设想在某个遥远的城市或国家，甚至是在某一个星球上，一名外科医生通过遥控一架微型机器人正在为异地的病人做结肠息肉切割手术。此时，医学院的学生们就端坐于一台巨大的监视器前面，通过观看三维电视画面，似亲临现场一般，眼瞅着那个结肠息肉即被小小的机器人给割了下来。不仅如此，学生们居然闻到了息肉的气味，甚至还能听到发自手术室内的器械声响。

欢迎跨入现代医学新兴领域——远程外科术的殿堂。

在此崭新的学科领域中，有这样一个医学界的奇才小组，他们正在开发一种旨在用于远程外科术的全新装置。这些人设想将如下情形变成现实：如在某个大中城市内一间整洁明亮的病房中，外科医生利用远程外科技术可为正处于战争状态下的高科技野战医院里或偏远山区缺少外科医生的小城镇内的危重病人实施手术。

这些想象家们指望通过观测虚拟成像图，操纵机械臂等器械来达到手术目的。据发明人们宣称；这项新技术不仅能够拯救生命，而且还能节省大量资金。另外，手术医生还不至冒置身恶劣环境，或受到细菌感染的危险。

据设在阿灵顿的国防部所属远景研究规划局（ARPA）的理查德 · 萨塔瓦（R?M · Satava）——远程外科术的极力鼓吹者之一介绍，“到目前为止，尚没人做过远程外科手术，即使在未来若干年内也不大可能会有人对此进行尝试。但在近期2至3年内，相信若利用该技术在对病人做手术时是会保证安全的”。目前这项旨在用于对患者实施外科手术的试验技术正送交联邦政府等候批准，据专家相信，该批准过程是会相当费时间的。

该研究领域的其他专家们则对萨塔瓦的想法持谨慎态度。“将来某一天，美国医生或许能为身在异地的伤员做些简单的外科手术，但起码在未来5年内恐怕难以实现这一愿望”，麻省总医院外科医师大卫 · 拉特内（D · W · Rattner）这样评价说。目前拉特内正在筹建一座与远程外科术相配套的手术室。

据萨塔瓦介绍，目前在美国和欧洲地区，至少有10个研究小组正在开发远程外科系统。ARPA现正通过由萨塔瓦领导的远景生物医学技术课题组向其中一些研究小组提供资助。萨塔瓦解释说，课题组研究的议题是要考虑如何能够设法在战场上挽救更多的生命。如果伤员需要手术，军医便可将他们送到一个特制的医疗车上，车内装备有遥控操作仪及其他所需的手术器械，以便能使医生实施远程外科手术。普通医院也可以采用这项技术。

加州国际SRI公司的格林（F. Green）最近发明一种被称之为‘格林远程现场外科系统’的远程外科装置。外科医生坐在操纵台上，通过配戴一副三维成像镜，即可观测到手术室全景及放大以后清晰的患者图像。手术医生可通过命令语言指挥摄像机拍摄手术过程，另外，手术时所有的声响均可通过音频设备实现传输，哪怕是手术刀的细微响声也能听得一清二楚。

据萨塔瓦和格林介绍，使用“格林系统”时，尽管操纵的是仪器，并通过机械臂凭借图像显示为病人做手术，但大夫的感觉跟在现场做手术的情形没什么两样。因为机械臂能通过手术医生所控制的仪器将信息反馈回来，所以医生才有身临其境的感觉。

格林及其同事利用该装置曾给动物做过缝合及其他手术试验。装置本身显示出超高的精度，例如，利用机械臂将一根针棒穿过一枚小小的垫圈而丝毫不会触及其边缘；若在一枚葡萄珠上划1 mm的切口时绝不会出现一丝一毫的偏差。

医生还可通过配备扫描仪达到进一步增强图像清晰度的目的，如添置一台磁共振成像仪，就能对病人的体内系统进行观察，格林及其同事打算再建造一台能再现人体组织器官的虚拟成像外科模拟器，供外科医生试验或实习使用。

“虚拟成像”技术很早以前就得到过应用。如用于飞行员的培训等。但在许多类似系统中均存在有一定的缺陷。比如：经过一段长期运行后，系统会变得经不起推敲，且操作者本人还会因反复的磨练而身感不适。

甚至还会引发运动性疾患的产生。麻省理工学院的亨特及其同事最近开发出一种类似格林的装置，但这种机器人在实施显微手术方面却稍胜一筹，如做眼科手术等。他们在1989年首次开发了显微外科机器人MSRI号。

该装置具有一种独特的性能：即它能够把握外科医生的手术刀行程。机器人一刀划下去，其刀口尺寸可小至手术医生所能及的百分之一范围，更令人叫绝的是，计算机操作不仅能避免手颤情况的发生，而且还会在手术实施过程中执行安全检查。当手术医生行将做出某种愚蠢举动时，该装置即会立刻有所感知并发出警告，以此避免行将发生的事故，例如，当手术医生开刀的速度过快时，刀口就有被划坏的可能，此时计算机即会示警。

现场手术时，外科医生总能对所实施对象有一种肉体上的感知，有时甚至会出现第六感觉。而计算机则有使机械臂所面临手术对象的感觉再放大之功能，这样，手术医生会比她或他在现场手术时的感觉还要强烈些。

亨特研究小组研制的MSRI号装置不是为远程操作所设计的。目前，远程外科手术所需配备的高速通讯技术，因所用设备造价昂贵，以至于阻碍了该技术的应用，倘若采用价格低廉的设备，则传输信号的速度则又会相应降低。

到目前为止，一种可供外科医生在远程外科中使用的工具已经投入市扬，它的价格仅为19500美元。客户可以直接在市场上购买到一种被称之为“个人触觉界面装置”，即人们所熟知的PHANTOM系统。

据专家称，该装置能使操作者与机器本身产生相互沟通作用，且能唤起医生有对实体产生各种深切感觉的作用，这将有助于有效地控制各类遥控操纵器。

全套PHANTOM装置包括：一支小型机械臂，用于启动机械臂的接面放大器，个人计算机端口以及控制整个操作过程的支持软件。该装置的工作原理类似一台长臂工作台灯。

在机械臂套管上安装有用户指尖操作装置，PHATOM负责搜寻指尖的运动行程。当计算机给指尖施加一个外力后，则屏幕上即会显现出一个表面上看上去犹如与实体相互作用的虚拟成像图。

客户可以采用不同的工具，如外科手术刀或改锥来更换套管。医生有一种好像在使用真手术器械的感觉，而且他们还可以同时运行两台PHANTOM，一手操纵一台。装置的大小可因人而宜进行设计。但完全能保证手术医生捕捉到有如篮球般大小的虚拟成像图。

PHANTOM能够传递软、硬、摩擦及其它实体物所发出的具有机械特征的有关感觉。专家解释说，“只需一根金属套管即能触及这个世界，甚至还可以使操作者通过观看图像就会有一种直接撞击了实实在在物体的感觉，真可谓神奇了。而利用PHANTOM所制作的卡通片则就望尘莫及了，因为它们既不能传递温暖，也不会出现当抚摸绒毯即有的那种柔软感受了。

PHANTOM尚有许多功能有待开发。若想以一种在现实世界中看来是完全不可能的方式来操纵一个物体，例如，当你手持篮球的时候，却想有另一侧的感觉，这在现实中看来是很滑稽的，但只要装上指尖操纵器就能实现这一愿望。但操作者本人必须得具有娴熟的操作技术才能驾驭得了PHANTOM。

那么，外科医生所应操纵的手术室内部设备又该怎样布置呢？换句话说，也即未来的手术室该是啥模样的。据MIT组的建筑师肯尼思 · 卡普兰介绍，我们当然会建造一间包括虚拟成像和远程外科技术在内的手术室。卡普兰希望能在未来5年内的麻省总医院里建起一座这样的手术室。据该医院的项目监督人拉特纳补充说，研究人员计划在1995年度将向公众展出这项工程的其中一些技术设备。

专家指出，尽管远程外科术的工具最终会派上用场，但它决不会替代外科医生。因为这些装置毕竟不会自己执行操作。不过，机械臂有时却能单独执行某些比较简单的手术，如在臀部更骨手术中执行穿孔操作。

亨特认为，类似新机械装置最终可在无人指导下执行某些简单的操作，但我们并不提倡要用这些系统来代替外科医生的角色。我们所应遵循的原则应是未来的外科手术器具只应作为人类的辅助产品出现，如MIT发明的微型机器人，它唯有在接收到医生的指令后才能完成某种操作。

[Science News，1994年10月22日]