Forskning på effektiviteten og sikkerheten til fjernkontroll av innenlandskirurgiske robotsystemer for urinkirurgi

Mål: Denne kliniske studien tar sikte på å evaluere effektiviteten og sikkerheten til telekirurgi for pasienter med svulster i urinsystemet ved å bruke kinesisk uavhengig utviklet "MicroHand" kirurgisk robotsystem gjennom 5G-nettverk.

Innhold: En-arms klinisk studie ble tatt i bruk i denne studien. Produktet ble produsert innenlands "MicroHand" kirurgisk robotsystem (Shandong Weigao Co., Ltd). Før de gikk inn i den kliniske studien, ble pasientene fullstendig informert og det skriftlige informerte samtykket ble signert. I henhold til inklusjonskriteriene og eksklusjonskriteriene skal forskerne gjennomføre en detaljert screening for å finne ut om pasientene er egnet for den kliniske studien. Telekirurgi vil bli utført for pasienter som oppfylte inklusjonskriteriene ved å bruke "MicroHand" kirurgisk robotsystem. Data mellom kirurgkonsollen og pasientsidevognen ble overført gjennom et 5G-nettverk. Sikkerheten og effektiviteten til robotsystemet i fjern klinisk diagnose og behandling ble verifisert i henhold til hovedvurderingskriteriet og sekundært vurderingskriteriet.

Bakgrunn: Med kombinasjonen av robotteknologi og nettverkskommunikasjonsteknologi har telekirurgi blitt en realitet. På den ene siden kan telekirurgi spare og optimalisere medisinske ressurser, og gi medisinske tjenester av høy kvalitet til ubalanserte områder, som landlige områder, rammede områder og slagmarker. På den annen side kan telekirurgi redusere tiden pasientene bruker på å vente på behandling og dermed hindre at sykdommer forverres.

Den ubalanserte fordelingen av medisinske ressurser har vært et fremtredende problem i Kina. I tillegg gjør det enorme territoriet og det relativt lavere medisinske distribusjonsforholdet per innbygger det vanskelig for pasienter å motta rettidig behandling av høy kvalitet, spesielt de i avsidesliggende og underutviklede områder. Derfor er telekirurgi mer betydningsfull i Kina. De siste årene har kirurgiske robotsystemer og nettverkskommunikasjonsteknologi opplevd gjennombrudd. Operativsystemene til da Vinci-roboten i Amerika, REVO-I-roboten i Sør-Korea og ALF-X-roboten i Italia er mer fleksible og intelligente, og yter godt i kirurgiske prosedyrer. "Micro Hand S"-systemroboten, uavhengig utviklet i Kina, gjengir en ny generasjon kirurgiske robotsystemer. I tillegg til de fleksible og intelligente egenskapene til tradisjonelle roboter, har roboten en rekke fordeler, som et tydelig grensesnitt, lav vekt, lave kostnader når det gjelder bruk og vedlikehold, og sterk utstyrskompatibilitet. Etter foreløpige eksperimenter har den innenlandsproduserte roboten blitt brukt i klinisk kirurgi. I mellomtiden, innen nettverkskommunikasjon, er den nye 5G-mobilkommunikasjonsteknologien (den 5. generasjonen trådløse systemer, 5G-teknologi for kort) den siste generasjonen av mobilkommunikasjonsteknologi. 5G-teknologi er også en utvidelse av 4G (LTE-A eller WiMax), 3G (UMTS eller LTE) og 2G (GSM) teknologi. 5G-teknologi har høy datahastighet, lav latens, høy gjennomstrømning, utstyrstilkobling i stor skala, lav kostnad og lavt energiforbruk. Fremveksten av 5G-teknologi gir flere muligheter for utbredelsen av telekirurgi.

I september 2020 gjennomførte forskningsgruppen vår den første 5G-fjern-telekirurgien ved bruk av "Micro Hand S"-systemroboten og et 5G-nettverk mellom Qingdao, Shandong-provinsen og Xixiu, Guizhou-provinsen, i september 2019 i Kina (nettverkskommunikasjonsavstanden var nesten 3000 km). Spesielt utførte etterforskerne radikal cystektomi på en mannlig pasient. 5G-nettverket (Plan A) ble brukt gjennom hele operasjonen, med en gjennomsnittlig total forsinkelse på 254ms (inkludert en gjennomsnittlig tur-retur-forsinkelse på 104ms og en pakketapsrate på 0%). Operasjonstiden var ca. 5 timer, den intraoperative blødningen var ca. 200ml, og det oppsto ingen intraoperative komplikasjoner. Pasienten kom seg jevnt etter operasjonen og ble skrevet ut på 18. dag. Etterforskerne demonstrerte at ultrafjern laparoskopisk telekirurgi kan utføres trygt og jevnt under 5G-nettverket ved bruk av innenlandsk produsert utstyr. På dette grunnlaget planla vår forskningsgruppe å gjennomføre denne kliniske studien med flere pasienter for å evaluere effektiviteten og sikkerheten til telekirurgi for pasienter med svulster i urinsystemet ved å bruke kinesisk uavhengig utviklet "MicroHand" kirurgisk robotsystem gjennom 5G-nettverk.

Introduksjon av "MicroHand" kirurgisk robot: "MicroHand" kirurgisk robotsystem består av to fysisk atskilte undersystemer kalt "kirurgkonsollen" og "pasientsidevognen". Kirurgkonsollen inkluderer en stereobildeviser, to mastermanipulatorer, et kontrollpanel og flere fotpedaler. Pasientsidevognen inkluderer en passiv arm som kan gli opp-ned og justeres forover og bakover, et dreibart hode som kan rotere rundt den vertikale aksen, og tre slavearmer (en for det endoskopiske kameraet og de to andre for kirurgiske instrumenter). Kirurgkonsollen (basert i Qingdao) tar kirurgens input og oversetter manipulasjon til et kontrollsignal. Etter nettverksoverføring oversetter pasientsidevognen (basert i Anshun) kontrollsignalet til faktisk instrumentmanipulering. 3D-bildene tatt av det endoskopiske kameraet ble samtidig sendt tilbake til skjermen på kirurgkonsollen som visuell tilbakemelding.

Trinn i prosedyren:

① Kirurgkonsollen ble plassert i Qingdao, Shangdong-provinsen, mens pasientsidevognen ble plassert i andre byer i Shandong-provinsen.

② Forbindelser mellom kirurgkonsollen og pasientsidevognen ble opprettet gjennom et offentlig 5G trådløst nettverk. Spesielt 5G-kundeutstyr (CPE) ble brukt som signalrepeaterstasjon og forsterker. Opplastings- og nedlastingshastighet vil bli testet som nettverksbåndbredde.

③ Etter generell anestesi ble ryggleie opprettholdt, operasjonsområdet ble desinfisert og pneumoperitoneum ble etablert fra venstre side av navlen ved å bruke en Veress-nål. Deretter ble trokarer satt inn, og slavevåpen ble levert. Slavearm A var utstyrt med robottang, og Slavearm C var utstyrt med en ultralydskalpell (bipolar tang eller elektrokauteri). Robotassisterte telekirurgi, inkludert adrenalektomi og nefrektomi, ble utført av en kirurg fra urologiske avdelinger. Kirurgen i Qingdao utførte disseksjon og koagulering av målorganene, mens assistenter i andre byer utførte eksponering av strukturer og påføring av klips. Trokarplassering og posisjon til pasientene ble også justert i hver telekirurgi av assistentene om nødvendig. Etter fullført disseksjon ble målorganene fjernet ved assistentsengen. Deretter ble pneumoperitoneum ekssufflert og snittene ble lukket. Intraoperative nettverksforsinkelser og vitale tegn ble overvåket konstant. Konsistensen av master-slave-manipulasjon ble vurdert subjektivt. Operasjonstid, blodtap og komplikasjoner ble registrert.