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擴增實境與虛擬實境新應用 眼科與婦科手術大突破

3D手術智慧醫療應用廣 北醫達文西手術系統成效卓越

隨著醫療技術越來越先進,能夠治療的病症也越來越細微,然而,很多細微病症所要求的臨床開刀細膩與精準度,已不是一般手術能夠駕馭。透過引進達文西手術系統 (da Vinci Surgical System),台北醫學大學附設醫院已能在多種手術與科別上,提供民眾絕佳的醫療體驗與提升術後生活品質。

達文西手術系統有許多臨床應用的好處,像是手術操作更細膩,讓傷口變得比較小。過往如果需要進行子宮移除手術,必須在病患身上留下15公分的傷口;現在導入達文西手術系統,僅剩數個不到1公分的傷口。透過極小的傷口,即能完成子宮移除手術。出血量低也是使用達文西手術系統的一大優勢。台北醫學大學附設醫院婦產部醫學研究員李宇倢博士回憶到,過去曾有因為信仰關係,必須進行手術但卻又不能輸血的病患。然而子宮肌瘤已經過大,若再不處理,頭暈與其他症狀將無法治癒。透過能有效降低出血量的達文西手術系統,讓這樣必須開刀又無法輸血的狀況順利排除。再者,醫師也無需與病患直接接觸,可以降低醫師感染機率。復原速度快,過往腹腔鏡需4~7日的住院時間,若使用達文西手術系統則可縮短成隔日出院。

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台北醫學大學婦產部部長劉偉民。台北醫學大學

台北醫學大學附設醫院婦產部醫學研究員李宇倢博士。蔡騰輝

達文西手術系統實際操作情況。台北醫學大學

李宇倢表示,初期引進達文西手術系統時,台北醫學大學婦產部部長劉偉民即前往香港接受訓練。隨著時間推移,目前美、日、韓都有達文西手術系統的Intuitive Surgical原廠認證訓練中心。目前有實驗動物手術操作、上課、開刀房參訪等課程。

導入先進手術技術,就必須有訓練和培養的過程。目前的手術教學現況,是在經過患者同意的情況下,能夠透過Live Demo的過程,提供5位醫師跟著執刀者同在手術室參與臨床過程,其他醫師則在會議室透過3DTV與戴上偏光鏡,一同觀看手術過程。此外,北醫達文西手術系統的教學模擬練習日,就是在每週日讓醫師可以透過登記、練習使用醫師手術主控台(console)。其中搭載初、中、高等超過60種的練習關卡及模擬術式供醫師練習。以現在的團隊執刀理念來說,會希望醫師到美、日、韓拿到課程證明後,再透過達文西手術系統獨立執刀。

達文西手術系統分為三個部分,包含4隻機器手臂的手術台車(Patient Cart)、醫生主控台(Surgeon Console)、中央影像系統(Vision System),這都是協助外科醫師執行微創手術的利器。在醫師主控台部分,搭載頭部紅外線感測,只有當執刀者坐下,主控台偵測到執刀者的頭部時,系統才會啟動。符合人體工學的主控台能夠依照執刀者的需求,整體高度與相對位置都能調整,讓執刀者調至最適宜的開刀狀態。

北醫婦產部達文西手術系統整體操作流程,包含術前超音波與電腦斷層(CT)掃描,並與放射腫瘤科與血液腫瘤科一同會診,術後再會診病理科。術前,麻醉醫師與護理人員會將病患就定位與麻醉,住院醫師則會將達文西手術系統定位、手術手臂架設妥當與進行相關校正。術中由執刀者上刀,看著主控台上的3D螢幕進行手術。第一助手則看著2D的畫面協助手術。術後表面傷口縫合和機械歸位等事宜則交由住院醫師負責。手術時間長短端看病症而定,癌症手術大約需要1.5~2小時。

目前全台已導入約35台達文西手術系統,最先導入的是三總醫院的2台,台大、長庚、北榮也都陸續採用2台。北醫不僅是全台第八間導入達文西手術系統的醫療院所,目前配有2台,也是全台第三間導入雙系統的醫院。手術系統分為da Vinci Si與 da Vinci Xi。2011年12月引進的Si機械手臂可以旋轉270度,有著如同醫師手腕般靈活的機械手臂從側面伸出,2016年底導入的Xi機械手臂旋轉角度也是270度,不同的地方是,Xi機械手臂是由上方懸吊下來。李宇倢表示,機台的選用和順手度,還是要端看執刀者的操作習慣與機台的契合度而定。

達文西手術系統能在6個科別當中使用,包括婦產科、胸腔外科、心臟外科、泌尿科、一般外科、大腸直腸科。其中全世界操作達文西手術最多的就屬婦產科。在2000~2001年的世界婦科大會上,發表了子宮動脈阻斷術,獲得大會首獎的劉偉民部長目前每月執刀台數為50台。自2011年導入由信文達公司代理的達文西手術系統至今,已累積近3,000台的臨床經驗。目前1台達文西手術系統價格為新台幣1億元。

達文西手術自費金額端看病症難易度與耗材狀況等而定,大致介於新台幣18萬~30萬元。此外,一般非癌症手術要價新台幣24萬元、癌症則要價新台幣26萬元。在新科技接受度層面上,李宇倢表示,年輕醫師與中生代醫師的學習意願都挺高,不僅能夠接觸新技術,也能提供患者更快的恢復速度。

只要是新科技,且是有利於產業發展的技術,市場競爭都很激烈。目前大陸有妙手手術系統虎視眈眈。此外,美國科技大廠Google母公司Alphabet與美國醫療器材大廠嬌生公司(Johnson & Johnson)也合作成立Verb Surgical,推出手術機械手臂。達文西手術系統的主要專利將在2019年到期,劉偉民表示,該系統是目前最佳的手術工具,然而並無導入人工智慧(AI)。若是未來導入大數據分析,將可讓手術技術再上層樓。目前預估有7~8家手術機械大廠都還在沉潛當中,不過也可以想見2019年主要專利到期之時,手術機械手臂市場將會有一波大浪來襲。

在手術方面,劉偉民也有一個創舉。就是在開刀的同時,讓家屬錄影。在手術室中與家屬共同討論開刀的原因與臨床時每個器官和部位的狀況。提升患者、家屬、醫師之間的互信與直接溝通的順暢程度。

一般醫學訓練是醫師(PGY)1年、住院醫師4年、研究醫師(Fellow)2年,升到技術純熟的主治醫師可能已經40歲,然而65歲很可能就已經要屆齡退休,在這樣無法有效將經驗快速傳承的狀況下,李宇倢思考到,若是能建立一個教學平台,將真實的開刀過程,透過AR與VR的技術,讓較無經驗的醫師也能夠學習,那就可以縮短技術純熟的訓練期間,同時也可以拉長經過完整訓練醫師的執刀生涯。

目前婦科團隊正在研發教學平台,便可透過平時臨床手術的2D錄影資料,教導AI分析數據。教學平台的好處,不僅能夠讓一般醫師在術前先模擬臨床可能會發生的狀況,同時也能夠讓不同年資的醫師互相交流技術與科技操作應用。未來希望可以透過轉錄執刀者臨床所見的3D影像,整合與監測病患生理數據,提供更精準的術中定位判斷。北醫目前做的是虛擬實境與智能眼鏡,逐步從教育邁向AI。

針對外界認為手術都是透過達文西手臂在開刀,那會不會因此,使得醫師真實臨床手持醫療刀械開刀的經驗變少;而當醫師轉往其他沒有配備達文西手術機台的醫院和地區服務,需面臨親手執刀時,可能會不知所措等提問。對此,李宇倢說明,醫師都還是需要經過原有的手術學習流程,最後才外加導入達文西手臂的操作。因此,醫師都會是具備親手執刀技術的全方位合格醫師。

以婦產科為例,過去從開腹手術,演進至腹腔鏡手術,再到現在的達文西手臂。科技不斷在演進,但基本病理的學習和瞭解依舊不會改變。因為科技的發展與導入,使得婦科住院醫師從業願意提升。女性醫師的比例也有顯著的提升。

此外,護理人員也要跟著訓練如何操作達文西手臂相關設定,而醫療廠商的維修人員也隨時可以到場進行系統調整。目前的人力配置是一間醫院搭配一個專屬的達文西手術系統維修人員。這樣的過程,讓達文西手術系統的機械手臂保持在最佳狀態,能夠提供病患穩定且全方位的醫療過程。

對於達文西手術系統未來的發展與優勢,李宇倢認為在臨床上,助手也將能夠看到如同執刀者看到的3D畫面,系統同時提供執刀者更多精確的位置校正功能,再搭載病患當下的生理數據監測。模擬教學上,則能夠結合真實案例的立體影像進行訓練。

在科技新應用部分,除了AR與VR以外,李宇倢看好腹腔鏡未來可以發展3D影像技術,像是秀傳醫院就有搭載偏光鏡的相關技術。此外,也希望能夠將臨床手術與AR眼鏡整合。

希望可以透過2018年9月1日成立的國際婦科智慧機器手術醫學會(International Association of Gynecologic AI Robotic Surgery)繼續推展智慧醫療的進程。此醫學會是由台北醫學大學附設醫院、台北榮總王鵬惠部長與多位權威醫師共同促成。在智慧醫療的產業發展上,不只北醫,台大醫院也有成立台灣手術機器人醫學會。

各國醫療發展面向上,李宇倢點出歐美的醫療發展資源較多、發展時間較早,但發展速度慢。相反地,台灣醫療市場與技術優勢相當大,還是很有機會在未來的醫療創新領域奪得很不錯的領導地位,也期許各界能繼續共同攜手努力。

創新AR系統研發上,目前正與影像辨識團隊共同研發,希望能夠設計出更強大的AI影像辨識技術。像是腦部與肺臟等不會震動的部位,影像辨識較容易。然而,如同血管與輸尿管等器官與部位都會震動,但方式不同。該如何訓練AI系統辨認兩者的區別,也是研發團隊努力的方向之一。

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