杨雪作者

30万麻醉医生荒,自动麻醉机器人如何解决?

有一句话叫做“手术医生治病,麻醉医生保命”,由此可见麻醉医生的重要性。但是目前我国麻醉医生数量存在巨大缺口,根据2017中国卫生和计划生育统计年鉴数据,2016年中国约有9.8万麻醉执业(助理)医师,我国每万人拥有的麻醉医生仅为0.5人,而美国和英国则分别是2.5人和2.8人。

如果按照欧美的标准配比,中国麻醉医生的缺口约为30万人。这导致无痛分娩、无痛胃镜等手术开展受限。

国内麻醉医生在高强度工作压力下超负荷运转。以大型三甲医院为例,一个麻醉医生一年要负责手术超过数千台。2008—2015年的一份调查显示,麻醉医生是猝死人数最多的医生。

要填补麻醉医生短缺现状,比起经过漫长周期培养麻醉医生,麻醉手术机器人或许能解燃眉之急。

动脉网获悉,在北京,一家名为易飞华通的公司基于30余年的脑电和麻醉研究基础研发了一款自动麻醉机器人,有助于减轻麻醉医生负担、提高麻醉医生工作效率,提升基层医院麻醉水平,减少麻醉过程中的人为误操作,填补了麻醉医生的短缺。

30年磨一剑,研发自动麻醉手术机器人

术中麻醉深度的精确监测和判断已成为临床麻醉医师高度关注和亟待解决的一项难题。全身麻醉是一种特殊而复杂的状态,包括镇静催眠、记忆缺失、镇痛、应激抑制和肌肉松弛等多方面因素,并历经全麻诱导、维持及苏醒的全过程,在整个过程中均通过使用麻醉药物来控制。

不同手术方式、不同人群及不同程度的术中刺激对麻醉药物反应性亦不同。

麻醉药物用量不足造成的麻醉深度过浅,容易导致血流动力学波动、术中知晓和体动等不良反应,使手术无法顺利进行;麻醉药物过量造成的麻醉过深则对呼吸系统、循环系统在内的生命器官功能出现严重抑制,缺血缺氧,严重的可能导致患者脑功能损伤,危及生命。因此,术中麻醉深度监测既有利于控制麻醉质量,又可利用最少的麻醉药物达到最佳的麻醉效果,缩短术后苏醒时间。 

在麻醉监测上,离不开镇静、镇痛、肌肉松弛程度三个重要指标,镇静指标主要监判断病人是否还有意识,镇痛判断病人的痛感是否已经阻断。在手术过程中,监护仪通过脑电信号的变化监测患者麻醉程度。患者的大脑释放信号,监测仪会“读懂”这些信号,告诉麻醉医生,身体进入了哪一种麻醉状态。

易飞华通设备的优势在于能够客观定量表达脑状态,如镇静、镇痛等,为精准麻醉提供决策依据。

研发麻醉手术机器人,易飞华通不是半路出家。从2002年开始,易飞华通就已围绕麻醉领域研制出了多种产品,包括麻醉信息管理系统、重症监护信息管理系统、麻醉深度监护仪、肌肉松弛监护仪、脑功能状态测量仪等相关医疗产品。

成立近20年来,易飞华通没有停下过研发脚步,一直将盈利不断投入研发中。在经过30余年的研发沉淀和积累后,易飞华通推出了自动麻醉机器人(闭环反馈靶控给药系统)。

易飞华通通过两房室模型,采集脑皮层和皮层下的脑电信号,利用多种先进算法,从采集到的脑电信号中破译提出镇静深度(WLi)、镇痛深度(PTi)。

在此基础之上,其自主研发的自动麻醉机器人以TCI靶控算法为背景控制,以镇静指数、镇痛指数、收缩压作为闭环反馈的目标参数,自动控制推注泵输注镇静药、镇痛药和血管活性药物,并配合声光语音播报,保证术中镇静、镇痛深度以及血压的安全范围。

麻醉手术机器人可以持续监测麻醉镇静深度、疼痛指数、肌肉松弛程度及血流程度,反馈给药速度,协助麻醉医生完成全身麻醉。

易飞华通负责人许文越女士告诉动脉网,针对自动麻醉机器人的研发,易飞华通不是第一家,与只能进行镇静指数监测的传统设备相比,易飞华通的自动麻醉机器人在脑电数据监测方面实现了脑电数据监测的实时监测反馈,可对镇静、镇痛、疼痛进行客观定量测量;在给药方面,实现了镇静、镇痛双通道给药。 

而易飞华通能够实现这一突破离不开多年沉淀的超过30万例脑电数据,如此巨大的标准化数据库来自于易飞华通超过30余年的脑电研究积累。

易飞华首席科学家、创始人吴一兵教授从哈尔滨工业大学毕业后就一直从事脑电研究。吴一兵教授曾任北京大学医学部生物物理教研室高级工程师,现任哈工大航天学院兼职教授,从事临床脑电应用研究实践工作30余年。

大量数据的缺失正是自动麻醉机器人研发遭遇瓶颈的关键因素之一。现在接受手术的患者数量虽多,但是有效和客观的临床数据收集并不完整,缺乏麻醉和手术对于患者长期转归影响的临床观察资料。缺少数据也就无法自动完成对于病人麻醉情况的评估和诊断。

可以说,30万脑电数据以及独特的小波算法构建了易飞华通的核心壁垒。

麻醉机器人并不是要取代麻醉医生

易飞华通的许文越女士表示:“自动麻醉机器人其实主要分为两部分,一是包括脑电指标在内的实时监测,二是自动推注药物相关的注射泵。”

在注射泵这一技术上,早在1999年,易飞华通就开展了以药代动力学模块为背景的TCI靶控给药输注的临床研究。除此之外,易飞华通也独家实现了镇静、镇痛双通道把控给药。

虽然自动麻醉机器人能够实现自动注射,但是它并不是要取代麻醉医生。

许女士表示:“自动麻醉机器人可以有效减轻麻醉医生工作负荷,提升麻醉质量,易飞华通的麻醉机器人会根据患者镇静、镇痛、血压等指标变化情况,提醒医生患者注意患者状况和药物使用的合理性,当出现麻醉过深或过浅时,设备会通过语音播报告诉医生患者有可能出现的问题。

目前,易飞华通的自动麻醉机器人已进入临床试验阶段。

在市场规模上,易飞华通预计,按照10%的市场份额,大部分医院购入3-10台麻醉机器人,自动麻醉机器人的市场规模预估能够达到近300亿。

让脑电监测麻醉深度从量化走向多样化

除了麻醉手术机器人,多年的技术积累也让易飞华通的产品能够应用在其他方面,比如脑功能状态测量仪的研发。

随着近年来脑电监测技术的发展,脑电双频指数(bispectralindex,BIS)是公认能较好监测大脑皮质功能状态及变化的方法,是目前临床常用的麻醉深度监测方法之一。据悉,国内麻醉深度监护仪采用的模块基本为BIS模块。

BIS用于临床麻醉深度监测既有优点但也存在不足。BIS是不影响麻醉深度(无需刺激)的定量指标,可以较好的反应镇静药作用的程度,但其对镇痛成分不敏感,对麻醉状态下患者的伤害性刺激反应缺乏有效的监测作用[1]。

目前,易飞华通脑电监测模块WLi与BIS模块在实验中对比发现,WLi比BIS灵敏度更高、更抗干扰,可用于监测麻醉醒觉状态。

和其他厂家不同,易飞华通对于脑电监测拥有自主知识产权。许女士表示:“在采集到的脑电信号后,通过独家的小波分析算法,将采集到了脑电信号进行计算,从中得到与大脑状态相关的信息。我们的算法是基于多元海量的脑电数据,这些数据不仅包括健康人,也包括婴儿、抑郁症患者等多种类型。

易飞华通还从脑电波中分离出疼痛、镇痛、谵妄、记忆、焦虑、情绪及睡眠等更加重要的脑状态定量指数,大大扩展了脑功能监测的意义和能力

“易飞华通属于科研型公司,我们从1996年开始研究脑电监测,比起现有的BIS模块,我们的算法根据最新的数据进行优化和更新,而不是基于陈旧单一的数据进行研发。在以前,我们也只能做到镇静监测,经过持续的研究,我们也可以监测镇痛认知,进行多指标监测。”许文越说道。

让医疗产品走向广阔的民用市场

除了医用场景,易飞华通认为脑功能监测在民用市场也存在巨大的应用空间,能够从专业昂贵的医用级应用向民用普及,如基因检测一样。

易飞华通开发的民用脑功能状态测量仪可以在6分钟内完成脑体检,通过16项指标了解大脑状态,帮助人们预警老年痴呆、了解大脑发育水平、睡眠质量、焦虑抑郁等情绪状态,

可用于体检、教育、军用、HR等多个场景中。

除了技术优势外,易飞华通多年销售监护仪、信息化系统也在全国各地形成了销售网络,易飞华通多功能组合监护仪已在三甲医院中广泛使用,为未来产品的销售打下了基础。

在未来在未来易飞华通将持续推动麻醉手术机器人和脑电监测仪的临床试验及应用。为了实现此目标,易飞华通除了将现阶段销售利润投入其中外,还需更多的外部资金支持。

易飞华通希望携手更多同道中人,为推进脑科学事业的发展,贡献一份力量。

参考资料:《迎接麻醉学的人工智能时代》——薛庆生,于布为,上海交通大学医学院附属瑞金医院麻醉科

Auditory evoked potential index predicts the depth of sedation and movement in response to skin incision during sevoflurane anesthesia. Anesthesiology. 2001;95(2):364-70.

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