準備好讓機器手臂替你開刀了嗎?

在美劇、日劇裡常出現,結合 AI 和機械手臂協助醫師進行手術的「達文西手術系統」,不僅視野廣、術後傷口小,穩定性也極高,可避免醫師手抖的問題,減輕負擔,但這套系統真的萬無一失嗎?

年來,一直沒有機會搭乘遊輪暢遊海外的機會終於實現了。經過半年的規劃,我在去年安排了一趟遊輪之旅,從美國西雅圖沿著太平洋直航阿拉斯加外加欣賞極光,這趟一千六百公里海上旅行中的插曲是一段難忘的回憶。

在離開港口的時候,我們在甲板上看到海水的顏色漸漸變化,從淺而深,時而墨綠,時而湛藍,令人心曠神怡。同行的輪船上有一對來自瑞士的情侶,一直在玩無人機,我主動跟他們攀談,小伙子聽說我是大學教授之後,興致高昂地秀給我看一台售價一千多歐元的無人機之性能以及續航力,他以導航的方式展示幾張照片給我看,像是遊輪的空中鳥瞰照、從外海飛過來的近照,以及無人機飛到港灣上空拍的照片,加上最後他應大家的要求,將無人機操控飛離我們大約一公里外的空中, 拍攝一張停泊於外海的貨輪近照,照片上能清晰地看見貨輪船側的名字,證明真的飛了一公里;無人機回程的時候,電力大約只剩下百分之十七,大家都替它捏了一把冷汗。

達文西手術系統

像無人機這樣有類似導航功能的高科技設備,目前在醫院裡也有, 同時結合了聰明的 AI 和機械手臂,協助醫師進行手術,它就是鼎鼎大名的「達文西手術系統」。

這幾年來台灣各大醫學中心紛紛購置達文西機械手臂,密度應該是世界數一數二。主打的優點是術後傷口小、復原快,缺點是價格昂貴。達文西手術的特點是用電腦系統導航,透過聰明的人工智慧電腦程式為執刀醫師建立更為清晰的 3D 地圖,並協助機械手臂定位,在狹窄的體腔內依然可以活動自如,完成複雜的外科手術,因此在婦產科、泌尿科的應用最廣,近年來在一般外科、耳鼻喉科也逐漸廣泛應用,特別是一些微創手術,例如攝護腺相關手術,攝護腺癌根除術等。

多年來微創手術已取代過去大部分的開腹手術,成為現今國內的主流手術方式。顧名思義,微創手術就是利用內視鏡器械取代醫師的手, 在造成最小傷口的前提下,達到手術效果,不僅減輕術後疼痛、恢復時間短,甚至在外觀上,也可以縮小手術留下的疤痕。微創手術中最出名的便是達文西手術,以先進的腹腔鏡手術,並用電腦系統操控機械手臂及器械,取代一般的內視鏡手術器械。

達文西手術系統最特別的是主刀醫師在手術時,不須和手術團隊及患者一起待在手術房,而是坐在數公尺外的遠端控制艙,就像是操作無人機的「飛手」,操作電腦系統讓機械手臂進行手術。因為機械手臂的穩定性高,不僅可以避免操刀醫師手抖的問題,又可減輕手術醫師負擔,降低疲勞度,另外加上透過AI 技術建立清晰數十倍的3D 立體視野, 層層的組織能被看得更清楚,增加手術精準度。

除此以外,電腦操控的手術器械宛如外科醫師手腕般靈巧,可在腹腔內隨心所欲的進行縫合,或精準地剝離組織及血管等,一般內視鏡器械在狹窄的體腔內會受到很多限制,然而靈巧的達文西手臂器械幾乎可以克服這些限制;例如摘除子宮肌瘤的手術,過去需要一至兩小時,若使用達文西手臂,熟悉操作的醫師號稱只需要十餘分鐘的時間,即可完成精密的手術。

手術機器人取代醫師?

說到這裡,讀者難免會猜想達文西手術系統是否在未來將取代醫師替病患動手術?事實上,這套系統在醫療用途上的主要功能是一種輔助醫師動手術的工具,而非取代醫師。從上文的說明中,可以了解到具備機器手臂的 AI 系統,只是增強了外科醫師的能力,減少手術中一些人為因素造成的預後問題;就像現在一般飛機都具有自動駕駛的功能,但關鍵的降落、起飛,往往還是需要倚靠機師的專業與經驗才能確保真正的安全。

但機器人並非完美,手術機器人甚至有一些相當明顯的缺點,例如沒有觸覺,醫師無法感知到患者皮膚的觸感、脈動;另外由機器手臂替代醫師操刀,可能會增加躺在病床上患者的緊張程度;還有手術醫護人員團隊需要更多專業的培訓等。美國新聞媒體幾年前甚至專文報導達文西手術,用的聳動標題是─「你準備好讓那一隻毫不猶豫且不會顫抖的機器手臂替你開刀了嗎?」

沒有手術是零風險的。雖然美國 FDA 核准達文西機械手臂手術已近二十年了,單在全美的醫院一年就進行將近六十萬次的達文西機械手臂手術,就有醫師承認其實是在經歷上百場手術後,才真正適應了機械手臂操作,這也暗示了沒有真正熟悉機器手臂,但正在使用達文西手術系統進行手術的醫生並不在少數。外科手術中的各種術式本身就有學習曲線,外科醫師操作機械手臂的技術本身具有一定難度,理應存在更複雜的學習曲線。若是醫生未進行充足的培訓就操作機器手臂進行手術, 可能會增加術後併發症的機率。

美國 FDA 在二○一五年公布的數據顯示,自二○○○年至二○ 一三年間,使用達文西機器人手術意外失敗而死亡的患者已超過百人。此外,根據美國、英國等幾個大型研究發表在JAMA(美國醫學會雜誌) 的報告也顯示,雖有一些小型研究認為微創手術優於開腹手術,但機器人微創手術對於治療大腸癌的五年存活率,與傳統開腹手術並無明顯差異,聽起來是有一些諷刺。

機械手臂在亞洲醫療市場的發展

至於在亞洲的醫療市場,機械手臂手術在醫療上則有不同的風貌, 如日本、中國、南韓、新加坡以及泰國等以機械手臂發展為主的國家, 在政府的支持下,不僅不斷大量自國外購買機械手臂導入醫院及研究中心,同時也結合自有技術,發展更廣之應用。根據 IDC Health Insights的報導,二○一九年在亞太地區,不含日本在內,醫療機構在機械手臂手術上的花費大約是三十七億美元,但是預測在二○二二年前將會增加一倍;該報導也對研發達文西機械手臂的位於加州 Intuitive Surgical 公司做過財務分析,預測該公司在二○二五年的市值約在一百五十億美元。

這些亞洲國家在發展 AI 系統搭載機械手臂的醫療手術上,採取的策略不盡相同,以中國為例,迄今進行達文西機械手臂手術約在六萬次左右,但是在過去兩年已經有三十家各式醫療上、中、下游的本土廠商正在進行併購及整合,預測應會有至少兩家勝出,並以自有品牌進入大陸之國內市場;至於在病患實測上,目前僅在少量的數十家地區軍醫院中進行測試。日本政府則是支持並結合五家大學之醫學中心,發展下一代的手術用精密控制機械手臂。至於新加坡與南韓,則大部分以 AI 電腦系統結合機械手臂相關產業之新創公司為主,包括韓國汽車大廠現代重工也有大量投資,其中以機械手臂及高階影像設備製造為主。從這些市場的趨勢可以看出,亞太地區國家在醫療市場上推動 AI 機械手臂手術設備有其目標,基本上是以搶進市場裡小型且低價位醫療手術設備製造之缺口,伺機與美國大廠合作或是被併購吧。

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從AI到智慧醫療

(本文作者為蔣榮先著《從AI到智慧醫療》,商周出版提供)


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