Effektivitet og sikkerhed ved klinisk telekirurgi ved hjælp af kinesisk uafhængigt udviklet kirurgisk robotsystem

Formål: Dette kliniske forsøg har til formål at evaluere effektiviteten og sikkerheden af ​​telekirurgi for patienter med tumorer i urinsystemet ved hjælp af kinesisk uafhængigt udviklet "MicroHand" kirurgisk robotsystem gennem 5G-netværk.

Indhold: En-arms klinisk forsøg blev vedtaget i denne undersøgelse. Produktet var indenlandsk produceret "MicroHand" kirurgisk robotsystem (Shandong Weigao Co., Ltd). Før de gik ind i den kliniske undersøgelse, blev patienterne fuldt informeret, og det skriftlige informerede samtykke blev underskrevet. I henhold til inklusionskriterierne og eksklusionskriterierne vil forskerne foretage en detaljeret screening for at afgøre, om de er egnede til det kliniske studie. Telekirurgi vil blive udført for patienter, der opfyldte inklusionskriterierne ved hjælp af "MicroHand" kirurgisk robotsystem. Data mellem kirurgkonsollen og patientsidevognen blev transmitteret gennem et 5G-netværk. Sikkerheden og effektiviteten af ​​robotsystemet i fjern klinisk diagnose og behandling blev verificeret i henhold til hovedvurderingskriteriet og sekundært vurderingskriterium.

Baggrund: Med kombinationen af ​​robotteknologi og netværkskommunikationsteknologi er telekirurgi blevet en realitet. På den ene side kan telekirurgi bevare og optimere medicinske ressourcer og levere medicinske tjenester af høj kvalitet til ubalancerede områder, såsom landdistrikter, ramte områder og slagmarker. På den anden side kan telekirurgi reducere den tid, patienterne bruger på at vente på behandling og dermed forhindre, at sygdomme forværres.

Den ubalancerede fordeling af medicinske ressourcer har været et fremtrædende problem i Kina. Derudover gør det store territorium og det relativt lavere medicinske distributionsforhold pr. indbygger det vanskeligt for patienter at modtage rettidig behandling af høj kvalitet, især dem i fjerntliggende og underudviklede områder. Derfor er telekirurgi mere betydningsfuld i Kina. I de senere år har kirurgiske robotsystemer og netværkskommunikationsteknologi oplevet gennembrud. Betjeningssystemerne for Da Vinci-robotten i Amerika, REVO-I-robotten i Sydkorea og ALF-X-robotten i Italien er mere fleksible og intelligente og fungerer godt i kirurgiske procedurer. "Micro Hand S"-systemrobotten, der er udviklet uafhængigt i Kina, repræsenterer en ny generation af kirurgiske robotsystemer. Ud over de fleksible og intelligente egenskaber ved traditionelle robotter har den en række fordele, såsom en klar grænseflade, lav vægt, lave omkostninger med hensyn til brug og vedligeholdelse og stærk udstyrskompatibilitet. Efter foreløbige eksperimenter er det blevet anvendt med succes i klinisk kirurgi6. I mellemtiden, inden for netværkskommunikation, er den nye 5G-mobilkommunikationsteknologi (5. generation af trådløse systemer, 5G-teknologi for kort) den seneste generation af mobilmobilkommunikationsteknologi. Det er også en udvidelse af 4G (LTE-A eller WiMax), 3G (UMTS eller LTE) og 2G (GSM) teknologi. 5G-teknologi har en høj datahastighed, lav latens, høj gennemstrømning, udstyrsforbindelse i stor skala, lave omkostninger og lavt energiforbrug. Fremkomsten af ​​5G-teknologi giver flere muligheder for udbredelsen af ​​telekirurgi.

I september 2019 udførte vores forskergruppe den første 5G-fjern-telekirurgi ved hjælp af "Micro Hand S"-systemrobotten og et 5G-netværk mellem Qingdao, Shandong-provinsen og Xixiu, Guizhou-provinsen, i september 2019 i Kina (netværkskommunikationsafstanden var næsten 3000 km). Specifikt udførte efterforskerne fire ultrafjerne laparoskopiske operationer, herunder venstre nefrektomi, delvis hepatektomi, kolecystektomi og cystektomi i en svinemodel under 5G-netværket ved hjælp af en indenlandsk produceret "Micro Hand S" kirurgisk robot. efterforskerne gennemførte fire laparoskopiske telekirurgier med succes med en gennemsnitlig netværksforsinkelse på 264 ms (inklusive en returtransportforsinkelse på 114 ms og et tabsforhold på 1,20 % af datapakker). Desuden var det samlede blodtab 25 ml, og der opstod ingen komplikationer under procedurerne. Efterforskerne demonstrerede, at ultrafjern laparoskopisk telekirurgi kan udføres sikkert og gnidningsløst under 5G-netværket ved hjælp af indenlandsk produceret udstyr. På dette grundlag planlagde vores forskningsgruppe at udføre dette kliniske forsøg for at evaluere effektiviteten og sikkerheden af ​​telekirurgi for patienter med tumorer i urinsystemet ved hjælp af kinesisk uafhængigt udviklet "MicroHand" kirurgisk robotsystem gennem 5G-netværk.

Introduktion af "MicroHand" kirurgisk robot: "MicroHand" operationsrobotsystemet består af to fysisk adskilte undersystemer kaldet "kirurgkonsollen" og "patientsidevognen". Kirurgkonsollen inkluderer en stereobilledfremviser, to mastermanipulatorer, et kontrolpanel og flere fodpedaler. Patientsidevognen inkluderer en passiv arm, der kan glide i op-ned-retningen og justeres frem og tilbage, et drejehoved, der kan dreje rundt om den lodrette akse, og tre slavearme (en til det endoskopiske kamera og de to andre til kirurgiske instrumenter). Kirurgkonsollen (baseret i Qingdao) tager kirurgens input og omsætter det til et kontrolsignal. Efter netværkstransmission oversætter patientsidevognen (baseret i Anshun) styresignalet til faktisk instrumentmanipulation. 3D-billederne optaget af det endoskopiske kamera blev samtidig sendt tilbage til skærmen på kirurgkonsollen som visuel feedback.

Trin i proceduren:

① Kirurgkonsollen blev placeret i Qingdao, Shangdong-provinsen, mens patientvognen blev placeret i Anshun, Guizhou-provinsen.

② Forbindelser mellem kirurgkonsollen og patientsidevognen blev etableret gennem et offentligt 5G trådløst netværk. Specielt 5G-kundeudstyr (CPE) blev brugt som signalforstærkerstation og forstærker. Upload- og downloadhastighed vil blive testet som netværksbåndbredde.

③ Efter generel anæstesi blev liggende stilling opretholdt, det kirurgiske område blev desinficeret, og pneumoperitoneum blev etableret fra venstre side af navlen ved hjælp af en Veress-nål. Derefter blev trokarer indsat, og slavevåben blev leveret. Slavearm A var udstyret med en robottang, og slavearm C var udstyret med en ultralydsskalpel (bipolær tang eller elektrokauteri). Robotassisteret telekirurgi, herunder adrenalektomi, cystektomi og nefrektomi, blev udført af kirurger fra de urologiske afdelinger. Kirurger i Qingdao udførte dissektion og koagulering af målorganerne, mens assistenter i Anshun udførte eksponering af strukturer og klippåføring. Trokarplacering og patienternes position blev også justeret i hver telekirurgi af assistenterne om nødvendigt. Efter afslutning af dissektionen blev målorganerne fjernet ved assistentsengen. Derefter blev pneumoperitoneum ekssuffleret, og snittene blev lukket. Intraoperative netværksforsinkelser og vitale tegn blev overvåget konstant. Konsistensen af ​​master-slave-manipulation blev vurderet subjektivt. Operationstid, blodtab og komplikationer blev registreret.