面向临床安全部署：日本hinotori?手术机器人系统基于5G无线通信的五年技术验证与政策路径分析

《International Journal of Clinical Oncology》：Toward safe clinical deployment of remote robotic surgery in Japan: five-year validation of the hinotori? system using 5G wireless communication

本研究针对日本外科医生短缺及地域医疗资源不均问题，系统评估了国产hinotori?手术机器人系统在5G网络下的远程手术可行性。通过30余次远程会话验证，团队确认该系统在Sub6 5G独立组网下可实现约100 ms往返延迟、立体视频稳定传输及多重安全机制，满足日本远程手术指南技术要求。研究首次将技术验证与政策框架结合，为远程机器人辅助手术（RRAS）的合规化实施提供关键依据，推动数字外科技术公平落地。

　　

在日本，外科医生数量不足且地域分布极不均衡——都市医院完成的前列腺切除术数量是地方医院的五倍之多。这种医疗资源落差使得偏远地区患者难以获得高精度手术服务。远程机器人辅助手术（RRAS）被视为破局关键，但技术可靠性、法律壁垒与基础设施限制长期阻碍其临床应用。

为攻克这一难题，日本神户大学、 Medicaroid公司及NTT DOCOMO联合开展了为期五年（2020-2025）的hinotori?手术机器人系统验证研究。该研究聚焦三大核心问题：如何确保无线通信的稳定性与低延迟？机器人系统如何适应远程操作的安全需求？现有法律框架下如何实现临床落地？研究成果发表于《International Journal of Clinical Oncology》，为日本首篇将国产远程手术平台验证与国家标准直接关联的综合性综述。

研究团队通过模拟真实手术场景，对系统进行了30余次远程会话测试。关键技术方法包括：

1. 1.
   采用Sub6频段5G独立组网（SA）架构，结合多接入边缘计算（MEC）与虚拟专用网络（VPN）冗余设计，模拟约800公里通信距离；
2. 2.
   通过质量服务（QoS）优先级控制与双线路自动切换机制，测试网络拥堵（最高1 Gbps背景流量）及故障恢复能力；
3. 3.
   评估系统在电磁干扰（依据IEC 60601-1-2标准）、延迟耐受性（0-180 ms）及人机交互等方面的表现；
4. 4.
   基于《日本远程手术指南（2022版）》及《医师法》第20条，分析法律合规性及临床推广路径。

通信与控制基础设施的安全性验证

在优化Sub6 5G SA网络环境下，系统往返延迟稳定控制在约100 ms，立体视频传输无卡顿。当模拟基站拥堵时，启用QoS优先级控制的网络可抵抗超过1 Gbps的竞争流量，而未启用QoS时仅200 Mbps即出现数据包丢失。双VPN线路故障切换测试显示，系统可在5-11秒内自动恢复连接，无需重启。这些数据表明，hinotori?系统在通信层面满足远程手术的安全阈值。

远程操作适配性机器人系统设计

hinotori?系统通过主从分离架构支持远程操控，在模拟延迟测试中，即使延迟升至180 ms，外科医生仍可完成基本操作，但精细动作精度在超过120 ms后下降。系统具备自动待机、双控制台接管等故障保护机制：当模拟网络中断时，机器人立即停止器械运动，本地医生可无缝接管操作。立体视觉传输质量直接影响手术安全，研究确认高分辨率3D影像对远程深度感知至关重要。

安全与抗干扰能力

采用封闭网络架构与IPsec/IP-VPN双重加密，所有手术数据（视频、控制信号、音频）与公网隔离。电磁兼容性测试显示，除视频设备短暂异常外，系统在电刀等医疗设备干扰下运行正常。实时监控工具（如Zabbix）可主动检测数据包丢失或帧延迟，结合现场医护人员冗余配置，形成“技术+人力”双保险。

人机交互优化

远程手术削弱了术者与现场团队的肢体语言交流，需依赖高质量音视频链路。研究发现，新手医生在远程专家指导下操作更安全，凸显双控制台协作的价值。通过模拟网络波动训练，外科医生可适应延迟，采取放缓动作节奏等策略维持操作精度。

法规与社会挑战

日本《医师法》第20条要求手术需医生亲临现场，目前仅允许“远程指导”与“远程手术支持”模式（如图2所示），禁止完全远程主刀。此外，医保未覆盖远程手术费用，缺乏统一认证标准，制约推广。研究建议分阶段推进：先开展远程辅助手术，积累安全数据，逐步推动法律修订与医保政策调整。

结论与展望

hinotori?系统在技术层面已具备临床级远程手术能力，但其全面部署依赖法律突破与政策支持。短期可通过远程指导模式提升地方医院手术水平，长期需建立认证体系、明确责任划分，并将RRAS整合至数字医疗生态系统。日本发达的通信基础设施为这一转型奠定基础，未来需以患者安全与地域公平为核心，构建技术、制度与社会接受度三位一体的推进路径。