利用物联网将手术室产业化

ICT 2018年06月29日

IoT(Internet of Things)汉语翻译为“物联网”。顾名思义就是把各种物体连接在一起的互联网。那么,各种物体如何相连呢?这就要靠各种传感器以及与其配套的嵌入式计算机系统。利用传感器与嵌入式计算机系统将各种物体(硬件或产品)连接起来,构成一个网络,发生数据交换,就构成了物联网。

IoT技术被炒得火热,解决方案应运而生。日常生活中比较容易理解的IoT解决方案有各种监控系统。比如公安的人脸设别系统,就是将各个摄像头联网,将采集的人脸信息用大数据与人工智能技术处理,从而进行监控。其他各种防灾监控系统,还有森林火警系统,河川汛情警报系统,路灯管理系统,交通指挥系统等等。

利用物联网将手术室产业化

工厂自动化展示模型

本文并非要解释IoT,而是想介绍一个IoT在医疗方面的先进案例,即日本利用IoT将手术室产业化的尝试。这一创举诞生了领先世界的最先进治疗室SCOT(Smart Cyber Operating Treater)。

利用物联网将手术室产业化

图1 广岛大学附属医院导入的SCOT全貌

说到医疗,从患者的角度看,尤其是罹患了癌症等严重疾患的病人,首先想到的是找一个好医院,找一位名医吧。这说明在医疗领域,人为的因素很大。与内科相比,外科更是依赖主刀医师个人的经验。

然而,个人的经验毕竟是有限的,再高明的神医也有治不了的顽疾。一个脍炙人口的故事有曹操与华佗。曹操长期患有“头风”, 华佗每次能缓解,但是不能根治。性格多疑的曹操认为,华佗给别人开膛破胸百病百治,怎么自己的头痛病就治不了呢?分明是留了一手,有祸心。于是把一代名医问罪处死。这个故事也旁证了外科里的开颅术是最难的技术,即使是今天,脑外科依然是风险很高的领域。日本的SCOT就是锁定脑外科作为突破领域。

脑外科是一个系统工程,动用很多的器械,有机器人、神经机能检查装置、麻醉与止血装置、内视镜、生体信息监测装置、超声波、MRI、手术显微镜等等。虽然现代脑科学对大脑的各个位置与机能有了相当的理解,但是在切除病灶的过程中如何不损伤重要的脑功能却是一个非常困难的课题。所以,手术中途根据情况要唤醒患者,以确认将要触碰的部位是不是语言功能区或者运动神经区。动用很多的器械,自然免不了机械故障。据统计,手术事故的1/4是由医疗器械引起的。手术的目的是延长生命,但一丁丁点的头骨碎片则会带来重笃的后遗症。

为此,日本在10年之前就开始研究精密诱导手术,领先美国6-7年。由东京女子大学、信州大学、广岛大学、东北大学、鸟取大学等学界与日本光电、日立、东芝、电装等企业界联合研发一种技能确保安全又能提高医疗效率的智能治疗室,即前边所提到的SCOT。

利用物联网将手术室产业化

图2 SCOT内墙壁上的各种操作器械显示屏幕

SCOT主要瞄准如下几个目标。

其一,手术室的标准化。即把基本手术器械与术中图像诊断机器以及各疾患固有器械归类、配套、标准化,使得医师不再是操作种类繁多的机器,而是像操作单一机器那样方便。

其二,手术室的网络化。通过开发共通在线数据接口,将联网的各种器械提供的数据,进行实时交互处理,建立手术因果关系数据库、手术信息综合管理系统、医疗器械检测系统、手术机器人诱导系统。

其三,信息化,即信息诱导手术。对于境界不明的肿瘤如何确保高摘除率与低合并症的两立,不再凭医师个人的经验,而是靠数字化的信息,乃至人工智能来判断。

这些目标实现以后,医疗(尤其是外科手术)就不再是依赖某一位名医经验的事情,而是可以把众多英知打包、固化、标准化、再得以普及。甚至完全交给机器人去做。如果华佗活在今天,就不会蒙冤,一代神医的麻醉术,经络学与手术处置术就不会失传,而可以流芳后世,造福人类。

日本开发SCOT并非空穴来风,而是有其深厚的产业积累。由于日本在工厂自动化(FA:Factory Automation)方面一直处于世界先进行列,某种意义上讲,SCOT正是FA与IoT的结合。在实现工厂自动化的过程中,为了使不同厂家、不同时期的机器都可以联网,日本研发出一个叫做ORiN(Open Resource Interface for Network)的软件接口。而医疗器械同样是五花八门,厂家众多。所以,在ORiN的基础上加以改良,开发出一款医疗版的接口,叫做OPeLiNK。目前与OPeLiNK联网的企业已有20多家。

类似的主要接口有美国的MD PnP与德国的OR.NET。但是,前者是侧重麻醉,后者是面向新机器。在既有新机器又有在运行器械的复杂环境下可以有效运作的接口,目前只有SCOT的OPeLiNK。

目前SCOT只限于对脑外科的应用,随着标准化的进展,以及IoT技术、AI技术与医学的进一步结合,SCOT的标准化、产业化,走向世界,造福全人类的远景将会实现。

供稿 戴维
编辑修改 客观日本编辑部

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