更大的器械末端自由度,其機械臂具有7個自由度并可實現540°末端旋轉的手術器械,可以精準地復現醫生的手術動作。③節省手術環境空間。④使用成本較低。⑤配有3D立體圖像系統,雙CMOS傳感器的相機,圖像分別率為1920x1080p,操作醫師有更立體直觀的視覺感受。

本次手術中使用的計算機輔助手術系統及5G+自由視點直播系統均由青大附院與海信集團研發。計算機手術輔助系統可以在術前利用三維重建精準還原尿路原貌,立體、精準地顯示病變,為醫師診斷、評估病情,決定手術方案提供可靠依據。5G+自由視點直播系統本次是全球首次應用于遠程機器人手術直播,該系統通過在手術臺周圍環繞安裝的高清攝像機陣列,可以多角度立體化拍攝手術臺上機械臂的動作細節,醫生在控制臺可以通過觸控設備自由選擇視角觀看,獲得極具現場感的沉浸式視覺效果,全方位掌控遠程手術手術臺現場情況。

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術前準備

網絡安全是遠程手術面臨的重大挑戰之一。研究網絡漏洞和攻擊行為,評估預防和破解網絡攻擊措施對保證遠程手術的順利開展尤為重要。針對這一問題,國內頂尖網絡安全廠商深信服集團為此次手術提供組網安全建設,從手術面臨的低延時、高安全的需求出發,構建了包括手術機器人、5G設備、分析主機等在內的全流程安全保障體系,涵蓋網絡邊界、加密傳輸鏈路、數據中心保護的全過程。其中的主要網絡安全產品,包括下一代防火墻、廣域網加密網關、日志審計、安全態勢感知平臺等,都是完全自主知識產權的國產設備,充分體現了國產化創新強國的重大意義,也為下一步遠程手術網絡安全模塊的開發以及遠程手術網絡攻防行業標準的制定做出了積極的探索。

02

中國醫療幫扶新方案和中國內循環經濟的新路徑

本次手術中,患者所在的西秀區人民醫院是青大醫療集團成員醫院,也是青大附院定點幫扶醫院。2016年以來,青大附院共派遣8批醫療隊幫扶西秀區人民醫院,助其建立關節外科、重癥醫學科、血透室、腹部微創中心等科室。在青大附院幫扶下,西秀區人民醫院年收入由6000萬增長到1.6億。近年來,青大附院充分發揮醫聯體作用,持續、全面支援集團成員醫院,精準幫扶及時、到位。

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貴州安順手術現場

本次手術患者系貴州省安順市西秀區偏遠山區貧困人員,3個月前已明確診斷為膀胱癌,卻因無力承擔醫療費用,無法到大醫院接受手術治療。1周前患者因反復血尿,排尿困難再次到醫院就診,發現其膀胱內巨大腫瘤已破裂出血,導致腎功能惡化、重度貧血和全身惡病質,患者生命受到重大威脅,手術迫在眉睫!此次牛海濤團隊免費為患者實施遠程微創手術,在保障最優質醫療技術的同時,最大程度減輕了患者的經濟負擔,給患者帶來新生的希望。以遠程手術造福偏遠山區貧困群眾,是牛海濤教授及青大附院不懈的追求。超遠程5G手術在醫聯體之間常規開展,可為患者免去交通、住宿費用,避免異地就醫較高的住院費用和較低的報銷比例,同時將精準微創外科手術推向基層醫院,有效提升基層醫院的醫療質量和服務水平,為我國分級診療、醫聯體建設及精準醫療幫扶提供新方案。

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西秀區人民醫院張宇院長主持召開術前討論會

青大附院作為山東省區域醫療中心,以優質醫療技術及服務造福百姓的同時,與民族企業合作,探索出一條中國特色內循環經濟的新路徑。作為山東省首家互聯網醫院以及通過國家醫院信息互聯互通標準化成熟度四級甲等測評的醫院,青大附院醫生與海信集團、威高集團等合作研發,最終推出最適合我國患者及醫生的醫療設備,整個過程在國內循環實現,已產出成果海信CAS及SID數字醫學系統達國際領先水平,在全國上百家三甲醫院推廣應用。2019年以來,牛海濤率團隊在山東省重大科技創新工程和青島市民生科技計劃重點項目支持下致力于5G+國產手術機器人超遠程手術,進一步促進了青大附院與民族企業合作,國產設備與技術多次在世界首例手術中大顯神威,進而將“內循環模式”應用于向貧困地區輸送醫療資源,打通了地區瓶頸,進一步發掘內需,擴大醫療服務范圍。

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中國抗疫先鋒再創新佳績

9月8日,青大附院牛海濤教授剛剛在人民大會堂接受“全國抗擊新冠肺炎疫情先進個人”的榮譽表彰,并作為山東省唯一先進個人代表在人民大會堂登臺接受表彰。

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牛海濤教授榮獲“全國抗擊新冠肺炎疫情先進個人”表彰

新冠肺炎疫情發生以來,青島大學附屬醫院作為山東省唯一一家被指定為重癥新冠肺炎的定點救治的大型三甲綜合醫院,牛海濤教授在全國率先(2020年1月23日)創新性建立了新冠肺炎隔離病房的數字化遠程會診系統,最大限度的減少感染風險,讓病人得到準確的診斷及有效的分診和分流,精準救治新冠肺炎患者。這一方式得到醫護人員的廣泛認可,作為“青島經驗”向全國推廣,為抗擊疫情做出突出貢獻。2020年2月-2020年3月,牛海濤作為青島大學附屬醫院援鄂醫療隊總領隊,整建制接管武漢同濟醫院光谷院區E110重癥病房,創新性地引入了“關口前移”、“精準施治”等先進理念,同時因地制宜的制定和優化了救治及防護流程,極大優化了患者的治療。累計救治患者97人,其中重癥78人,危重癥17人,治愈出院85人,用高水準的醫療技術交出了一份學霸級“武漢答卷”。以上診療理念也得到國家衛健委高度認可,2020年3月21日,牛海濤代表青島大學附屬醫院醫療隊在湖北“新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作”新聞發布會中詳細分享救治經驗,國務院新聞辦公室刊發原文。

牛海濤教授率領的優秀中國醫療先鋒隊在接受了疫情洗禮后并沒有停下前進的腳步,而是對遠程醫療和防疫工作進行了更為深入的思考和創新舉措。針對當前疫情防控常態化的趨勢,遠程手術為下一步遠程醫療在疫情防控中的作用提供了新的思路,如探索基于5G網絡技術的新型冠狀病毒肺炎中高風險地區急重癥患者的就診新模式,將遠程會診、遠程查體、移動隔離病房、遠程醫療數據共享系統、遠程手術等進行有機融合,提高患者救治效率并盡量避免不必要的醫患人員感染等等。

04

遠程醫療前景廣闊,任重道遠

此次5G超遠程手術的順利開展,向我們預示了更為美妙的圖景:如針對中國醫療資源分布現狀,探索邊遠地區、災區、疫情、戰場等極端惡劣條件遠程手術的可行性與安全性;充分發揮青島“新亞歐大陸橋經濟走廊主要節點城市和海上合作戰略支點“雙定位”城市特色,立足國家海上一帶一路政策,積累國際網絡醫療合作經驗,推廣優勢技術,進一步探索海上遠程救援模式,發揮其在軍民融合中的應用潛力;以及進一步將5G網絡+機器人應用于精密化工、礦產開采、消防救援等領域。

5G的高速、機器人的精準、虛擬顯示設備的逼真,已向我們打開了新世界的大門。中國將憑借高科技,給人民生產生活帶來翻天覆地的變化。正如李克強總理所說:“‘互聯網+雙創+中國制造2025’,彼此結合起來進行科技創新、工業創新和醫療創新,將會催生一場‘新的創新革命’。”

在這場“新的創新革命中”,青大附院將做出更多敢為人先的探索與實踐!

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