“雙中心”背景下5G遠程機器人外科的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)

摘要 近年來，我國醫(yī)療服務體系和醫(yī)療衛(wèi)生基礎設施持續(xù)完善，衛(wèi)生與健康事業(yè)取得了顯著進展。然而，醫(yī)療資源總量不足、區(qū)域分布不均及優(yōu)質資源短缺等問題依然突出。為解決這些問題，國家相關部門聯(lián)合出臺了一系列政策，其中“雙中心”建設在改善醫(yī)療服務集中化和優(yōu)化資源配置方面發(fā)揮了重要作用。與此同時，5G通信技術和機器人手術系統(tǒng)等高端技術的迅猛發(fā)展，為遠程機器人手術的實施提供了技術支持，并為“雙中心”建設提供了新的技術手段。然而，5G遠程機器人手術仍面臨技術、基礎設施、倫理和法律法規(guī)等諸多挑戰(zhàn)。本研究從5G遠程機器人外科的技術原理、應用現(xiàn)狀等方面出發(fā)，探討其在“雙中心”建設中的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，并提出未來發(fā)展策略，以期為我國遠程醫(yī)療服務的推廣和深化“雙中心”建設提供參考。

關鍵詞 5G網絡；機器人輔助手術；遠程手術；國家醫(yī)學中心；區(qū)域醫(yī)療中心

中圖分類號 R608 R616 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2025）01-0006-06

Development opportunities and challenges of 5G remote robot-assisted surgery in the context of double-center construction

GUO Chengwang1， ZHANG Mingze1， GUO Xi1， MA Yuqi1， ZHOU Jiaqi1， CAI Hui1， 2， MA Yuntao1， 2

（1. Department of General Surgery， Gansu Provincial Hospital， Lanzhou 730000， China; 2. Key Laboratory of Molecular Diagnostics and Precision Medicine for Surgical Oncology in Gansu Province， Lanzhou 730000， China）

Abstract In recent years， with the constant improvement of medical service system and healthcare infrastructures in China， significant progress has been made in the healthcare industry. However， problems such as insufficient and uneven distribution of medical resources across regions， and shortage of high-quality resources remain prominent. To address these issues， relevant departments have jointly introduced a series of policies， with the construction of double centers playing an important role in improving medical services centralization and optimizing resource allocation. Meanwhile， the rapid development of 5G network technology and robotic surgical system have provided technical support for the implementation of remote robotic surgery and new surgical techniques for double-center construction. However， the clinical application of 5G remote robotic surgery still faces many challenges in terms of high-end technology， infrastructures， ethics， and regulations. The technical principles and current status of 5G remote robotic surgery were introduced in this paper to explore the development opportunities and challenges in double-center construction， and to put forward future development strategies， with the purpose of providing reference for the promotion of remote medical services and deepening double-center construction in China.

Key words 5G Network; Robot-assisted Surgery; Telesurgery; National Medical Center; Regional Medical Treatment Center

2017年1月22日《“十三五”國家醫(yī)學中心及國家區(qū)域醫(yī)療中心設置規(guī)劃》[1]的印發(fā)，為國家醫(yī)學中心和國家區(qū)域醫(yī)療中心（“雙中心”）的設置按下了啟動鍵。2019年1月10日“雙中心”的建設正式步入實施階段[2]，在國家一系列政策[3]支持下現(xiàn)已建成國家區(qū)域醫(yī)療中心項目125個、國家醫(yī)學中心14個。隨著科學技術的不斷革新，5G通信技術以其高速、低時延和高帶寬的特點，為遠程醫(yī)療特別是遠程機器人手術的實施提供了可能。這種技術的應用不僅能實現(xiàn)醫(yī)療資源的共享，更能提升診療效率。然而，5G遠程機器人外科的廣泛推廣和應用仍面對諸多挑戰(zhàn)，包括技術瓶頸、網絡基礎設施、法律法規(guī)與倫理等諸多問題[4-5]。

1 5G遠程機器人手術的技術原理

5G遠程機器人手術是一項融合了5G通信技術、機器人技術和外科手術技術的前沿醫(yī)療技術，在現(xiàn)有的真實臨床應用[6]中已顯示出其可靠的一面，其技術原理主要涉及以下幾個方面。

1.1 5G通信技術原理 5G遠程機器人手術依托 5G 網絡獨特優(yōu)勢，其高速率數據傳輸[7]能讓手術中的高清視頻、圖像、操作指令及各類醫(yī)療數據（如生命體征監(jiān)測與手術器械狀態(tài)數據），于手術端與遠程端快速、穩(wěn)定交互，使醫(yī)生獲取高清實時信息。同時，5G 網絡毫秒級的低延遲特性，使醫(yī)生操作指令近乎實時傳至手術機器人，機器人依指令精準迅速地執(zhí)行動作，使遠程手術如現(xiàn)場手術般流暢安全，有力地推動了遠程手術的發(fā)展與應用。同時，5G通信技術允許多設備同時連接，通過協(xié)同操作系統(tǒng)，使多個機器人設備在手術中進行無縫協(xié)作。根據不同應用場景的需求，主從控制端可實現(xiàn)“1+N”或“N+1”模式切換。

1.2手術機器人技術原理 手術機器人的機械臂設計、運動控制及力反饋技術對5G遠程機器人手術意義重大。機械臂通常具備高度靈活性與精準度，可以模仿人類手臂運動，能在狹小空間進行多角度、多自由度操作，依靠運動控制算法按醫(yī)生指令精準調整位置和姿態(tài)，完成復雜手術動作。而力反饋技術通過在手術器械安裝力傳感器，實時感知手術力變化，將信息準確地反饋給控制端醫(yī)生，使其在操作時可感受到接觸力，提升手術操作的真實感與精準性。

1.3手術系統(tǒng)集成原理 在5G遠程機器人手術中，圖像采集與處理、手術導航與定位是關鍵環(huán)節(jié)。手術現(xiàn)場利用高清攝像頭與成像設備采集手術部位實時圖像，經5G網絡傳至遠程端，且系統(tǒng)會實時處理圖像，優(yōu)化清晰度與對比度，助力遠程醫(yī)生清晰地觀察手術視野。同時，借助機器人操作的穩(wěn)定性、靈活性為手術操作提供可靠的技術支持。二者協(xié)同保障了遠程手術的精準性與安全性，推動遠程手術的穩(wěn)定施行。

2 5G遠程機器人手術的應用現(xiàn)狀

5G遠程機器人手術的應用已初步實現(xiàn)跨地域的手術操作，為偏遠地區(qū)提供了高質量醫(yī)療資源支持，但在大規(guī)模推廣上仍面臨一些挑戰(zhàn)。近年來，機器人輔助手術已成為多個國家標準的手術方式[8-9]，但遠程機器人手術的應用仍處于探索階段。

2.1國外5G遠程機器人手術應用現(xiàn)狀 國外遠程機器人手術的相關研究報道極少，大多數研究為動物模型、標本實驗等[10]。有報道顯示，最早的遠程手術是2001年由Marescaux J團隊通過高速光纖電纜進行信號傳輸開展的腹腔鏡膽囊切除手術[11]，因信號傳輸費用高昂等原因使得此類研究暫停。在后續(xù)的研究中，美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)在實驗環(huán)境下完成了數例遠程機器人手術[12-14]。

2.2國內5G遠程機器人手術應用現(xiàn)狀 在國內，5G網絡及機器人手術技術的大力發(fā)展為遠程手術的臨床應用提供了技術保障，同時也極大降低了信號傳輸成本[15]。現(xiàn)階段，多地開展了5G遠程手術的相關研究，從實驗階段轉向臨床應用階段，并取得了一定成果。隨著動物模型超遠程手術的成功實施[16-18]，初步驗證了5G遠程國產機器人手術的可行性及安全性。此外，在關于人體遠程機器人手術的臨床研究中，先后有“一對多”主從式遠程機器人輔助脛骨髓內釘內固定手術[19]、人體開顱手術（遠程腦起搏器植入手術）[20]及多種腹部外科手術[21-25]等一系列高難度、高標準的手術順利完成，再次證明了超遠程[26]、跨洲際機器人手術的安全性、可靠性。

3 “雙中心”背景下5G遠程機器人手術的發(fā)展機遇

在“雙中心”背景下，5G遠程機器人手術的發(fā)展為醫(yī)療服務模式帶來了深遠影響，它在提高醫(yī)療資源的利用效率和降低患者的就醫(yī)成本與風險方面具有極大潛力。

3.1提高優(yōu)質醫(yī)療資源的可及性 5G遠程機器人手術可以將頂級專家的診療能力傳遞到資源較匱乏的地區(qū)。區(qū)域醫(yī)療中心通過5G網絡連接，能使該地區(qū)的患者獲得高質量的手術服務，從而縮小醫(yī)療差距。此外，我國大型的醫(yī)療中心存在多院區(qū)診療模式，其多團隊協(xié)作在疑難危重疾病的診治中發(fā)揮著日益重要的作用。現(xiàn)階段，國內5G普及率逐年提高，有望在不久的將來實現(xiàn)全面覆蓋，進一步擴展遠程機器人手術的應用范圍，使更多患者獲益。

3.2提升區(qū)域醫(yī)療中心的手術效率與質量 國內多個地區(qū)已形成較為完善的政策和人員支持，在一定程度上展現(xiàn)出優(yōu)勢，既緩解了大醫(yī)院人才擁擠問題，又改善了偏遠地區(qū)人員、技術落后問題[27-28]。當前，為實現(xiàn)區(qū)域間醫(yī)療服務同質化，全國各地積極探索和推進國家“雙中心”建設。其中，中山大學附屬腫瘤醫(yī)院甘肅醫(yī)院的成功建設成為區(qū)域醫(yī)療中心建設的典范[28]，為進一步加速“雙中心”建設提供經驗支持。

在傳統(tǒng)手術環(huán)境中，專家親自出診往往面臨諸多不便與高成本問題。由于地域限制，專家需要長途跋涉前往不同地區(qū)的醫(yī)療機構，這不僅耗費其大量的時間與精力，還伴隨著高額的差旅費用支出。而5G遠程手術技術的出現(xiàn)，巧妙地實現(xiàn)了手術場景中的 “時空轉換”。借助這一前沿技術，專家無需親臨現(xiàn)場，只需遠程操控手術機器人，就能精準地開展手術操作。如此一來，極大地減少了專家實際到場的必要性，有效地解決了因距離而產生的諸多困擾。同時，對于區(qū)域醫(yī)療中心而言，其手術效率得到了顯著提升，能夠更迅速地為患者安排手術，避免了因等待專家而造成的時間延誤，讓更多患者能及時獲得高質量的手術治療，有力地推動了醫(yī)療資源的高效配置與醫(yī)療服務水平的均衡提升。

3.3實現(xiàn)多中心協(xié)作與教學 在 5G通信技術的有力支撐下，多中心協(xié)作與實時數據傳輸不再是難題，從而為遠程手術培訓開辟了廣闊前景。“雙中心”建設借助5G網絡與其他眾多中心緊密相連，一方面，專家們能夠跨越地域限制開展深度協(xié)作并進行病例研討，碰撞出更多智慧火花；另一方面，可充分發(fā)揮教學基地的職能，為年輕醫(yī)生提供極為珍貴的實操指導。當下，機器人手術線下培訓教學在胰腺外科及其他相關領域已經有了一定的實踐應用[29]?？梢灶A見，隨著遠程技術的持續(xù)迅猛發(fā)展，遠程外科手術培訓必將在不久的將來取得更為顯著的突破與成績，有力地推動醫(yī)療人才培養(yǎng)體系的革新與進步。

3.4促進分級診療制度的落實 構建“雙中心” 體系意義深遠且作用重大。在這一體系之下，診療服務得以進行科學合理的分級化處理。助力“基層首診、雙向轉診、急慢分治、上下聯(lián)動” 分級診療模式的有效施行[30]。通過明確各級醫(yī)療機構的功能定位與職責范圍，讓基層醫(yī)療機構承擔起基礎診療服務的重任，實現(xiàn)基層首診的有序開展。對于超出基層診療能力的患者，能夠順暢地進行雙向轉診，確?；颊叩玫郊皶r且適宜的救治。急慢分治則提高了醫(yī)療資源的利用效率，避免了醫(yī)療資源的浪費與錯配。上下聯(lián)動促進了各級醫(yī)療機構之間的協(xié)同合作，實現(xiàn)了醫(yī)療資源的共享與互補。如此一來，基層醫(yī)療機構的服務能力在實踐與交流中不斷獲得提升，無論是醫(yī)療技術水平、診斷能力還是治療手段都逐步得到完善與豐富，為廣大民眾享受更優(yōu)質、便捷的醫(yī)療服務奠定堅實的基礎。

4 “雙中心”背景下5G遠程機器人手術面臨的挑戰(zhàn)

4.1網絡基礎設施建設 盡管 5G 技術以其顯著的高速率和低延遲特性，為眾多領域尤其是遠程手術帶來了前所未有的變革契機。然而，就當前的實際情況而言，其在全國范圍內的覆蓋廣度與深度尚存在明顯不足。在那些網絡通信基礎設施相對薄弱、欠發(fā)達的區(qū)域，5G信號的傳輸穩(wěn)定性面臨著嚴峻挑戰(zhàn)[31]，難以確保其始終處于可靠狀態(tài)。一旦在手術場景中遭遇此類狀況，極有可能導致手術進行期間產生數據傳輸延遲、信號突然丟失等嚴重問題，這不僅會干擾手術的精準操作，更可能對患者的生命健康安全構成直接威脅。

4.2手術機器人設備的成本與技術限制 機器人手術設備以其高精度、高穩(wěn)定性和良好的可重復性在復雜手術中極具優(yōu)勢，是理想的手術工具。然而，在“雙中心” 建設進程中，它卻遭遇了重重困境。首先是價格方面，其售價昂貴，使得眾多醫(yī)院在采購時受到預算的嚴重束縛。即使它能顯著提升手術精度、減少人為失誤并縮短手術時長，但高昂的采購成本讓許多醫(yī)院望而卻步，尤其是那些醫(yī)療支出有限的醫(yī)療機構。而且，設備購置并非一勞永逸，后續(xù)的維護、升級以及技術支持都需要持續(xù)的資金投入，這無疑會進一步加劇醫(yī)院的財務負擔。其次是在技術方面，盡管5G技術為數據傳輸速度與精度提供了保障，但遠程控制手術機器人時，其精度與實時反饋系統(tǒng)的性能仍有待改進。在復雜手術中，遠程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性欠佳，延遲、誤差和不穩(wěn)定的狀況時有發(fā)生，極大地限制了遠程手術的順利開展。同時，市場上手術機器人設備品牌與型號繁多，兼容性差，不同品牌和型號的器械在設計與功能上的差異，導致手術過程中無法實現(xiàn)設備間的切換與協(xié)同操作，這在多學科合作的遠程手術中更為突出。醫(yī)院必須為每種設備配備專門的配件和工具，這不僅使操作變得更為復雜，還額外增加了醫(yī)療成本，而且使管理變得更加困難。

總之，雖然高精度手術機器人設備為醫(yī)療行業(yè)帶來了前所未有的變革，但在“雙中心” 建設中，成本高昂、操作受限、維護艱難、兼容性不佳等難題依舊突出。要想實現(xiàn)遠程機器人手術的廣泛應用，就必須依靠技術創(chuàng)新突破技術瓶頸，借助政策支持緩解資金壓力，通過資源整合提升設備的協(xié)同性，如此才能推動設備的普及，達成醫(yī)療資源的優(yōu)化配置與醫(yī)療服務的高效提升。

4.3法律法規(guī)與倫理問題 遠程手術涉及跨區(qū)域醫(yī)療操作，存在法律法規(guī)和倫理的多重問題。例如，手術過程中若出現(xiàn)問題，責任歸屬如何界定。此外，患者數據的傳輸和存儲也面臨隱私泄露和數據保護的挑戰(zhàn)。各國和地區(qū)關于遠程手術的法律法規(guī)仍不健全，需盡快建立標準和監(jiān)管機制。

目前，部分成熟的5G機器人手術系統(tǒng)已經用于臨床研究，但相關技術和操作流程尚未完全標準化[32]，仍在摸索適合不同類型手術的技術規(guī)范和標準。為此，經過多年的經驗總結，國內外相關規(guī)范、指南[33-36]相繼出臺，并在實踐中不斷改進和完善[37]。

4.4醫(yī)務人員的技術培訓和適應性 遠程手術需要醫(yī)生不僅具備豐富的手術經驗，還要熟悉遠程手術系統(tǒng)的技術和設備。這對醫(yī)務人員的技能提出了新要求，需要對其進行專門的培訓和持續(xù)的技術更新。在手術操作過程中需要有技術成熟的專業(yè)人員（對口援助單位人員或本單位高職稱手術人員）進行全程督察為手術安全保駕護航。

5 未來發(fā)展策略

5.1加強網絡基礎設施建設 5G遠程機器人手術的推廣應用，需要國家和地方政府加大對5G網絡基礎設施建設的投資，尤其是在偏遠地區(qū)和醫(yī)療資源相對匱乏的地區(qū)。確保手術過程中的網絡穩(wěn)定性，是實現(xiàn)遠程手術的關鍵。當前，相關研究中使用雙卡信號傳輸、5G政務專網等措施可在一定程度上解決這些問題[13]。5G政務專網雖然具有高速、低時延、大容量等優(yōu)點，但同時也增加了網絡安全風險[38]。本研究團隊在數據傳輸中率先使用雙物聯(lián)網卡進行雙向互聯(lián)，根據術中使用需求可隨時進行雙卡間自由切換，延遲率遠小于100 ms，在此基礎上聯(lián)合5G政務專網為手術安全實施保駕護航；此外，流量成本為15～20 Gbps/h，在當前的通信資費標準下，網絡通信費用明顯降低[39]。

隨著網絡通信技術的進一步革新，低軌道衛(wèi)星通信技術與5G通信技術的融合不僅解決了部分地區(qū)5G網絡通信差的問題，而且解決了衛(wèi)星信號在城市高層建筑密集區(qū)域容易被遮擋的缺點[40-41]?，F(xiàn)階段，二者的聯(lián)合已在廣播電視中得到應用，期待其在醫(yī)療信息化建設中投入使用。

5.2推動設備技術和系統(tǒng)集成創(chuàng)新 推動設備技術和系統(tǒng)集成創(chuàng)新是實現(xiàn)5G遠程機器人手術廣泛應用的關鍵一步[42]。在當前技術發(fā)展的基礎上，機器人手術設備和5G通信技術的集成仍需持續(xù)改進。5G通信技術為遠程手術提供了理想的網絡環(huán)境，但要將其與高精度的機器人手術設備進行有效融合，仍面臨著一系列技術挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)不僅包括設備本身的技術改進，還涉及設備間的系統(tǒng)兼容性、網絡連接的穩(wěn)定性以及多項新興技術的結合應用。

通過與人工智能（AI）和大數據技術的結合，機器人手術設備的性能和效能可以得到顯著提升[43]。人工智能在機器人手術中的應用，能夠通過深度學習和算法分析大量醫(yī)療數據，提供精準的術前規(guī)劃、實時手術輔助和術后評估。這種結合能夠提升機器人手術的智能化水平，從而提升手術的精度與安全性。除技術創(chuàng)新外，降低設備成本和提高設備的通用性，也是推動機器人手術設備應用和普及的關鍵。高精度手術機器人設備的高昂價格和復雜的操作要求，往往限制了其推廣應用。為了使機器人手術設備能夠在更廣泛的醫(yī)療環(huán)境中得到應用，降低設備的制造成本和簡化操作流程成為亟待解決的問題。此外，提高設備的通用性是推動其廣泛應用的另一個重要方面。當前市場上存在多種品牌和型號的機器人手術設備，設備之間的網絡互聯(lián)互通、手術器械及其他耗材相互兼容等問題使得系統(tǒng)的集成和設備的管理變得較為復雜，而推動設備間的網絡互聯(lián)互通，并實現(xiàn)不同型號設備之間的兼容，能夠大大提高設備的利用率，并減少因設備不兼容而造成的額外成本。例如，通過統(tǒng)一的通信協(xié)議和標準化接口，可以實現(xiàn)不同型號的手術機器人、手術器械和耗材之間的協(xié)同工作，不僅可以降低醫(yī)院的設備采購成本，也能提高網絡和設備資源的利用效率。

為此，推動設備技術和系統(tǒng)集成創(chuàng)新，特別是在5G、人工智能、大數據等先進技術的支持下，能夠顯著提升機器人手術設備的精度、實時反饋能力和通用性。通過降低設備成本、提高設備兼容性和網絡利用率，未來機器人手術設備有望在更多區(qū)域醫(yī)療中心得到廣泛應用，為醫(yī)療服務的普及和提質增效提供強有力的支撐。

5.3制定和完善法規(guī)與倫理規(guī)范 各國應盡快建立和完善遠程手術的法律和倫理規(guī)范，明確責任劃分、患者數據保護標準等[39]。同時，制訂跨區(qū)域手術的認證和審批制度，以確保遠程手術的安全性和合法性。當前，國家關于中西部產業(yè)轉移計劃的實施有望進一步提高中西部地區(qū)的醫(yī)療發(fā)展，為“雙中心”建設和遠程醫(yī)療提供新動力[44]。

5.4開展廣泛的技術培訓與推廣 “雙中心”應建立專門的培訓基地，為醫(yī)務人員提供5G遠程手術技術的學習和操作實踐。通過多中心協(xié)作和國際合作，引入更多技術和專家資源，加快技術的推廣和應用。此外，以“雙中心”建設為契機，成立5G遠程機器人外科?？坡?lián)盟可推進遠程醫(yī)療協(xié)作業(yè)務，向基層醫(yī)療衛(wèi)生機構提供遠程醫(yī)療相關服務，包括遠程會診、遠程示教、遠程培訓、數字資源共享等多種功能為一體的遠程醫(yī)療協(xié)助服務平臺[45-46]。

6 結論

5G遠程機器人外科在“雙中心”背景下的發(fā)展充滿機遇，它有望縮小區(qū)域醫(yī)療資源差距，改善優(yōu)質醫(yī)療資源短缺等問題。然而，網絡基礎設施、設備成本、法律法規(guī)和倫理等挑戰(zhàn)不容忽視。未來，需要在技術、政策、設備和培訓等多方面進行協(xié)同發(fā)展，以實現(xiàn)5G遠程機器人外科在區(qū)域醫(yī)療中心的廣泛應用和不斷優(yōu)化。為解決醫(yī)療服務集中化及優(yōu)化資源配置提供助力，為人類生命健康保駕護航。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：張銘澤、郭璽、馬于祺、周佳琦負責文獻查閱；郭成旺負責文章的撰寫；蔡輝、馬云濤負責指導論文撰寫及審查。

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收稿日期：2024-12-04

編輯：劉靜凱

基金項目：甘肅省科技計劃（聯(lián)合科研基金）項目（24JRRA885）；甘肅省自然科學基金（22JR85RA663）

Foundation Item： Science and Technology Plan （Joint Research Fund） Project of Gansu Province （24JRRA885） ; Natural Science Foundation of Gansu Province （22JR85RA663）

通訊作者：馬云濤，Email：3575515665@qq.com

Corresponding Author： MA Yuntao， Email： 3575515665@qq.com

引用格式：郭成旺，張銘澤，郭璽，等.“雙中心”背景下5G遠程機器人外科的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)[J]. 機器人外科學雜志（中英文），2025，6（1）：6-11.

Citation： GUO C W， ZHANG M Z， GUO X， et al. Development opportunities and challenges of 5G remote robot-assisted surgery in the context of double-center construction[J]. Chinese Journal of Robotic Surgery， 2025， 6（1）： 6-11.