達文西手術系統醫學機械 人的前世、今生和未來
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達文西手術系統醫學機械 人的前世、今生和未來

16.05.2019
李浩賢、部分圖片由被訪者提供

很多人都會認為,大多數的男孩都會癡迷機械人—大家看看不論是電影或是動畫,大量如變形金剛、高達等以機械人為題材的作品也歷久不衰,就知道眾人對它們的熱愛。在現今的科技下,機械人的發展雖無電影般誇張,可是仍是一步一步地,發展出可在不同領域廣泛應用的技術,特別是在醫學界,一個「單孔微創機械人手術系統」,便能更準確和便捷地拯救生命,一步一步向真正的完全的「無創」貼近。電影中的那一天,或許並不遙遠。

今年1月,中大醫學院公布完成全球首個多專科「單孔微創機械人手術系統」臨牀研究,以泌尿科、耳鼻喉、結直腸科三個專科為對象,驗證單孔微創機械人能有效提高手術精準度。中大醫學院外科學系結直腸外科組吳兆文教授指出,單孔微創機械人可穩定在病人體內完成複雜動作,更重要是只需在病人身上開一個直徑約3至4厘米的傷口,即可完成手術。不但可降低病人手術後的傷口併發症,亦減輕病人動刀的負擔。他笑言:「外科醫生對微創手術的追求簡直是瘋狂,如在技術上可行更有醫生會追求無創,因為我們相信,病人動刀的傷口愈小,傷口的併發症理論上會更少,病人的復元理論上就會愈理想。」

吳兆文表示,中大醫學院在2005年將達文西機械人手術系統引入威爾斯醫院,是全港乃至全國最早引入的醫療機構。醫院所用的達文西手術系統初代於1999年面世,發展至今,已更新到第四代。

現時的達文西手術系統,其機械臂已能360度調節不同的角度和方位,讓實際操作變得更為靈活。
現時的達文西手術系統,其機械臂已能360度調節不同的角度和方位,讓實際操作變得更為靈活。

愈小愈幼 愈見靈活

達文西手術系統發展至第四代,但每一次的更新換代,也為世界醫療系統帶來極大的變革:「第一代達文西較笨重,亦只有一個鏡頭和兩隻機械臂共三條機械臂,與較新型號相比,功能是稍為不足。」吳兆文指,2007年及以後,本港再引入第二、三代達文西機型S及Si,前者開始改用流線型(Streamline)設計,不但體積縮小,也增加第四條機械臂,而Si不但體積更小,更增添很多手術儀器,如:能源平台、電槍、釘槍,甚至影像系統規格亦有所提升。

吳兆文表示,ISRG要求醫療機構需在購入達文西機械臂後,才可以進行培訓,以保持最佳的訓練效果。
吳兆文表示,ISRG要求醫療機構需在購入達文西機械臂後,才可以進行培訓,以保持最佳的訓練效果。

「到2017年,我們又將達文西升級至第四代Xi,這一代較前幾代相比,最大的進化是其機械臂的設計。舊有機械臂由本體側處延伸,一旦需要進行大範圍手術,如結直腸等,需在不同部位動刀,醫生手術時要將機器臂拆卸移位。而Xi由於分為三個部分,不但可獨立調整位置,其中的吊臂更可360度調節角度,在應用上較前代方便不少。」他補充指,Xi的鏡頭亦比前代縮小及收窄,每條機械臂亦可安裝鏡頭,增加了拍攝角度及彈性,令醫生可從多角度觀察進行手術的地方。

整個達文西手術系統,當然不是單指高科技的機械臂,還需要把配合不同的手術工具,並把一個三維的高清鏡頭放進病人體內,讓醫生清晰掌握病人的狀況。要求科技與操作的緊密結合。
整個達文西手術系統,當然不是單指高科技的機械臂,還需要把配合不同的手術工具,並把一個三維的高清鏡頭放進病人體內,讓醫生清晰掌握病人的狀況。要求科技與操作的緊密結合。

有些人會以為新型號是第五代達文西,但其實這是一個誤解。吳兆文指,X型是Xi的廉價版,減少部分機能,讓經濟能力較弱的國家可引入機械人輔助手術。而最新型號SP同屬第四代系統,是針對單孔微創手術而開發的機型,將所有工具放在同一條機械臂上,做手術時由開多孔變為開單孔,將手術切口減至一個,降低創口感染併發症的機會。他補充:「可以說,SP的誕生不是為了淘汰Xi,而是補充Xi的不足,應對不同手術,因此雖然所費不菲(上一個型號達文西Xi每部值約3000萬,SP的價格理應比它高),再加上它已獲美國FDA(食品藥品監督管理局)批准在泌尿科和耳鼻喉科應用,是以我們仍相當積極,希望完成研究後,可促成在本港引入SP。」

工具當然愈多愈好

對於不同型號的推陳出新,在許多醫生眼中那當然令人着迷,但對許多病人而言,更着重的是這手術能帶給他們怎樣的希望。就此,參與研究的三個專科──泌尿科、耳鼻喉及結直腸科,均對SP的表現予以肯定。

吳兆文表示:「很多病人都會問,用了機械臂手術效果會否好一點?手術時間又能否縮短?會否恢復得更快一點?現階段很難去回答這些問題,因為可供比較的選項實在太多,例如入路可分上下(手術部位的上方還是下方開刀)、而手術的方式又可用傳統微創、達文西Xi或達文西SP相互交合已產生六個組合,而它們的分別又可能十分輕微,因此現時未有足夠數據,支持哪種手術效果更好,但我們的研究證明,SP對於提高手術精準度,確實有很大作用。」

中文大學醫學院一直希望培養更多醫生使用達文西手術系統,現時醫生經過專業培訓後,便有機會學習機械臂的應用,希望醫學院能成為國際級的微創手術訓練基地和研究中心。
中文大學醫學院一直希望培養更多醫生使用達文西手術系統,現時醫生經過專業培訓後,便有機會學習機械臂的應用,希望醫學院能成為國際級的微創手術訓練基地和研究中心。

吳兆文強調,無論是傳統微創手術使用的儀器如腹腔鏡,或是使用機械臂的微創手術,都應該視作輔助醫生治療病人的工具:「而工具當然是愈多愈好」。以結直腸科為例,如以傳統微創方式做手術,在部分深入位置如盆底,醫生的視線其實是有點受阻(因為要經過腸臟),但引入了更小型的SP,就可研究在其他地方如肛門等進入,醫生可以更接近患處,甚至可用更清晰視點去進行手術。

為患者帶來更多選擇

對於達文西手術系統,中大醫學院外科學系泌尿外科組吳志輝教授亦認同醫學界不是為了盲目追求新穎,引入更新的系統是為了日後更創新的手術而作的準備。他指出:「以泌尿科常做的手術為例,我們以Xi進行膀胱及前列腺癌等手術已十分熟練,並不需要為了上述兩種手術而引入SP。但當我們進行部分空間較小如腹膜後手術時,單孔機械臂更容易放進器材進行手術,令手術過程更順利。」

吳志輝表示,在現時中大的團隊,除了臨床研究的負責醫生外,亦陸續讓其他醫生學習使用最新的機械臂達文西SP,以免日後出現人才斷層。
吳志輝表示,在現時中大的團隊,除了臨床研究的負責醫生外,亦陸續讓其他醫生學習使用最新的機械臂達文西SP,以免日後出現人才斷層。

即使是同樣手術,單孔機械臂也能以完全不同的方式完成,吳志輝表示,傳統如切除前列腺手術,一般是經腹腔進行,但此手術其實也可經會陰(男性是肛門至陰囊之間的地方)進行,只是其通道十分狹窄,較大型的多孔機械臂要完成是不可能的,而經會陰的手術在屍體試驗已證實可行,未來可為患者帶來更多可行選擇,如可避免病人在腹腔重複開刀,並大幅度降低病人的手術風險。

至於哪種手術最適合使用機械臂,吳志輝說:「最適合使用機械臂的手術,一般都是需在狹小空間進行切割、縫合或重建等精密操作的手術,如前列腺癌、腎癌等。又例如現時亦有不少青少年服食『K仔』後膀胱發炎及縮小,有需要進行膀胱重建手術,即是將部分小腸與膀胱縫合起來,令其膀胱容量大一點,減輕其尿頻情況。」他強調,購入機械臂不代表所有手術都需要使用上,始終每次使用都要成本及需時準備,一些相對簡單的手術,實無必要勞師動眾勉強使用手術機械人。

在使用頻率上,機械臂或許沒有我們想像的高。「以泌尿科來計,每年大約可完成一百五十個機械臂手術,而每年新界東大約處理二千宗手術左右,按比例計其實是佔一成也不夠」,但吳志輝強調,不能只看數目去界定機械臂手術的重要性,因為會使用機械臂的手術,一般都是花費更多更長時間、較為複雜的手術,花費的時間自然較長,數量也自然會較低。

機械臂也有局限

當然,也不是所有手術都適合使用機械臂的。「耳鼻喉科大約在2005年已經使用機械臂做手術,主要是一些經口腔進入扁桃腺,甚至是更深入的如聲帶、鼻咽等位置進行的手術,但現時的機械臂,在進入聲帶等較深入且狹窄的位置時會出現困難。」中大醫學院耳鼻咽喉及頭頸外科學系助理教授陳英權醫生指出,在進行需要深入鼻咽的手術時,要破軟顎才有足夠位置,即使現時最幼細的SP機械臂(25mm),亦沒有足夠空間進入手術部位,因此他們現時有不少手術,如涉鼻咽及耳部病症的患者等,絕大多數都是以傳統微創方式進行手術。

陳英權指出,韓國在大小手術上均積極推廣使用機械臂,無疑是眾多亞洲國家及地區中,發展得最成熟的國家。
陳英權指出,韓國在大小手術上均積極推廣使用機械臂,無疑是眾多亞洲國家及地區中,發展得最成熟的國家。

現在不能,不代表未來不可以。達文西SP更幼細、活動更靈活的機械臂,為耳鼻喉科未來可做的手術,帶來更多可能性。陳英權舉例指:「由於SP機械臂更幼細,且可進行360度旋轉,柔軟度亦更高,日後即使要深入鼻咽等位置進行手術並非不可能。在技術成熟以後,甚至可研究在從前技術上不容許的地方,如耳後、食道及頸部等地方進入手術部位。」只要技術在未來繼續發展,機械臂的應用更可擴大至其他更多專科,惠及更多病人。

每數年就要更新換代一次,對於醫生而言是否不易適應?陳英權說:「是有一點分別,例如Xi及SP的手臂設計不同,鏡頭的使用亦有一定分別,是需要一點時間去適應,但總體來說分別不是很大。」他強調,在進行研究計劃之前,負責的六位醫生已先後赴美國的達文西SP開發商Intuitive Surgical(ISRG)進行培訓:「我們去了兩至三次,用屍體進行手術以熟習SP的使用,而在為第一個病人正式動刀前,亦會再赴美多做一次練習,以求在準備最充足的情況下,為病人做手術。」

臨牀上,使用達文西手術系統進行微創手術,不但能減少創傷及痛楚,更能有效降低感染風險,加速病人復元。
臨牀上,使用達文西手術系統進行微創手術,不但能減少創傷及痛楚,更能有效降低感染風險,加速病人復元。

吳志輝笑言,不要因為醫生培訓了幾天就學懂使用SP,就以為學習過程很兒戲。因為很多同事早在2005年就有使用機械臂的經驗,即使更新換代,醫生也不是由零開始重新學習。他又補充指:「機械臂始終只是一種工具,加上其應用日益廣泛,我們不會限制團隊內同事,去學習使用機械臂。同時,考慮到人手問題,我們一直也按部就班培訓更多人才,所以在醫生完成專科培訓之後,就會給予他們機會學習機械臂應用。如在泌尿科,其實十二個醫生當中已有九個人懂得使用。」

競爭或帶動進步

即使在人才培訓、器材準備做得十全十美,也不代表一定會選擇用機械臂進行治療。陳英權坦言,在病人需自費的治療項目中,疾病因素、病人考慮及財政問題等,都是關鍵,部分手術如切除頸部淋巴組織,是可選擇以機械臂進行手術,但仍有很多患者選擇開刀,就是考慮到上述這些因素。

陳英權醫生指出,現時的機械臂未必能深入狹窄的鼻咽位置進行手術,但由於機械臂每一代都變得更柔軟靈活,他相信未來的機械臂應能幫助更多的耳鼻喉科患者。
陳英權指出,現時的機械臂未必能深入狹窄的鼻咽位置進行手術,但由於機械臂每一代都變得更柔軟靈活,他相信未來的機械臂應能幫助更多的耳鼻喉科患者。

幸而,這個情況未來有望改變。吳兆文直言,由於現時第二代機械臂達文西S的專利權已結束,已有其他機械人公司,參考達文西S的設計,開發出其他機械臂,如韓國及中國已有公司開發出自家製機械臂。吳兆文表示:「可以想像得到,未來陸續會有更多新設計的機械臂投入市場,打破現時由ISRG獨佔市場的情況,開發商為了競爭生意,自然會將機械臂的價格下調,或投入更多精神去改良技術,推出更多優良的產品。」他直言,醫學界當然樂見這樣的情形出現。

更多公司加入競爭,甚至可期望有更多產品類型推出。陳英權說:「香港人的下顎,一般都會較歐美人小一點,即使用現時最幼小的機械臂達文西SP,也不容易由口腔進入食道做手術。」如有更多公司加入機械臂市場競爭,或許未來會有公司針對亞洲人的體格,開發出最適合我們使用的器材。「或許在不久的未來,除機械臂外,也會有公司開發如人工智能等其他醫療輔助工具,令世界醫療技術可再進一步,惠及更多病人。」

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淘汰舊機的歸處?

機械人技術發展如此迅速,而每台機械臂花費不菲,面臨淘汰的機械人,醫院又會如何處理?吳兆文表示,第一代達文西已經淘汰,然而中大是其中一間(全世界僅有十四個機構獲准)獲ISRG許可,將其拆解作研究用途,否則它只有埋葬在堆填區的命運了。可是除第一代,其他世代機械臂仍未獲准研究。

早在2005年,中大就創立微創訓練中心,至2008年他們成為全亞洲第一個認可的機械人手術培訓中心。初期是以第一代達文西訓練外科醫生,在2017年完全淘汰第一代後,就改為用第三代Si訓練學生。雖然如此,達文西S及Si,未來亦會慢慢淡出。吳兆文說:「因為現時香港大部分醫院也引入了Xi。」

被誤解的微創手術

微創手術很多人都聽過,但對它真正了解的人又有多少?很多人都誤以為,微創手術就是顧名思義,是對人體傷害較輕微的一種手術方式,可是,這個說法其實並不準確。

吳兆文指出,微創手術的傷害性,其實與傳統開刀手術沒有太大分別:「因為在手術過程中,醫生要做的事其實是一樣的,要割除的地方一樣、要縫合的地方也沒有變,所以對於病人,這個部分的負擔仍是一樣的。」

所以,有部分醫生堅持,微創手術應是叫作微切口手術,因為微創手術與傳統手術最主要的分別是在切口入路不同,令切口更小,減少切口的感染機會,亦可減輕病人痛楚及減少術後疤痕,復原因此較快。

李浩賢、部分圖片由被訪者提供
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