用8K摄像头拍摄达芬奇手术,“像有触觉一样”

2016-08-100阅读0

  2016年8月上旬,日本NTT东日本关东医院泌尿器科医生杉本真树与该科主任志贺淑之等人组成的研究小组利用装有8K(8000×4000像素级)摄像头的内窥镜,成功拍摄了机器人辅助手术。杉本称,这是“全球首次取得这样的成果”。

  杉本说,这次操作时感觉像是有了触觉一般,这是以往的机器人辅助手术所欠缺的,这对提高手术中的判断速度和安全性发挥了有益作用。今后,研究小组打算使这项研究成果用于8K内窥镜、医疗培训用数字内容、新医疗器械等的开发等。记者采访了主导此次研究的杉本医生,了解到了该研究的详细情况。(采访人:大下 淳一,《日经数字健康》)

  

将8K摄像头拍摄的影像应用于达芬奇手术(图像由NTT东日本关东医院杉本真树提供,下同)

  ——此次采用什么方法,拍摄了什么手术?

  我们用8K摄像头拍摄了使用美国直觉外科公司的手术辅助机器人“da Vinci Surgical System”(达芬奇)实施的前列腺癌手术(机器人辅助腹腔镜前列腺全切术)。这次是在征得患者的同意并获得医院伦理委员会的批准之后进行拍摄的,手术完成得很顺利。

  先将日本AstroDesign公司生产的8K摄像头用消毒袋包好,并安装在已经消过毒的硬质内窥镜上。为了插入电手术刀和吸引管,医生在患者腹部打开了一个直径12mm的孔,此次就是从这个孔插入该内窥镜进行拍摄的。执刀医生看着达芬奇上安装的2K(2000×1000像素级)内窥镜的影像进行手术操作,并根据情况参照了8K影像。此次让腹腔内的内窥镜手术影像适合在65英寸4K显示器上放映,并将其升级转换成8K影像显示。

  

将8K摄像头用消毒袋包好,安装在已经消毒的硬质内窥镜上

  此前也有过使用8K摄像头拍摄、但不使用机器人的腹腔镜手术、显微镜手术、开腹手术等事例,而使用8K摄像头拍摄机器人辅助腹腔镜下手术尚属首次。8K摄像头配备了与以往用于手术拍摄的产品相比精细度和分辨率都更高的CMOS传感器。因此,此次获得的影像可以说是“全球最清晰的手术影像”。

  ——从临床观点来说,是否感觉到用处很大?

  我们真实地感觉到,其优点远远大于预期。最大的成果是,具有8K特有的高分辨率和大色域,因此感觉像是有了“触觉”一样。可以让脏器的变形和扭曲实现可视化,通过视觉可以清楚地了解该部位是硬还是软。这样便可判断此处承受了多大力量的牵拉,需要用多大的力量来切除。

  在外科医疗中,除了对象的可视化之外,“可触化”也非常重要。因此,无法获得触觉是以往的机器人辅助手术的最大课题。

  

8K摄像头拍摄的影像

  

2K内窥镜拍摄的影像

  8K影像还能清晰地显示出毛细血管的情况、血管与脂肪的界限、目标脏器与周围组织的界限等。这可以让执刀医生在切除范围等方面减少迷惑,加快判断速度。由于可以减少执刀医生的精神压力,因此手术的安全性也会提高。

  ——8K应该可以获得立体(三维)影像那样的临场感。

  我们强烈地感觉到,8K影像可以实现自然的立体视觉效果。达芬奇为弥补没有触觉这一弱点而采用了立体视觉技术,但感觉8K影像可与这种立体视觉效果匹敌,甚至在其之上。使用达芬奇时,有时会感到执刀医生的手指感觉与机器人手臂的动作存在微小差别,而8K影像可以观察到机器人手臂的细节,因此这样的差别也许会减少。

  

8K摄像头拍摄的影像

  视角也达到了120度,比以往的2K内窥镜(30度)要大,因此还可以减少出血被忽略的情况。在(将手术器具插入有限空间的深处时伴有风险的)狭窄骨盆内操作中,可以保持原有的分辨率进行数码变焦,这一特点也非常有用。

  而且,还可以在距离需要消毒的限制区域较远的显示器上看到清晰的8K影像。这方面的优势也很大。

  ——打算根据此次的成果开展哪方面的研究?

  包括成本效益在内,我们打算探讨适合进行8K影像手术辅助的疾病和不适合进行这种辅助的疾病。

  还将推进产学合作形式的共同研究。其中之一是开发8K硬质内窥镜。此次是通过在8K摄像头和现有硬质内窥镜之间插入两种转换器(镜头适配器)来进行对焦的,今后最理想的方案是采用自动对焦技术。重量方面也希望摄像头与硬质内窥镜整体实现进一步的小型化和轻量化。目前总体重量为4kg左右,还是有些重,所以此次在手术时,为摄像头安装了一根用消毒塑料膜包好的支架来支撑其重量。

  8K影像因数据量庞大,影像数据的存储、压缩、传输方式的改进也是重要的课题。此次使用线缆传输了8K影像,即便如此也几乎没有发生延迟。不过,今后我们还会着眼于影像的长距离传输等,考虑采用非压缩传输技术和光纤并实现无线化。

  能够用于外科医生训练的医学培训用数字内容的开发也是一个重要课题。此次的成果还可以为开发机器人辅助手术等使用的新医疗设备作出贡献。

  (全文完)