未来外科发展趋势

Fig1未来外科发展趋势:机器人外科，遥控外科，外科模拟系统及其他现代外科技术RichardM.Satava,医学博士美国外科医师协会会员华盛顿大学外科学教授美国国防部高等研究计划局－－现代生物医学技术部项目经理美国陆军医疗研究中心及装备司令部－－现代外科技术特别助理.UniversityofWashington,September,2006Fig2Holomer用于全身诊断的全身扫描Satava2004.3从“可见的人”到“虚拟的士兵”15秒钟内对创伤病人的多种形式的全身扫描Fig3虚拟尸检创伤痕迹医院内死亡病人的尸检率小于2%尸检统计推动国家政策Fig4Fig5Fig6机器人，成像，模型及模拟系统•卫生行业是唯一的计算机不能代表其“产品”的行业•机器人不是机器，而是长有胳膊的信息系统......•CT扫描仪不是成像系统，而是一套长有眼睛的信息系统...所以......•手术室是长有...的信息系统Fig7外科概况JoelJensen,SRIInternational,MenloPark,CA微创外科术前计划I术中导航远程外科模拟及培训Fig8Prof.JacquesMarescaux,IRCAD远程外科Dr.MehranAnvari,MDMcMasterUniv,TorontoCANADA“林德伯格手术”第一台远程的，跨越大西洋的遥控外科手术手术过程远程外科手术：从汉密尔顿到300米之外的北部湾Fig9“三度仪”现场无创治疗高强度聚焦超声用于无创声学止血HIFUCourtesyLarryCrum,UnivWashintonAppliedPhysicsLab从动力到能量Fig10TheLSTAT（创伤伤员生命支持与运送系统）CourtesyofIntegreatedMedicalSystems,SignalHill,CA“关注病人各方面”•除颤仪•呼吸机•吸引器•监护仪•血液生化分析•3-ChannelFluid/DrugInfusion•记录数据及转运•车载电池•车载氧气•接受车载外氧气及电能TotalPatientAwarenessFig11第212MASH（美国陆军流动外科医院）应用LSTAT－－战备支援医院LSTAT应用于科索沃战场–2000.3CourtesyofIntegreatedMedicalSystems,SignalHill,CAFig12轻型LSTATLSTAT用于前沿战地–低于50磅LSTAT–背包式Fig13垂直起落无人机（VTOLUAV）技术发展迅速，极大的降低了灾难发生率。Fig14南丁格尔无人机（UAV）目标¾VTOLUAV（垂直起落无人机）“最佳”设计¾根据手术需要研制、组装新型垂直起落无人机（VTOLUAV）LSTATOr:Fig15一流的教育及考试Fig16Fig17Fig18Fig19Fig20c.LaparoscopicSimulatorwithtactilefeedbackCourtesyMurielleLaunay,Xitact,LausanneSwitzerlandb.腹腔镜子宫切除术CourtesyMichaelvanLent,ICT,LosAngeles,CAa.LapSimsimulatortasks-abstract&texturemappedCourtesyAndresHytland,SugicalScience,Gothenburg,Sweden,2000外科模拟系统模拟及客观评估Fig21ENTSinusoscopySimulatorLockheedMartin1999Haptics全套系统Fig22“红龙”“蓝龙”默认的记录设备CourtesyBlakeHannaford,PhDUniversityofWashington,SeattleFig23HandmotiontrackingpatternsAraDarzi,MD.ImperialCollege,London,2000初级学员中级学员专家客观评估Fig24改进后的用于经胃外科内窥镜CourtesyofNReddy,HyperbadIndia20005Fig25经口的腹腔内手术－－前景CourtesyofNReddy,HyperbadIndia20005Fig26经口经胃腹腔镜外科需对内窥镜及配件进行改进CourtesyofNReddy,HyperbadIndia20005Fig27缝合设备鹰爪阿波罗工程奥林巴斯,东京。CourtesyofNReddy,HyperbadIndia20005Fig28SoWhatNext?Fig29“无处不在的灯”及“摄像机的海洋”CourtesyEricLaPorte,MDBarcelona,Spain2005CourtesyTakeoKanade,PhDPittsburg,PA1999l进修培训、评估及认证维修“黑匣子”Fig30“Penelope”–自动擦洗护士MichaelTreatMD,ColumbiaUniv,NYC.2003Fig31未来手术室Fig32SATAVA7July,1999DARPA战斗机——直到2002战斗机——2003年后掠夺者2003Fig33机器人医学助手SATAVA7July,1999DARPA护理人员不足危机可应用于各级医院诊所护理室救生场所CourtesyYulunWang,InTouchTechnologies,Inc,Goleta,CAFig34科学方法改变的仅仅是一个表格吗?设想学习计划实验结果报告设想学习计划模型&模拟结果实验结果报告(最初的)模型&模拟在电脑上进行上千次的练习Fig35生物智能时代展发的术技消费者接受农业时代工业时代生物智能时代信息时代时间（年）2000BC02000AD190018001500Satava29July99Fig36生物物理信息未来机器人HPCC/¿这些令人难以置信的新兴科技是什么呢?Fig38UniversityofMontana,1999Fig39Fig40仿生微型机器人a.CourtesyAlanMorimoto,SandiaNationalLabsb.胃肠道内窥镜所用的胶囊式摄像机CourtesyPaulSwain,London,EnglandFig41ColdSpringHarborLaboratory,LongIsland,NY飞秒激光(1x10–15sec)c.TimeofFlightSpectroscopyd.Cellularopto-poration美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室,LosAlamosNMFig42用于细胞外科手术的手术台CourtesyProfJaydevDesai,DrexelUniv,Philadelphia,PA2005Fig43用于细胞外科手术的手术台CourtesyProfJaydevDesai,DrexelUniv,Philadelphia,PA2005MotionCommandsFig44Fig.2.Top:Fluorescentmicrographoftheactincytoskeletonofanengineeredstriatedmusclecell.Bottom:AFM-acquiredtopographicalmap.Wrinklesandlinesalongthediagonalsofthe30micronsquareareactinstressfibersunderthelipidmembranesurface.Fig.3.SchematicillustratingthetechniqueforfunctionalizingAFMtipstoidentifyspecificmoleculesonthecellsurfaceduringrasterscanning.Fig.4.Nanoincisionbyelectroporation.(A)TheAFMcantileverispositionedabovearegionofinterestinthecell.(B)Electricalcurrentisinjectedthroughthecantilevertip,causingtheformationofananometerscaleporeinthemembrane,thruwhichtheAFMtipcanbedropped,orotherinstrumentationattachedtothetip,priortothemembraneresealing.新型外科仪器CourtesyProfKitParker,MD,HarvardUniv,Boston,MA2005AtomicForceMicroscopeManipulatorFemtosecondLasersFig45GregKovacs.StanfordUniversity,1990“BrainGate”JohnDonohue,BrownUniversity,2001RichardAndersen,CalTech,2003Fig46Recordedactivityforintendedmovementtoabrieflyflashedtarget.目标运动时间计划CourtesyRichardAndersen,CalTech,Pasadena,CA脑机接口–用思维控制动作Fig47思想转化为行动MiguelNicholai,DukeUniversity,2002在猩猩脑组织内直接植入控制机器人手臂的信号Fig48Fig49Fig50a)RheoBionickneeOssur,Reyknavik,Icelandb)C-legOttoBock,Minneapolis,MN智能下肢假肢Fig51人工视网膜a)Multi-disciplinaryteamfromUSCDohenyRetinalInstitute,OakRidgeNationalLabs,NorthCarolinaStateUniversityandJohnsHopkinsUniversityCourtesyJimWeiland,USCDohenyRetinaInstitute,LosAngeles,CAFig52组织工程肝脏支架人造血管J.Vacanti,MDMGHMarch,2000人造耳朵Fig53CourtesyofJ.Vacanti,MDMGHMarch,2000Fig54蜘蛛丝蛋白可作生物材料－－生物钢NexiaBiotechnologies,MontrealCanada合成纤维的横断面蜘蛛喷丝头蜘蛛网Fig55SepOctNovDecJanFebMarAprMaybodytemperature(oC)-5051015202530354045arcticgroundsquirrelBrianM.Barnes,InstituteofArcticBiology,UniversityofAlaskaFairbanks11/02北极生物研究所Toolikfield站,阿拉斯加北斜坡假死Fig56代谢率0.50.01(2%)活跃的动物冬眠的动物体温37oC-2oC基因作用正在进行转录及表达受抑制心率3003呼吸频率1501(breaths/min)(beats/min)(mlO2/g/h)Fig57ConfidentialFig58•新发现正以几何级速度迅速增多•这种变化使原则性问题复杂化•引起的道德及伦理问题需要几十年的时间去解决技术将改变未来DifferingresponsestoscientificdiscoverybyvarioussectorsTIMERateofChangeSocietyBusinessSectorTechnologyHealthcareFig59技术是中性的—既非“善良”，也非“邪恶”……是我们，赋予了技术“善良”与“邪恶”。然后,带着同情，我们