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始于上世紀八十年代、以腹腔鏡為代表的微創(chuàng)技術(shù)可以達到傳統(tǒng)手術(shù)的效果，但具備手術(shù)創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復較快等優(yōu)點，在臨床廣泛應用。在取得良好臨床效果的同時，也發(fā)現(xiàn)其存在一些局限性，如術(shù)野為二維平面成像，對抗直覺的反向器械操作，器械的活動自由度少，完成精細分離、縫合、吻合等操作難度大等，這些限制了腹腔鏡技術(shù)向更復雜外科手術(shù)的拓展。近年來興起的手術(shù)機器人技術(shù)在微創(chuàng)的基礎上，將手術(shù)的精度和可行性提升到了一個全新的高度，引起學術(shù)界的廣泛關(guān)注，甚至有人預言一個以手術(shù)機器人為代表、以信息化處理為標志的新的外科手術(shù)時代即將來臨[1，2]。目前，國外手術(shù)機器人已在心胸外科、泌尿外科、婦科和腹部外科等領(lǐng)域逐漸普及[3-6]，國內(nèi)也有數(shù)家醫(yī)療單位陸續(xù)引進代表當今手術(shù)機器人最高水平的達芬奇（da Vinci）手術(shù)機器人，并迅速投入運用。 1 達芬奇手術(shù)機器人的構(gòu)成與特點 達芬奇手術(shù)機器人由美國Intuitive Surgical 公司生產(chǎn)，目前國內(nèi)購置的是第三代高清型（da Vinci S），它由3個部分組成：①手術(shù)醫(yī)師的操作主控臺。②機械臂、攝像臂和手術(shù)器械組成的位于手術(shù)床邊的移動平臺。③三維成像視頻影像平臺。實施手術(shù)時外科醫(yī)生不與病人直接接觸，通過三維視覺系統(tǒng)和動作定標系統(tǒng)操作控制，醫(yī)生手臂、手腕和手指的動作通過傳感器在計算機中記錄下來，并同步翻譯給機器手臂，機械手臂的前端安裝各種特殊的手術(shù)器械模擬外科醫(yī)生的技術(shù)動作，完成手術(shù)操作。 達芬奇手術(shù)機器人除繼承了腹腔鏡手術(shù)微創(chuàng)的優(yōu)點外，其特別的優(yōu)越性表現(xiàn)在[7，8]：手術(shù)器械上的關(guān)節(jié)腕具有多個活動自由度，更加靈活，拓展了手術(shù)人員的操作能力，提高手術(shù)精度；在手術(shù)中手術(shù)器械可濾除人手自然顫動；系統(tǒng)末端的手術(shù)器械具有牽引、切割、縫合等多種功能，能在狹小空間操作精細手術(shù)；高分辨率的三維圖像處理設備，便于外科醫(yī)生清晰精確地進行組織定位和器械操作；術(shù)者可采取坐姿進行手術(shù)操作，利于完成長時間、復雜的手術(shù)。 2 從外科手術(shù)的發(fā)展比較手術(shù)機器人的技術(shù)優(yōu)勢 18世紀80年代，醫(yī)學先驅(qū)Billroth 打開了病人的腹腔，完成了人類歷史上首例腹部外科手術(shù)，這種傳統(tǒng)的開腹（開胸）手術(shù)被稱為第一代外科手術(shù)，一直沿用至今。20世紀80年代，以腹腔鏡技術(shù)為標志的微創(chuàng)手術(shù)取得突破性進展，在許多外科領(lǐng)域取代傳統(tǒng)手術(shù)，被稱為第二代外科手術(shù)。進入21世紀，以da Vinci為代表的手術(shù)機器人開發(fā)并迅速投入臨床應用，以其全新的理念和技術(shù)優(yōu)勢被認為是外科發(fā)展史上的又一次革命，也預示著第三代外科手術(shù)時代的來臨。三代外科手術(shù)技術(shù)特點的比較見表1。 表1 三代外科手術(shù)技術(shù)特點的比較 傳統(tǒng)開放手術(shù) 腹腔鏡手術(shù) da Vinci機器人手術(shù) 眼手協(xié)調(diào) 自然的眼手協(xié)調(diào) 眼手協(xié)調(diào)降低，視覺范圍和操作器械的手不再同一個方向 圖像和控制手柄在同一個方向，符合自然的眼手協(xié)調(diào) 手術(shù)控制 術(shù)者直接控制手術(shù)野，但不精細，有時受限制 術(shù)者須和持鏡的助手配合，才能看到自己想看的視野 術(shù)者自行調(diào)整鏡頭，直接看到想看的視野 成像技術(shù) 直視三維立體圖像，但細微結(jié)構(gòu)難以看清 二維平面圖像，分辨率不夠高，圖像易失真 直視三維立體高清圖像，放大10-15倍，比人眼更清晰 靈活性和精準程度 用手指和手腕控制器械，直觀、靈活，但有時達不到理想的精度 器械只有4個自由度，不如人手靈活、精確 仿真手腕器械有7個自由度，比人手更靈活、準確 器械控制 直觀的同向控制 套管逆轉(zhuǎn)器械的動作，醫(yī)生需反向操作器械 器械完全模仿術(shù)者的動作，直觀的同向控制 穩(wěn)定性 人手存在自然的顫抖 套管通過器械放大了人手的震顫 控制器自動濾除震顫，使得器械比人手穩(wěn)定 創(chuàng)傷性 創(chuàng)傷較大，術(shù)后恢復慢 微創(chuàng)，術(shù)后恢復較快 微創(chuàng)，術(shù)后恢復較快 安全性 常規(guī)的手術(shù)風險 常規(guī)的手術(shù)風險外，存在一些機械故障的可能 常規(guī)的手術(shù)風險外，死機等機械故障的幾率大于腔鏡手術(shù)系統(tǒng) 術(shù)者姿勢 術(shù)者站立完成手術(shù) 術(shù)者站立完成手術(shù) 術(shù)者采取坐姿，利于完成長時間、復雜的手術(shù) 2 手術(shù)機器人的臨床應用 2.1 心胸外科 開放式心胸外科手術(shù)需要開胸，分離胸骨，游離肋骨，在體外循環(huán)下完成，手術(shù)創(chuàng)傷大，手術(shù)風險高，術(shù)后恢復時間長。胸腔鏡已用于肺葉切除、冠脈搭橋等心胸外科手術(shù)，這種微創(chuàng)的手術(shù)方法不用開胸，僅需在肋間作幾個小切口，就能完成手術(shù)操作，病人痛苦小，術(shù)后恢復快。但其適用范圍有限，無法完成一些解剖結(jié)構(gòu)復雜的手術(shù)，因而開展并不普及。手術(shù)機器人最早于1999年完成了首例冠狀動脈旁路移植術(shù)，2003年起用于各種心臟外科直視手術(shù)。它在不破壞胸廓完整性的前提下，能精準地完成手術(shù)操作，而且適應證范圍廣泛，幾乎涵蓋所有的心胸外科手術(shù)[9-11]，如心臟外科的全腔內(nèi)心臟搭橋、心臟不停跳取乳內(nèi)動脈、二尖瓣成型、二尖瓣置換、房間隔缺損修補、三尖瓣成型、心臟腫瘤切除，胸外科的肺葉切除術(shù)、食管癌切除、胸腺切除術(shù)和食管失弛緩癥的治療等。其中，全腔內(nèi)心臟搭橋手術(shù)和二尖瓣成型手術(shù)是手術(shù)機器人在心胸外科開展的代表手術(shù)。臨床應用表明手術(shù)機器人的手術(shù)安全性高，療效明顯好于開放式手術(shù)和胸腔鏡手術(shù)[12，13]。 經(jīng)過10余年的發(fā)展，手術(shù)機器人在心胸外科應用的已逐步成熟，但其技術(shù)要求高，實施難度大，目前在國際上僅有為數(shù)不多的心胸外科中心能夠常規(guī)開展。國內(nèi)解放軍總醫(yī)院高長青等率先于2007年起應用da Vinci手術(shù)機器人治療各種心胸外科疾病，至2009年已完成21種共210余例手術(shù)[14]，在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平。 2.2 泌尿外科 腹腔鏡技術(shù)被越來越廣泛地應用于泌尿外科手術(shù)，這一微創(chuàng)的手術(shù)方式適用于許多常規(guī)的泌尿外科手術(shù)，如腎切除、腎上腺切除、輸尿管切開、膀胱腫瘤切除、前列腺腫瘤切除等。但由于泌尿系統(tǒng)解剖學上的特殊性，限制了腹腔鏡技術(shù)的普及和推廣，一些復雜的手術(shù)往往難以掌握，而且手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率較高。手術(shù)機器人以其獨特的深部操作和精細操作的技術(shù)優(yōu)勢，在國外廣泛應用于各種泌尿外科手術(shù)[15，16]，包括前列腺癌根治、腎切除、腎盂成形、全膀胱切除、輸精管吻合、輸尿管成形、活體供腎切取等。其中，前列腺癌根治術(shù)是最能體現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢的手術(shù)，手術(shù)機器人提供寬闊視野和準確、靈活的控制能力，能夠清楚呈現(xiàn)組織、器官的解剖構(gòu)造和神經(jīng)血管束的走行，精細的分離有利于淋巴結(jié)的清掃，準確的縫合保證了吻合的高質(zhì)量，手術(shù)中精確保留前列腺側(cè)筋膜，有利于減少手術(shù)對患者性生活的影響，術(shù)后病理檢查和隨訪都顯示了良好的腫瘤切除效果[17]。自2000年開展首例手術(shù)機器人前列腺癌根治性切除以來，該術(shù)式在國外得到迅速推廣。目前，在北歐國家超過一半以上的前列腺癌根治手術(shù)由手術(shù)機器人完成，而在美國，這一比例更是高達90%，已成為前列腺癌根治手術(shù)的“金標準”[18]。 2.3 婦科 以腹腔鏡技術(shù)為代表的微創(chuàng)手術(shù)方式正逐步取代傳統(tǒng)的開放式手術(shù)，應用于從卵巢囊腫開窗引流到全子宮切除、盆腔淋巴結(jié)清掃的各種婦科手術(shù)中。但是大部分的婦科手術(shù)需要在狹窄的盆腔內(nèi)完成，手術(shù)操作的視野和空間都非常有限，這使腹腔鏡器械的活動自由度受限，且操作的動作幅度不穩(wěn)定，難以完成一些需要精細分離、縫合及淋巴結(jié)清掃的操作，限制了腹腔鏡技術(shù)在復雜婦科手術(shù)中的應用。da Vinci手術(shù)機器人于2005年被美國FDA批準用于婦科微創(chuàng)手術(shù)，此后，該技術(shù)迅速普及。臨床應用結(jié)果表明手術(shù)機器人手術(shù)具有更高的精確性、更好的操控性，能在骨盆中完成精細的操作，有利于功能的重建和盆腔淋巴結(jié)清掃[19]。國外報道較多的是用于宮頸癌根治手術(shù)，該手術(shù)需要運用精確的分離技術(shù)進行韌帶切斷、輸尿管游離、淋巴結(jié)清掃等，可以充分發(fā)揮手術(shù)機器人的技術(shù)優(yōu)勢，達到理想的手術(shù)效果[20，21]。對于需要進行比較復雜縫合技術(shù)的手術(shù)，如復雜的子宮肌瘤切除術(shù)，運用手術(shù)機器人靈巧的手術(shù)臂高質(zhì)量地完成縫合，有助于減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。此外，報道的手術(shù)機器人手術(shù)還有全子宮切除、輸卵管再通吻合、卵巢切除和盆底重建等[22，23]。 2.4 腹部外科 早期手術(shù)機器人主要用于腹部外科，開展了一些比較簡單的手術(shù)，但并沒有表現(xiàn)出比腹腔鏡手術(shù)更明顯的優(yōu)勢，因而未推廣應用。近年來，隨著手術(shù)機器人在其它外科領(lǐng)域的成功開展，其在腹部外科的應用和研究又重新活躍，迅速開展了各種手術(shù)。根據(jù)其對第二代腹腔鏡手術(shù)的影響程度，可將手術(shù)機器人腹部外科手術(shù)分為三類：①對常規(guī)開展的腹腔鏡手術(shù)基本沒有影響的機器人手術(shù)，例如機器人膽囊切除、抗反流的胃底折疊、疝修補、闌尾切除、可調(diào)節(jié)捆扎帶胃減容和良性胃腸腫瘤的切除等。②可顯著提高腹腔鏡手術(shù)效果的機器人手術(shù)，范圍比較廣泛，包括機器人肝葉切除[24]、復雜膽道重建[25]、胃旁路減重[26，27]、胃癌根治[28，29]、結(jié)直腸癌根治[30，31]、胰腺部分切除和胰十二指腸切除[32]等。③目前在腹腔鏡下難以完成，唯有手術(shù)機器人能精準完成的一些手術(shù)，例如內(nèi)臟動脈瘤切除吻合、細口徑的膽管空場吻合、復雜的腹腔內(nèi)淋巴結(jié)清掃等。 國外統(tǒng)計資料表明手術(shù)機器人在腹部外科的應用仍不如心胸外科、泌尿外科廣泛，其原因在于：①腹腔鏡技術(shù)在腹部外科應用普及、技術(shù)成熟，絕大多數(shù)的腹部手術(shù)可在腹腔鏡下完成。②常規(guī)的腹部手術(shù)難度不大，對手術(shù)精度的要求不是很高。③有些腹部手術(shù)涉及的范圍廣泛，手術(shù)機器人操作受限制。因此，合理掌握手術(shù)機器人在腹部手術(shù)的適應證顯得尤為重要[33]，通常認為主要包括二個方面：①手術(shù)機器人對某些特殊部位的腹部手術(shù)比較適用，如近端胃切除術(shù)、結(jié)腸肝曲和脾曲切除術(shù)、低位直腸切除術(shù)等。②手術(shù)機器人對長時間、精細的腹部手術(shù)優(yōu)勢明顯，如胰十二指腸切除術(shù)、復雜的肝臟和膽道手術(shù)、血管吻合術(shù)等。而對于比較簡單的腹部手術(shù)，從效價比角度考慮，目前還是主張盡量在腹腔鏡下完成，或作為開展手術(shù)機器人手術(shù)早期的適應性訓練。 3 手術(shù)機器人臨床應用中存在的問題 3.1手術(shù)機器人自身仍存在著一定的缺陷，如：觸覺反饋體系的缺失；手術(shù)機器人的器械臂固定以后，其操作范圍受限；整套設備的體積過于龐大，安裝、調(diào)試比較復雜；系統(tǒng)的技術(shù)復雜，在使用過程中可能發(fā)生各種機械故障，如半路死機等；系統(tǒng)的學習曲線較長，醫(yī)生與系統(tǒng)的配合需要長時間的磨合；手術(shù)前的準備及手術(shù)中更換器械等操作耗時較長等。 3.2 手術(shù)機器人的使用成本昂貴，表現(xiàn)在幾個方面：①購置費用高，目前國內(nèi)第三代四臂da Vinci 手術(shù)機器人的總體購置費用在2000萬以上。②二是手術(shù)成本高，機器人手術(shù)中專用的操作器械每用10次就需強制性更換，而更換一個操作器械需花費約2000美元。③三是維修費用高，手術(shù)機器人需定期進行預防性維修，每年維修保養(yǎng)費用也是一筆不小的開支。造成機器人手術(shù)使用成本高的原因通常被認為是其生產(chǎn)商通過收購競爭對手和專利保護等手段在這一領(lǐng)域形成了壟斷所致，而這也成為制約手術(shù)機器人進一步發(fā)展的一個重要原因。 4 前景展望 從目前的應用結(jié)果分析，手術(shù)機器人突破了腹腔鏡技術(shù)發(fā)展的一些限制，提高了手術(shù)的精度和可行性，使腹腔鏡技術(shù)得到更高的傳承。今后可能通過設備的改進、技術(shù)的完善進一步成為微創(chuàng)外科的新標準：①手術(shù)機器人自身的不斷完善，將向小型化、智能化和實用性方向發(fā)展，使其具備與其它影像學資料更強的兼容性，并開發(fā)具有觸覺反饋功能的操作系統(tǒng)和適配的操作器械[34]。②不斷開發(fā)新的產(chǎn)品，并降低使用的成本[35]。在國外該領(lǐng)域已形成壟斷的形勢下，國內(nèi)北京航天航空大學與海軍總醫(yī)院聯(lián)合研發(fā)的CARS手術(shù)機器人顯得彌足珍貴，目前CRAS已完成第五代的研制和臨床應用，但在擴大適用范圍和實用性方面還有許多問題需要解決。積極開發(fā)國產(chǎn)的整套手術(shù)機器人系統(tǒng)、研發(fā)適配的手術(shù)器械，可能是在我國降低手術(shù)機器人使用成本的重要途徑。③遠程會診、教學和手術(shù)的開展，雖早在2001年，第一例通過手術(shù)機器人完成的跨大西洋遠程手術(shù)已經(jīng)完成，但由于手術(shù)信號傳導過程中的時間延遲等問題還沒有滿意的解決方案，使這一極具發(fā)展前景的技術(shù)至今未能推廣應用。但我們?nèi)匀挥欣碛上嘈?，隨著技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，可能通過某種特殊的方式，將全球的da Vinci手術(shù)機器人聯(lián)系起來，形成一個局域網(wǎng)系統(tǒng)，先在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)遠程會診、手術(shù)教學，再逐步向手術(shù)機器人遠程手術(shù)過渡。④在軍事醫(yī)學和急救醫(yī)學方面的應用，美軍一直是手術(shù)機器人研發(fā)的積極倡導者和推動者，歷經(jīng)阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭的考驗，美軍充分意識到了手術(shù)機器人潛在的軍事價值，近年來明顯加快了在該領(lǐng)域的研究步伐，重點是高分辨率數(shù)字信號的傳輸技術(shù)、便攜式手術(shù)機器人系統(tǒng)（Trauma Pod）等。據(jù)報道已完成部分試驗工作，有些成果即將投入實際應用，這可能對平時、戰(zhàn)時傷員的救治將產(chǎn)生深遠的影響。 |
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