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5G 赋能的经口机器人手术(TORS)扩展现实实时直播:一项室内小基站架构的可行性研究

5G 赋能的经口机器人手术(TORS)扩展现实实时直播:一项室内小基站架构的可行性研究

Image: Goh et al., Journal of Robotic Surgery (2026), CC BY-NC-ND 4.0

位于吉隆坡的马来亚大学的一支外科团队证明,机器人手术能够以三维形式实时直播到世界各地的 Apple Vision Pro 头显上,几乎没有可察觉的延迟。这项可行性研究于 2026 年 2 月发表在 《Journal of Robotic Surgery》上,将一台经口机器人手术以约 22 毫秒的实测延迟直播给七个 国家的远程观众。

这项工作首次详细描述了一条端到端的管线:它把外科机器人的控制台画面从手术室出发,经过医院 内的专用 5G 网络,传送到扩展现实头显上,而且其形式可供其他医疗中心复制。

直播是如何实现的

达芬奇手术控制台的视频由 apoQlar Medical 的 HoloStreamer 设备实时采集和处理,该设备采用 硬件加速的 GPU 编码和基于人工智能的图像增强,对高分辨率画面进行压缩和锐化。处理后的视频流 被推送到 Apple Vision Pro 头显,为远程观众提供来自控制台视角的立体视图,力求还原主刀医生 所看到的画面,同时也支持传统的平面 2D 终端。

为什么 5G 是关键所在

网络连接是故事的另一半,而且可以说是更难的一半。立体手术视频流毫不容错:扩展现实头显中任何 卡顿或延迟都会破坏纵深感,并很快让观众感到不适,因此网络必须提供高而稳定的上行吞吐量,并始 终保持低延迟。医院的 Wi-Fi 和共享有线网络很少为此而设计。它们针对的是大量小型下载,而不是 单一的大体量持续上传,而且无法保证一台实时手术不会在最糟糕的时刻与医院的日常流量争抢带宽。

手术室也是整栋楼里无线环境最恶劣的地方之一。钢筋混凝土、金属器械以及密集且电气噪声大的设备 都会衰减和散射无线信号,恰恰在最需要稳定连接的地方制造出信号盲区。以往的远距离 5G 手术演示 虽然显示出较低的控制延迟,但视频延迟往往更高,正是因为室内这一段链路如此困难。

而第五代移动网络正是在这里改变了局面。与 Wi-Fi 或 4G 相比,5G New Radio 提供高得多的上行 容量、更低的调度延迟,并能够为单一关键应用划出专用容量。为了让这一切在室内也能奏效,团队部 署了一套中频段 5G New Radio 小基站系统,采用 4x4 和 8x8 MIMO 及波束成形,并结合室内外天线 以穿透建筑物的信号衰减。随后由一台专用的固定无线接入(FWA)网关,通过 5G 和 5G Wi-Fi 把这 些容量分发到手术室工作站和头显。

至关重要的是,5G 层是叠加在既有医院网络之上,而非取而代之。这为直播提供了一条专用的大容量 上行通道,并留有自己的余量,使实时视频流无需与医院的日常数据争抢带宽,同时辅助设备仍可连接 以进行协调,而不会降低主画面质量。整套方案均由商用 5G 硬件搭建,而这正是它能成为其他医院切 实可行的范本、而非一次性科研装置的原因。

数据说明了什么

直播片段连续进行了 40 分钟,没有中断,设备与临床监护之间没有冲突,外科团队也没有报告任何安 全顾虑。一套随时中止直播的预案在整个过程中始终可用。

平台分析记录到整场直播的平均延迟约为 22 毫秒,远低于实验研究显示的约 100 毫秒(在该阈值以 上,远程手术表现开始下降)。二十名远程参与者分别来自美国、不丹、韩国、泰国、新加坡、菲律宾 和印度尼西亚。在完成系统可用性量表(SUS)问卷的 14 人中,平均得分为 72 分,作者认为这对于 单次部署而言属于可接受的可用性。

病例

作为示范的手术是一名 21 岁、患有阻塞性睡眠呼吸暂停的女性患者接受的经口机器人舌根扁桃体切除 术,直播教学环节聚焦于舌根部位的机器人操作。患者术后恢复良好,没有并发症,观察一晚后即出 院,并在一个月的随访中报告呛咳症状和睡眠质量较术前有所改善。

为何重要

尤其在机器人手术中,立体的控制台视图非常重要,因为关键步骤依赖于纵深线索以及器械与组织之间 的精细互动,而这些在平面的 2D 视频流中会被抹平。通过在头显上保留这种纵深感,该方法缩小了 “观看”一台手术与真正“看清”它之间的差距,而正是这种差距决定了远程带教和培训是否真正有用。

同样重要的是,作者用商用现成部件搭建了整条管线:面向室内的 5G 无线基础设施、室内 FWA 网关、 一台专用的 AI 辅助硬件编码器,以及一台现成的头显。这使得该工作流程成为其他医院切实可行的范 本,让它们无需铺设新的固定基础设施即可跨越国界分享外科专业知识。该研究获得了 CelcomDigi 的 实物支持(部署 5G 网络)以及 apoQlar Medical 的支持(提供软件和混合现实头显)。

作者对局限性直言不讳:这只是一场单次直播,而非对照试验;延迟是平台的近似值,而非独立的 “端到端”测量;也没有客观的前后学习成效。作为下一步,他们呼吁开展多场次研究,配以标准化的 视频质量指标和知识测评。

来源:Goh LC, Ong HY, Ab Zulkiflee MZ.《5G-enabled XR live broadcasting of transoral robotic surgery (TORS): a feasibility study of an indoor small-cell architecture》。 Journal of Robotic Surgery (2026) 20:238。 阅读开放获取论文

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