Werkzaamheid en veiligheid van klinische telechirurgie met behulp van een Chinees onafhankelijk ontwikkeld chirurgisch robotsysteem

Doelstelling: Deze klinische proef heeft tot doel de werkzaamheid en veiligheid van telechirurgie te evalueren voor patiënten met tumoren van het urinewegstelsel met behulp van het Chinese, onafhankelijk ontwikkelde "MicroHand" chirurgische robotsysteem via het 5G-netwerk.

Inhoud： In deze studie werd een eenarmige klinische studie toegepast. Het product was een in eigen land geproduceerd "MicroHand" chirurgisch robotsysteem (Shandong Weigao Co., Ltd). Voordat ze aan de klinische studie begonnen, werden de patiënten volledig geïnformeerd en werd de schriftelijke geïnformeerde toestemming ondertekend. Volgens de inclusiecriteria en exclusiecriteria zullen de onderzoekers een gedetailleerde screening uitvoeren om te bepalen of ze geschikt zijn voor de klinische studie. Telechirurgie zou worden uitgevoerd voor patiënten die voldeden aan de inclusiecriteria met behulp van het "MicroHand" chirurgische robotsysteem. Gegevens tussen de chirurgenconsole en de patiëntenwagen werden via een 5G-netwerk verzonden. De veiligheid en werkzaamheid van het robotsysteem bij klinische diagnose en behandeling op afstand werden geverifieerd volgens het belangrijkste beoordelingscriterium en het secundaire beoordelingscriterium.

Achtergrond: Met de combinatie van robot- en netwerkcommunicatietechnologie is telechirurgie een realiteit geworden. Enerzijds kan telechirurgie medische middelen behouden en optimaliseren, door hoogwaardige medische diensten te verlenen aan onevenwichtige gebieden, zoals plattelandsgebieden, getroffen gebieden en slagvelden. Aan de andere kant kan telechirurgie de tijd die patiënten besteden aan het wachten op behandeling verkorten en zo voorkomen dat ziekten verergeren.

De onevenwichtige verdeling van medische middelen is een prominent probleem geweest in China. Bovendien maken het uitgestrekte grondgebied en de relatief lagere medische distributieratio per hoofd van de bevolking het moeilijk voor patiënten om tijdig een hoogwaardige behandeling te krijgen, vooral die in afgelegen en onderontwikkelde gebieden. Daarom is telechirurgie belangrijker in China. De afgelopen jaren hebben chirurgische robotsystemen en netwerkcommunicatietechnologie doorbraken doorgemaakt. De besturingssystemen van de Da Vinci-robot in Amerika, de REVO-I-robot in Zuid-Korea en de ALF-X-robot in Italië zijn flexibeler en intelligenter en presteren goed bij chirurgische ingrepen. De systeemrobot "Micro Hand S", onafhankelijk ontwikkeld in China, vertegenwoordigt een nieuwe generatie chirurgische robotsystemen. Naast de flexibele en intelligente kenmerken van traditionele robots, heeft het een reeks voordelen, zoals een duidelijke interface, lichtgewicht, lage kosten in termen van gebruik en onderhoud, en sterke compatibiliteit van apparatuur. Na voorbereidende experimenten is het met succes toegepast in de klinische chirurgie6. Ondertussen is op het gebied van netwerkcommunicatie de opkomende 5G mobiele communicatietechnologie (de 5e generatie draadloze systemen, kortweg 5G-technologie) de nieuwste generatie mobiele mobiele communicatietechnologie. Het is ook een uitbreiding van 4G (LTE-A of WiMax), 3G (UMTS of LTE) en 2G (GSM) technologie. 5G-technologie heeft een hoge datasnelheid, lage latentie, hoge doorvoer, apparatuurverbinding op grote schaal, lage kosten en laag energieverbruik. De opkomst van 5G-technologie biedt meer kansen voor de prevalentie van telechirurgie.

In september 2019 voerde onze onderzoeksgroep de eerste 5G-telechirurgie op afstand uit met behulp van de "Micro Hand S"-systeemrobot en een 5G-netwerk tussen Qingdao, provincie Shandong, en Xixiu, provincie Guizhou, in september 2019 in China (de netwerkcommunicatieafstand was bijna 3000km). Concreet voerden de onderzoekers vier ultra-remote laparoscopische operaties uit, waaronder linker nefrectomie, gedeeltelijke hepatectomie, cholecystectomie en cystectomie in een varkensmodel onder het 5G-netwerk met behulp van een in eigen land geproduceerde "Micro Hand S" chirurgische robot. de onderzoekers voerden met succes vier laparoscopische telechirurgische operaties uit, met een gemiddelde netwerkvertraging van 264 ms (inclusief een retourtransportvertraging van 114 ms en een datapakketverliesratio van 1,20%). Bovendien bedroeg het totale bloedverlies 25 ml en traden er geen complicaties op tijdens de procedures. De onderzoekers toonden aan dat ultra-remote laparoscopische telechirurgie veilig en soepel kan worden uitgevoerd onder het 5G-netwerk met behulp van in eigen land geproduceerde apparatuur. Op basis hiervan was onze onderzoeksgroep van plan om deze klinische proef uit te voeren om de werkzaamheid en veiligheid van telechirurgie voor patiënten met tumoren van het urinewegstelsel te evalueren met behulp van het Chinese, onafhankelijk ontwikkelde "MicroHand" chirurgische robotsysteem via het 5G-netwerk.

Introductie van de "MicroHand" chirurgische robot: Het "MicroHand" chirurgische robotsysteem bestaat uit twee fysiek gescheiden subsystemen genaamd de "chirurgenconsole" en "patiëntzijwagen". De chirurgenconsole bevat een stereobeeldviewer, twee hoofdmanipulatoren, een bedieningspaneel en verschillende voetpedalen. De patiëntenwagen bevat een passieve arm die omhoog en omlaag kan schuiven en naar voren en naar achteren kan worden versteld, een draaibare kop die rond de verticale as kan draaien en drie hulparmen (één voor de endoscopische camera en de andere twee voor chirurgische instrumenten). De chirurgenconsole (gevestigd in Qingdao) neemt de invoer van de chirurg en vertaalt deze in een besturingssignaal. Na netwerktransmissie vertaalt de patiëntzijwagen (gevestigd in Anshun) het besturingssignaal in daadwerkelijke instrumentmanipulatie. De 3D-beelden die door de endoscopische camera werden vastgelegd, werden tegelijkertijd als visuele feedback teruggestuurd naar het scherm van de chirurgenconsole.

Stappen van de procedure:

① De chirurgenconsole werd geplaatst in Qingdao, in de provincie Shangdong, terwijl de patiëntenwagen in Anshun, in de provincie Guizhou, werd geplaatst.

② Verbindingen tussen de chirurgenconsole en de patiëntenwagen werden tot stand gebracht via een openbaar draadloos 5G-netwerk. Speciale 5G Customer Premise Equipment (CPE) werd gebruikt als signaalversterkerstation en versterker. Upload- en downloadsnelheid worden getest als netwerkbandbreedte.

③ Na algemene anesthesie werd de rugligging gehandhaafd, het operatiegebied werd gedesinfecteerd en pneumoperitoneum werd vastgesteld vanaf de linkerkant van de navel met behulp van een Veress-naald. Vervolgens werden trocars ingebracht en slavenarmen afgeleverd. Slave-arm A was uitgerust met een robotgrijptang en slave-arm C was uitgerust met een ultrasone scalpel (bipolaire tang of elektrocauterisatie). Robot-geassisteerde telechirurgie, waaronder adrenalectomie, cystectomie en nefrectomie, werden uitgevoerd door chirurgen van de afdelingen urologie. Chirurgen in Qingdao voerden de dissectie en coagulatie van de doelorganen uit, terwijl assistenten in Anshun de structuren blootlegden en de clip aanbrachten. De plaatsing van de trocart en de positie van de patiënten werden indien nodig ook bij elke telechirurgie door de assistenten aangepast. Na voltooiing van de dissectie werden de doelorganen verwijderd aan het bed van de assistent. Vervolgens werd het pneumoperitoneum geëxsuffleerd en werden de incisies gesloten. Intraoperatieve netwerkvertragingen en vitale functies werden constant gecontroleerd. De consistentie van master-slave-manipulatie werd subjectief beoordeeld. De operatieduur, bloedverlies en complicaties werden geregistreerd.