手术室“黑匣子”

杨·

20年前，面对危险的主动脉夹层手术，中国没有10个医生敢上手术台。如今，依靠手术室的“黑匣子”，越来越多的医生可以掌握复杂的手术技能，挽救更多患者的生命。

手术室“黑匣子”被称为信息采集机器人。10分钟内可快速到位，无需布线，即插即用；手术视野可以智能跟踪，手术走到哪里，摄像头就盯到哪里；所有术中数据均可存储和共享，并可实现远程协助...在2021年中国国际服务贸易交易会上，信息采集机器人作为北京和安贞医院医疗企业结合的创新成果亮相，引起了业界的广泛关注。这一成果来自医院新成立的科技中心，该中心的负责人是医院院长张宏佳。拾起心脏外科的“皇冠上的宝石”

主动脉从心脏开始，穿过胸部和腹部，最后到达骨盆附近的骶髂关节，是体内最大也是最重要的血管。从远处看，它就像一根形似拐杖的“黄金管道”，源源不断地将富含氧气和各种营养物质的动脉血液输送到大脑、肺、肝、肾、胃肠道等全身器官，昼夜不停地维持着生命的循环。

主动脉一旦出现问题，瞬间致命。特别是如果内膜撕裂，血管中的高速血流会从内膜中的破口进入内膜甚至外膜，形成夹层。就像一个不断膨胀的气球，一旦破裂，几分钟内积聚的血液就会充满整个胸腔和腹部，没有生还的机会。

对于心脏外科，张宏佳充满了求知欲。1989年从北京大学医学院毕业后，分配到北京同仁医院。在自由选择科室的时候，张宏佳一头扎进了胸心外科。2001年的一天，张宏佳走进心外科医生孙延庆的办公室，说出了一句藏在心里很久的话:我想学主动脉夹层外科！

那时，年轻的张宏佳几乎24小时都呆在医院里，做所有他能参与的心脏手术。心脏搭桥手术、心脏瓣膜置换、全主动脉弓置换等。变得越来越完美。经过3000例手术锤炼，2006年，考验我们实力的机会来了。挑战张宏佳的是一例全胸腹主动脉置换术。主动脉外科是心脏外科的“皇冠上的明珠”，全胸腹主动脉置换术是主动脉外科中最困难、最复杂的手术。所有患者的胸主动脉和腹主动脉都要用人工血管进行置换，置换后要仔细与各分支血管进行吻合。如果他们不小心，患者会因各种并发症而死亡。

手术台上，病人从左胸到腹部，再到左大腿根，开了一个近1m长的切口，整个人体器官完全暴露在外。开胸时，动脉瘤突然破裂，血从破口喷出。张宏佳迅速按下了突破口，一份充分的术前方案让他胸有成竹。准备好的动静脉套管配合体外循环机进行加压输血，降低了体温，心脏停跳，患者转危为安。近1米长的胸腹主动脉被人造血管、肾动脉、肠系膜动脉、腹干动脉取代，甚至连直径只有一两毫米的肋间动脉也被重建。

这是一次生命线上的“极限操作”。经过10多个小时的手术，张宏佳团队成功置换了患者的胸腹主动脉。然后，心脏再次跳动，血流恢复正常。

手术的成功也奠定了张宏佳在主动脉领域的地位。当时全国成功完成这种手术的医生不超过10人。即使是现在，全国能完成这个手术的外科医生也不超过30个。主动脉夹层手术策略的改进

然而，“炫技”并不是外科医生的追求。比精密手术更重要的是“让手术更简单，可以普及”。作为学科带头人，张宏嘉的想法更多。

主动脉夹层手术因手术时间长，常被称为“夜战”。二十年前，一次常规的主动脉夹层手术平均要持续十五六个小时。手术团队基本上第一天下午就进去了，第二天天一亮就出来了，对医生的身心都是极大的考验。张宏佳发现，除了手术本身的难度外，体外循环的降温复温过程是时间长的主要原因。

在主动脉夹层手术中，心脏骤停是唯一的方法。这时候就需要建立体外循环，用机器暂时代替心脏向全身泵血。为了减缓基础代谢，最大限度地减少缺血缺氧对器官的不可逆损害，体外循环需要采用“深低温停循环”技术，将患者血液冷却至18℃左右。降温和升温都需要时间。

深思熟虑的张宏佳挑战西方深低温停循环的传统做法，提出了中低温停循环的脑保护策略。通过临床和动物实验，他看到停循环温度根本不需要降到18℃，25℃左右完全可以。这样不仅可以同等保护中枢神经系统和腹部器官系统，还可以缩短20%的体外循环时间。

为了改变停循环温度，张宏佳又盯上了“术中出血”的问题。出血是主动脉手术并发症的“万恶之源”。心脏骤停后需要暂停心脏、大脑、脊髓、腹部器官、左右肾动脉的血液供应，然后分段更换人工血管，每个分支都需要缝合。缝合不好，会流血；如果缝合后凝血功能不好，就会出血；如果出了问题，病人会因为失血过多而死亡。张宏佳回忆，手术初期，手术台“血流成河”很正常。有时候，血甚至流到地板上，牢牢粘住了医生的拖鞋。因此，主动脉手术被称为“血战”。

除了技术水平差异，过去医学界通常认为，术中出血主要是因为体外循环造成了对血小板的破坏，影响凝血功能的缘故。但张宏家通过大量临床样本研究发现，体外循环导致凝血障碍不是血小板被破坏了，而是纤维蛋白原的流失。在他的倡导下，停掉体外循环后，由回输血小板改为输注纤维蛋白原及凝血因子，出血问题得到大大改善，术后二次开胸比例降至3.1%。

图片|北京日报除了技术水平的差异，过去医学界普遍认为术中出血主要是由于体外循环导致血小板被破坏，影响了凝血功能。但张宏佳通过大量临床样本发现，体外循环引起的凝血障碍并不是血小板的破坏，而是纤维蛋白原的丢失。在他的倡导下，停止体外循环后，由输血小板改为输纤维蛋白原和凝血因子，出血问题大为改善，术后二次开胸比例降至3.1%。图片|北京日报

改进了手术策略，如“亚低温停循环脑保护策略”和“围手术期凝血系统保护方案”，大大降低了主动脉夹层手术的门槛。手术时长从原来的十五六个小时缩短到五六个小时，急诊手术死亡率从20%降低到7%。安贞医院已经成为世界上治疗主动脉夹层病人费用最低的医院。

为了推动该技术更快地在全国各地落地，2021年，张宏佳推动发布了《中国急性主动脉综合征诊治专家共识》，这是国内首个急性主动脉综合征专家共识，为全国主动脉疾病规范化治疗提供了权威参考。建立世界上最大的心血管样本库。

在北京安贞医院，张宏佳的一句名言广为流传:一个手术做得再好，能救的人也只是少数。但是，如果一个临床医生把科研做好了，就能推动整个行业的改变，这是一个外科医生最大的荣耀。张宏佳自己也是这么做的。2008年调任安贞医院科研办公室主任。大手术后，他将大量精力集中在主动脉疾病的相关研究上。

主动脉夹层的高误诊率引起了张宏佳的注意。中国没有主动脉疾病患者的确切数字。国外数据显示，我国每年至少有20万主动脉夹层新发病例。但是在实际的临床工作中，太多的病人在送进手术室之前就因为主动脉破裂而瞬间死亡。原因是这种病容易误诊。在张宏佳的调查数据中，这一比例高达38.62%。

如何减少误诊，需要大量的数据支持。张宏佳承担了国家重点项目“急性主动脉综合征高危预警与干预研究”，纳入了100多家医院，建立了临床数据和生物样本的多中心数据库。这个超大规模的主动脉夹层多中心协作网络覆盖了中国9个有代表性的省市，共有6083名患者入选。最终建立了急性主动脉综合征高危预警和决策治疗系统。

“该系统从根本上解决了基层医生经常遇到的两个问题，在临床上大显身手。”张宏佳说，主动脉夹层的诊断并不难，关键在于有没有这个意识。该系统根据大数据，对主动脉疾病进行精准刻画，并能通过一些简单的问题为患者做出准确的分型诊断。顶级医生总结的“妙招”，比如摸足背动脉，也在其中。

机器人的主体就像一个“行李箱”，巨大的机械臂从顶部延伸出来，一直延伸到手术台的顶部。高清全景摄像头和数据传输同步开启，延时控制在100ms以内。神奇的是，通过人工智能计算，给手术器械赋予“目标”，摄像头可以随着手术刀自动移动，高清显示手术区域。在线专家还可以远程控制摄像头，对操作进行现场指导。

主动脉夹层确诊后，系统也能准确分类。“医生是人，不是神。他们抢着打，在各方面都做好充分准备后肯定没有好结果。”张宏佳对此深有感触。手术是治疗主动脉夹层的唯一方法，但越是这样的大手术，越需要考虑。哪些病人需要立即手术，哪些病人可以延迟几个小时？通过对6000例手术的回顾性研究，系统还给出具体的指标，大大提高了手术的成功率。

经过多个版本的迭代升级，如今，急性主动脉综合征的高危预警与决策治疗系统已经在100余家医院得到临床推广。5分钟出结构化病历，随后给出检查项目提示、快速鉴别诊断和决策支持，必要情况下还可协作转诊，主动脉夹层诊断准确率提高至95%以上，患者平均进入手术室的时间缩短至12小时以内。

张宏家（左二）和同事们做现场操作演示。图片|北京日报经过几个版本的迭代升级，如今，急性主动脉综合征高危预警与决策治疗系统已经在100多家医院进行了临床推广。结构化医疗记录将在5分钟内生成，随后是检查项目的提示、快速鉴别诊断和决策支持，以及必要时的协作转诊。主动脉夹层的诊断准确率将提高到95%以上，患者进入手术室的平均时间将缩短到12小时以内。张宏佳(左二)和同事现场演示。图片|北京日报

让创新医疗协作上升到一个新的高度。

这是北京安贞医院科技创新中心，一个医生和商界领袖“碰撞”的地方。

著名的信息收集机器人就诞生在这里。主动脉夹层手术风险大，手术过程中随时可能出现意外情况。即使实行专家共识和治疗规范，很多基层医生也不愿意尝试。几年前，张宏佳有了一个想法，要建立一个适用于主动脉夹层手术的远程协助系统。

想法很美好，但实现起来极其困难。主动脉夹层手术不同于其他常规手术，病情变化快，对“实时传输”的要求非常高，甚至一秒钟都不能耽误。而且主动脉夹层手术面积大，从胸到腿，从精细手术到体外循环。如果需要频繁的人工干预，无异于“扶贫”。此外，仅有图像是不够的。每一个手术决定都很大程度上依赖于各种生理指征，医生不能只看影像就做出判断。只有将数据和图像结合起来，才能进行完美的“远程协作”。

这么高的需求，医院的改造实力是满足不了的。张宏嘉的医疗企业合并思想。通过科技创新中心这个平台，他找到了一家愿意支持这个项目的公司。

经过两年的研发，张宏佳的愿望实现了。2020年10月，这款名为“术中协作与质量控制系统”的信息采集机器人在安贞医院科技创新中心平台正式亮相。显示屏前，医院各科室主任屏住呼吸，观看现场演示。

机器人的主体就像一个“行李箱”，巨大的机械臂从顶部延伸出来，一直延伸到手术台的顶部。高清全景摄像头和数据传输同步开启，延时控制在100ms以内。神奇的是，通过人工智能计算，给手术器械赋予“目标”，摄像头可以随着手术刀自动移动，高清显示手术区域。在线专家还可以远程控制摄像头，对操作进行现场指导。除了医生的手术野，手术室里其他设备的数据，如监护仪、麻醉机、心肺转流、内窥镜、影像机等，也可以被机器人记录下来。

张宏佳给它起了个外号，手术室里的“黑匣子”。从手术那一刻起，病人的生理数据、手术数据、现场音视频都被记录下来，任何人都无法篡改。“就像飞机黑匣子一样，如果有必要，这些数据可以随时被检索出来，用来恢复这次行动曾经拥有的所有信息。”张宏佳说，有了这个利器，所有外科手术的医疗配合和教学都会提升到一个新的水平。通过安装VR眼镜，医生甚至可以远程参与手术...

目前，该系统已申请2项发明专利，并已在50例手术中使用。与全国10个心血管中心建立了远程会诊系统，预计今年投入量产，实现转型。未来，高危预警和决策处理系统也将被注入机器人的“大脑”。患者信息输入后，手术类型、术中提示、并发症处理等。会被一一提醒，智能水平会越来越高。

◎来源|北京日报(有删减)