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行业洞察| 关于未来,介入手术机器人

国际金属加工网 2022年06月24日

1992年,机器人辅助手术首次引入外科手术室。它们明显极具潜力,但随之而来也引发了不安。人们往往对机器实行手术持质疑态度,这种想法仍存在。时至今日,医疗机构的管理者偶尔会在投资某些类型的机器人技术时遇到来自组织内外的阻力。

尽管如此,介入医疗的未来很大程度上将涵盖机器人技术,这一点在医疗界越来越清晰。在世界范围内,人口正在增长,可用的医疗服务提供者数量正在减少,这有可能进一步减少人们获得及时医疗的机会。机器人技术为这两个问题提供了显而易见的解决方案,人们也越发意识到这一点。事实上,美国※近的一项研究显示,从2012年1月到2018年6月,机器人手术在所有普通外科手术中的使用率从1.8%上升到15.1%1

本文探讨了介入医疗的未来,以及机器人技术肯定会发挥越来越大的作用。本文首先假设,对机器人技术持怀疑态度的时间已经结束,它不再是一个如果的问题,而是一个何时的问题。医疗机构面临着许多明确而复杂的挑战,毫无疑问,技术——特别是机器人技术——是解决其中许多问题的关键。

挑战:未来将如何提供介入服务?

医疗行业先进品牌面临的决策很多,而且很复杂。在规划和准备未来如何提供介入治疗时,这些管理者如何克服现有困难并取得何种成功很可能取决于他们怎样利用机器人技术。

提升患者相关敏锐度

人的寿命在增长。根据联合国的统计,全球平均预期寿命为72.9岁2而且还在继续增长。毫不奇怪,预期寿命的延长与医疗支出的增加有关,这当然会导致医疗总成本的上升2。由于支付方肯定要控制成本,再加上患者的偏好和期望不断变化,有一种趋势是将高利润、低难度的手术和介入病例从医院转移到成本较低的门诊环境。

随着全球范围内预期寿命的不断延长,患有多种慢性病和并发症的人数也将继续增长。再加上上文提到的低危患者向社区门诊的转移,这将使医院承担起照顾高危患者的重任,这些患者需要复杂、专业的诊断和治疗程序。治疗高危和病情负责的患者需要更多在医生专业教育与培训上的投资,和雇佣更专业的医生,以及采用必要的先进技术和设备,以高效地提供高度专业化的医疗服务。

劳动力短缺

临床专家正供不应求。目前的趋势表明,这种情况短期内不会得到改善。人员短缺预计会成为未来几年卫生系统面临的※大挑战之一。部分问题在于学习专业知识需要多长时间。更多的时间用来学习和研究意味着更少的时间用来实践,这进一步减少了可用的介入医生和外科医生的数量。

到2032年,美国面临多达23000名外科医生的短缺,其中主要涉及老年人的外科专业短缺※多,包括眼科、骨科、泌尿外科、心血管和神经病学3。对于农村地区的患者来说,由于专业医师被整合到都市的卓越医疗中心,外科医生短缺问题更加严重。简而言之,想要在农村地区工作的外科医生太少,导致许多地方服务不足,特别是在专业的介入和外科护理方面。

人口的不断增长和老龄化、日益复杂的健康需求以及预期的医生短缺,这些都构成了卫生系统现在需要开始预测的一个问题,因为为了解决这个问题,他们需要重新思考如何提供医疗服务。

手术的复杂性增加

在未来,肿瘤外科手术将侧重于切除更小的肿瘤。精度将是关键,需要卓越的控制和导引。据以色列一家医疗保健提供商的医学总监和高级合作合伙人介绍,癌症、感染等基于细胞的疾病,由于药物的联合作用,将慢慢获得侵袭性更小的解决方案。

在大量病例中,激进手术将大大减少。许多癌症病例会更早发现,尤其是在世界较富裕地区,或者将以不再需要物理切除肿瘤的方式进行预防或治疗4

简而言之,外科手术将变得越来越专业化,需要更多的专业知识。同样,介入手术如经皮冠状动脉介入治疗(PCI),将继续要求高精度和高准确性以导航复杂、曲折的血管,并在首次尝试时正确确定支架的尺寸和位置。目前介入医师的技能存在显著差异。有些医师比其他人确实更有经验和技能。这很重要,因为接受PCI的患者的确存在风险。许多需要PCI的患者都有大量潜在疾病,这使得他们更需要PCI,而且手术时间越长,并发症和不良结果的可能性越大。通过使用机器人技术,可以解决多次尝试跨越病变导致的手术持续时间延长、病变测量不精准和支架选择不准确的问题,并减少将来重复该手术的需求。

外科医生和员工保护

微创外科手术的利用率提高有一个缺点,即在手术过程中需要增加成像,这会造成外科医生和手术团队更多地暴露于辐射中。同样,需要更长透视和图像捕获时间的介入手术越来越复杂,导致外科医生和其他人员受到更多辐射。

世界卫生组织意识到过度暴露于电离辐射会增加患癌症的风险5。这种风险会导致另外一种隐患。长时间佩戴保护性铅制品存在造成身体劳损和受伤的风险。介入医生每天工作超过10个小时,穿着单面铅衣,抱怨肩痛和背痛,47%的医生报告说穿着铅衣会导致身体疼痛6

这两个威胁只会进一步加剧预计的医生短缺。卫生系统负责人需要消除铅和辐射对外科医生、介入医生和其他人员的危害,以保护其员工的健康。

解决方案

为了克服当前的这些挑战,未来的介入服务需要是可访问的、微创和数据驱动的,支持技术需要灵活、直观、高效和安全。机器人技术有潜力满足所有这些需求。目前,外科手术机器人在发展上比介入机器人走得更远,但机器人技术的应用仍处于初级阶段,未来仍有很大的发展机会。机器人辅助手术和介入服务的发展将对医院的临床、组织、运营和财务产生影响——这些影响是好是坏将取决于组织如何应对机器人技术带来的机遇。

临床意义

手术标准化和自动化

简单地说,手术机器人在执行人类无法完成的复杂腹腔镜任务时,可以达到一定程度的灵活性和精准度。它们不能取代人类,但可以增强人类的能力,减少外科医生之间不必要的差异。在一项比较传统的腹腔镜手术和机器人辅助手术的研究中,后者在所有经验级别上都减少了错误7。据以色列一家医疗保健供应商的医疗总监兼高级合伙人表示,许多微创手术“可以使用机器人技术更安全、更好地完成。其中在大多数手术需要的技能方面,机器人化比单独由外科医生或人类完成要好得多。”他进一步将机器人定位为外科医生、知识、决策和实际医生活动之间的中介,“有时通过机动化系统可以更好地执行这些活动。而今天,我们几乎没有使用这种能力4。”

机器人辅助心脏和神经介入与外科手术一样,有可能利用人工智能(AI)和复杂的传感器,以便手术专家能够轻松有效地导航慢性病和疑难患者独特而复杂的血管系统,有可能减少手术持续时间和错误,改善临床结果。

数据驱动介入

数据驱动介入可以确定手术过程中的模式,以改进※佳实践,并将外科医生的精准度提高到亚毫米级。手术机器人配备了数十个微型传感器和摄像头,可以测量施加的力以及机器人手臂在患者体内的位置。通过这些传感器生成的数据,外科医生可以实时做出更好的决策,提高准确性,从而减少并发症的发生。

未来10年,在嵌入式传感和人工智能数据收集的推动下,机器人系统和成像设备将日益集成,从而实现更大的手术自动化,减少操作者的不确定性,提高效率,改善患者预后。这一目标并不是让机器人在没有人参与的情况下执行复杂的外科手术和介入手术,而是使用机器人技术来提高外科医生和手术专家的能力,并为患者提供更高质量的护理。

提高医生安全性

手术机器人旨在消除铅和辐射对外科医生,介入医生和其他导管室人员造成的伤害威胁。与传统介入相比,该技术已成功证明可减少辐射照射,减少铅衣的使用,并减少与正常工作相关的伤害8,9。对于多年在导管室中穿着铅衣长时间站立的心脏病专家来说,机器人PCI为他们提供了一个新的选择——舒适地坐在防辐射工作站人体工程学椅子上工作。机器人辅助手术可以通过减少肌肉骨骼压力,减少辐射照射,并可能延长职业生涯而产生真正的影响。

改善患者预后

机器人辅助手术让使用微创方法进行手术成为可能,否则需要进行开放性手术。这项技术只需要一角硬币大小的切口,使外科医生能够非常准确地进行复杂的手术。与传统手术相比,切口越小,并发症越少,感染风险越低,恢复时间越短10。目前,机器人辅助和传统微创手术的患者预后质量相当11。随着技术的不断发展,下一代手术和介入机器人将变得更小、更精准、更人性化,有望在所有专业领域改善患者的预后。

组织、运营和财务影响

声誉收益和患者偏好

医院的声誉建立在其提供的服务范围、临床预后的质量以及患者整体护理体验的质量上。医院必须面对的现实是,不可小觑患者。他们是消息越来越灵通的消费者,他们研究医疗机构的能力和产品,审查公开报告的质量和护理经验评级和排名,并在选择护理地点之前阅读医生简介。知情患者通常在提供新和较先进技术和服务的医院或医生那里寻求治疗。投资外科机器人的医院通常通过营销其技术能力和突出患者利益以在竞争对手中脱颖而出。医院管理者必须考虑早期采用新的不断发展的技术的无形好处,包括机器人辅助介入设备。

招募杰出的介入医师

医生的本质是科学家,因此,他们往往希望站在技术和创新的※前沿。特别是外科医生,尤其新一代的外科医生,他们倾向于相信机器人辅助技术会给他们带来竞争优势。

据英国一家医疗保健供应商的总裁介绍:“我们的医生希望站在技术的※前沿,那样就可以看到未来。在他们心中未来真正拥有着实提高他们手术能力的本领。这使他们在自身能力、与同事或其他机构的比较方面崭露头角12。”

许多新一代外科医生将需要完成多年的机器人辅助手术培训。实际上目前他们希望并需要在任何工作的地方获得机器人技术。具有机器人能力的卫生系统将更好地吸引和招聘初级专家,尤其是在医生短缺的时候13

长期财务优势

医院管理者正在寻找高价值的方法,以改善患者的预后和体验,同时※大化医院和医生的价值。他们面临着关于采用机器人技术的有趣决定。对于一些卫生系统管理者来说,投资回报需要的时间可能比他们愿意接受的更长。然而,另一些管理者将理解并重视机器人技术在软美元方面提供的价值。他们将看到人工智能和机器人支持的工具如何提高整体效率、增加患者就医机会和改善患者预后。他们会了解该技术如何吸引医生人才,并且让他们的服务和能力出类拔萃。这些卫生系统管理者将探索这些先进的技术机会。由此在为介入医疗的未来做准备时,他们会将自己的组织与落后者拉开距离。

结论:探索机器人辅助技术的应用


近年来,机器人辅助介入明显增加。※古老、应用※广泛的手术机器人系统是直觉外科公司的达芬奇机器人,全球安装了5300多个系统。该系统已在700多万例手术中使用14。重要的是,直觉外科公司的核心专利已开始过期,这引发了机器人创新和专利竞争的加剧。许多公司正在积极开发和实施新的机器人系统,并将其应用于心血管、神经和肿瘤手术。

这意味着在未来10年内,可以预期机器人系统将不断发展,变得更加成熟,能够做更多的事情,并且做得更好。这些系统将日益集成,以提高效率,并提供更多的采用和使用案例。很关键的是,这些系统将提供更好的患者预后,这意味着患者和消费者对这些系统的需求将增长。医院管理者必须创造一个环境,让这种技术创新能够蓬勃发展,否则他们就有落伍的风险。

机器人支持的介入和外科手术不会将人类从护理服务过程中移除,相反,这些技术和科学的进步将提升临床质量、患者和临床医生的安全,以及获得救医和延长生命的服务。探索机器人辅助技术在跨越众多平台和专业领域的应用,以及对于实施和集成该技术所需的研究、教育、团队和流程的投资,这是一个需要时间的过程。现在采取这些措施的医疗保健组织将从其长期投资中看到临床、组织和财务效益。

作者

Sandy Myerson

注册护士 ECG管理顾问副主管

Annegret Thomas

西门子医疗 高管客户互动全球总监

Morgan Leske

ECG管理顾问 高级顾问

Reto Merges

西门子医疗 拓展精准医疗全球负责人

洞见系列

西门子医疗洞见系列是我们卓越的思想领导力平台,汲取世界上※受敬重的医疗先进品牌和创新者的知识和经验。行业洞悉系列探索新兴问题,为您提供应对当下※紧迫医疗挑战的切实可行的解决方案。

我们认为想要提高医疗价值,以更低成本提供更好的结果,主要取决于4大战略要素。这四项原则是洞见系列的基石。

我们的洞见系列,集合一系列的活动、演讲、圆桌讨论以及大量印刷和数字化平台和产品,全部都经过悉心策划,旨在分享理念、鼓励讨论、传播原创研究,夯实了我们作为医疗思想先进品牌的地位。

参考文献:

1.  Research and Markets. Surgical Robots Market by Products, Application, Region, Company Analysis, & Global Forecast. February 2021.Available from: researchandmarkets. com/reports/5265134/surgical-robots- market-by-products-application

2.  Roser M. Ortiz-Ospina E. Ritchie H. Life Expectancy. Our World in Data. Oct 2019. Available from: ourworldindata.org/ life-expectancy

3.  Merritt Hawkins. Physician Shortages in Medical Specialties in 2021: An Inside Look. March 16, 2021.Available from: merritthawkins.com/ news-and-insights/blog/healthcare- news-and-trends/physician-shortages- in-medical-specialties-in-2021-an- inside-look/

4.  Medical Director and Senior Partner of a healthcare provider in Israel in discus- sion with the authors, September 2021.

5. Ionizing radiation, health effects and protective measures. World Health Organization.  April 29, 2016. Available from: who.int/news-room/ fact-sheets/detail/ionizing-radiation- health-effects-and-protective- measures

6. Livingstone RS. Varghese A. Keshava SN. A study on the use of radiation- protective aprons among intervention- ists in radiology. Journal of Clinical Imaging Science 8. 34. 2018.

7. Zihni A. Gerull  WD.  Cavallo  JA.  Ge  T. Ray S. Chiu J. Brunt LM. Comparison of precision and speed in laparoscopic and robot-assisted surgical task perfor- mance. Journal of Surgerical Residency 223:29-33. March 2018.Available from: doi.org/10.1016/j. jss.2017.07.037

8. Jia Q. Chen Z. Jiang X. Zhai Z. Huang M. Li J. Operator Radiation and the Efficacy of Ceiling-Suspended Lead Screen Shielding during Coronary Angiography: An Anthropomorphic Phantom Study Using Real-Time Dosimeters. Scientific reports vol 7 42077.Available from: doi.org/10.1038/ srep42077

9.  Maor E. Eleid MF. Gulati R. Lerman A. Sandhu G. Current and Future Use of Robotic Devices to Perform Percutane- ous Coronary Interventions: A Review. Journal of the American Heart Association. Vol 6. No. 7. July 24, 2017. Available from: doi.org/10.1161/ JAHA.117.006239

10.  Mayo   Clinic.   Robotic   Surgery. Available from: mayoclinic.org/tests- procedures/robotic-surgery/about/ pac-20394974

11.  Ashrafian H. Clancy O. Grover V. Darzi A. The evolution of robotic surgery:  surgical and anaesthetic aspects. BJA: British Journal of Anaesthesia. Volume119. Issue suppl_1. Pages i72–i84. December 2017.Available from: doi.org/10.1093/bja/ aex383

12.  President of a healthcare provider in the UK in discussion with the authors. September 2021.

13.  Dyrda L. Why Emante Health Built a Robotics Program. Becker’s Health IT. July 19, 2019.Available from: beckershospitalreview. com/healthcare-information- technology/dr-edward-tangchitnob- why-emanate-health-built-a-robotics- program.html

14. Intuitive. Intuitive for Patients:Robotic-assisted surgery as a minimally invasive option.Available from: davincisurgery.com

(西门子医疗)

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