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潘小峰 | 达芬奇手术机器人如何用在外科手术中

20221222日,时值北京大学全球健康发展研究院成立2周年,由北京论坛、亚洲开发银行和北京大学全球健康发展研究院共同主办的北大全球健康发展论坛2022成功举办。本次论坛以“全球健康:数字转型和发展鸿沟”为主线。如下是直观复星首席执行官潘小峰在“健康数字化与发展鸿沟”环节的主旨演讲,未经本人确认。

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非常荣幸今天能够参与到全球健康发展论坛,也感谢主办方给我这样一个机会,能够和一群杰出的领导人、专家和医疗健康领域的专业人士来共同探讨“健康数字化与发展鸿沟”这一主题。我将和大家谈谈医院如何利用机器人技术、数据和数字化的力量,特别是在手术护理方面。毫无疑问,直观复星是机器人辅助手术技术的领导者。达芬奇机器人就是这种技术的一个典型例子。机器人和数字技术平台已经并将继续帮助从根本上改变和改善全球医疗健康。

运用外科手术机器人可以彻底地从全球层面上改善外科手术前景。现在有很多不同说法,包括机器人、深度学习和人工智能,也包括像我们说到的元宇宙、数据分析、机器视觉、自动化、增强现实、大数据和机器学习等等,有源源不断的新名词和宣传。但事实上,只有少数的公司能够开发利用机器人和数字化技术来解决现实中的问题。在过去25年我们和医生、医院一起,为实现以上目标奠定了基础。而现在,我们正处于一个历史的转折点。

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1 医疗需求以及发展潜力

如图1所示,我们知道需要去改善(现有的)医疗服务体系,而且这个改善的机会是巨大的。目前,我们正处在这两条曲线一个重要的转折点。我们相信我们有很大的机会来改进手术和其他医疗干预措施。从具体的数字来看,在去年一年时间内,医生使用我们的技术进行了超过150万台手术;迄今,达芬奇系统已经进行了超过1000万台手术,产生了超过300篇学术文章。我们产品的临床数据里有超过29000篇文章,而且绝大部分的操作是独立于我们公司进行的。在2021年我们新安装了超过1300台达芬奇操作系统,目前用于临床的操作系统已超过6700台。这些都奠定了直观复星未来进一步在手术和医疗体系中运用机器人的基础。

通过倾听、观察和研究外科医生在手术室内外的经历,我们发现了三个机器人和数字化可以得到充分利用的方面。我们发现外科医生正努力减少手术并发症;外科医生的培训、学习过程以及整个医护团队的表现存在着显著差异;手术操作和外科部门虽然产生了大量的数据,但利用这些数据来改善临床诊疗的能力有限。基于这些观察,直观复星的工作集中于三个核心方面:关注医疗结局,关注培训和学习的个性化,为优化效率提供资源。

直观复星已经与医院和外科医生合作了25年,构建机器人操作系统,将传统途径与数字学习技术相结合,构建连续性学习过程。通过提供价值、服务和咨询,我们帮助客户使用机器人手术产生的数据来优化医疗实践和服务过程。直观复星的独特优势是我们构建了一个流畅的生态系统,从机器人、高级视觉、成像和仪器到新的移动和网络应用程序以及不断扩展的数字学习技术,我们的设计让每个部分能共同为医院、医护团队和外科医生服务。每一种产品都会产生数据,而整合所有的数据能够帮助医院和医生深入了解并改善医疗流程。

我们如何利用这些创新来做出积极的改变?我们来看几个具体的例子。直观复星不仅关注手术室内的操作,我们还专注在所谓的良性循环中“激活”我们的客户。系统产生高质量的、相互关联的、安全的、可访问的数据;我们共同努力发现可信的、相关的、准确的和可操作的洞察;然后我们支持外科医生、医院和医护团队对相应的建议、警报、通知做出回应、做出决策。最直观的案例之一是手术室的临床决策支持。有些人可能熟悉我们的机器人技术,其中之一是采用SmartFire技术的SureForm吻合器。我们的系统以每秒1000个数据点的速度监测发射力的运动学,然后SmartFire算法根据负荷选择,提供组织压缩和吻合的最佳设置,自动调整夹持力。医生也可以选择加大负荷(重新调整)。这是一个将达芬奇产生的数据转化为洞察来帮助外科医生选择更优的操作方案的例子。

另一个案例是我们如何致力于个性化学习和外科教育。模拟是一个很好的例子。分析来自实际操作的数据如仪器运动角度、速度和距离可以发现与手术相关且可以改善手术的一些操作。在这个例子中,14种刺针手势被证明能最大化操作效率并最小化组织损伤。我们匹配了这14种手势,创建SimNow训练模块,来帮助学习者改善他们在真实手术中的操作表现。

最后一个例子是关于我们如何帮助医院提高效率,并通过提高可靠性和保证正常运行时间来优化机器人服务。直观复星的主动监控系统可以从机器人手臂运动中捕捉到信息,利用服务算法分析匿名数据,在机器手臂发生故障前准确预测,并在不打扰医院运作时进行主动维护,避免故障发生。

接下来,我将向大家展示一些未来的源于动作设计概念的数字创新。这些产品目前还没有出现在中国,或者还在开发中。我们相信创造出能够整合、联接医疗全过程的创新产品是直观复星的使命。我们的另一个使命是让大家能够方便有效地访问我们产品产生的所有数据。未来的一个临床决策支持产品是直观复星正在开发的3D建模产品IrisIris使用CT图像创建高分辨率的3D模型,3D模型为用户提供了手术部位以及周边的解剖关系。这些3D图像可以在术前计划过程中为医生处理病例做准备,可以与住院医生或同事甚至与病人和家属一起研究。我们对Iris的愿景不仅在于术前准备,更是将其带入手术室进行术中指导,并整合到手术控制台。直观复星可以帮助客户达成协议,将系统日志与来自医院自己的数据库或我们分析引擎中的第三方数据登记的数据集结合起来,这可以使客户更好地了解在学习过程、在实践过程或整个医疗服务过程的差异。

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2 经验丰富和缺乏经验的达芬奇外科医生对前列腺切除术四个不同步骤的数据

一个例子是开发所谓的客观操作指标,通过使用机器人系统数据来进一步改善个性化学习,帮助区分高级外科医生和经验不足的外科医生在实际手术中的操作行为。如图2所示,不同的颜色表示手术器械在医生惯用手、另一只手和摄像机的轨迹。最上面一行显示了经验丰富的达芬奇外科医生对前列腺切除术四个不同步骤的数据。下面一行显示的是缺乏经验的外科医生的数据。很明显,这两组之间有很大的不同。这项工作的目标是研究和观察OPIs的差异,以便于我们通过模拟练习来微调学习过程,来改善与患者结局有关的操作指标。我们依据学习者和训练过程个性化调整了SimNow模块,来自OPI学习平台的数据有助于识别可以改善相关操作的机会,Sim模块可以根据临床数据构建,来个性化客户的学习。现阶段,直观复星已经为这种直观的数字体验创建了两个交付平台,Intuitive HubMy Intuitive。这些平台和直观复星咨询服务将为客户提供访问、分析和使用Intuitive系统学习和服务提供的数据、视频和数字洞察的机会。

另一个术后分析的例子是使用区块时间分析器、最佳操作基准、结局变异分析、财务和操作指标来管理医疗服务。Intuitive Hub是我们最新的数字产品之一。Hub可以捕获手术室中的信息,用于术后分析,包括相关案例的音频、视频录像、决策支持站点和系统模拟。Intuitive Hub还提供实时术中信息来支持决策。比如通过远程呈现和虚拟协作提供操作观察和指导,通过3D模块模型和超声进行影像解释,针对护理团队警报给予流程支持等。在医院里收集数据的方法非常复杂,Intuitive Hub可以让数据收集更加流畅和高效。

另一个数字产品是My Intuitive,这是一个移动和网络应用程序,允许外科医生按需访问他们的数据来管理操作。My Intuitive旨在解决两个需求,第一,为客户提供实时、可操作的见解,帮助他们改善操作、减少差异、改善患者结局。第二,将客户与我们的产品和服务生态系统更容易地连接起来。My Intuitive可以将数据转化为洞察力。通过My Intuitive,客户能够查看总病例数、仪器利用率、控制台时间和病例特征。在未来,客户还能够看到手术视频,可以查看他想看的具体部分,以获得额外的临床信息。在我们发布的第一个版本中,客户可以访问Intuitive学习和模拟学习。让人兴奋的是,My Intuitive应用程序将很快在中国推出。

我已经谈了很多机器人和用户数据相关的内容,最后,我想要进行总结:

首先,My Intuitive对于数据的目的是高度透明的,我们的目的是主动监测服务、改善产品的可靠性,来帮助客户将数据转化成对患者来说最重要的洞察力和行动。第二,没有得到合适的许可,包括相关的协议,我们不会收集任何额外的数据。我们深信现在的医疗环境需要敏捷性、创造性和灵活性。现在是探索机器人、数据和信息化能带来积极转变的最佳时机。第三,我们相信,打破信息孤岛之后,我们能够实现更快和更好的创新,这意味着分享数据和分享洞察。手术本身是高度协作式同,问题是我们如何能够共同地走向未来,共同进步。这就涉及我最开始提到的两个空间的交织点,健康领域的挑战和新技术带来了新希望,这让直观复星的所有人感到兴奋,希望我们能从根本上重塑医疗领域进行手术的方式。


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