李愛民，周寧新

(中國人民解放軍第二炮兵總醫(yī)院肝膽外科，北京 100088)

機(jī)器人在胰十二指腸切除術(shù)的應(yīng)用與展望

李愛民，周寧新

(中國人民解放軍第二炮兵總醫(yī)院肝膽外科，北京 100088)

微創(chuàng)外科的概念自1984年誕生以來，取得了蓬勃發(fā)展，但以腹腔鏡為代表的微創(chuàng)外科由于其自身瓶頸難以完成胰十二指腸切除術(shù)等復(fù)雜、大型手術(shù)。隨著工業(yè)化和信息化科技的進(jìn)步，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。目前機(jī)器人已逐漸應(yīng)用到心胸外科、普通外科、婦科、骨科、神經(jīng)外科等。本文就機(jī)器人外科的歷史及其在胰十二指腸切除術(shù)中的應(yīng)用做一綜述，并對機(jī)器人外科進(jìn)行展望。

機(jī)器人外科；腹腔鏡；胰十二指腸切除術(shù)

1 機(jī)器人外科的歷史

在傳統(tǒng)外科的基礎(chǔ)上，英國外科醫(yī)生John E.Wickham在1984年率先使用了微創(chuàng)外科(minimally invasive surgery，MIS)一詞，并提出了MIS的概念[1]。自1987年法國Philippe Mouret實(shí)施首例腹腔鏡膽囊切除術(shù)以來，MIS逐步被認(rèn)可并廣泛開展起來。然而，外科醫(yī)生在肯定其能縮短住院時(shí)間、切口美觀等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也感受到其二維視覺、杠桿效應(yīng)造成手術(shù)器械活動自由度降低以及眼手協(xié)調(diào)性、靈活性、操作精準(zhǔn)性等方面的不足，機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)正是為解決這些“瓶頸”應(yīng)運(yùn)而生，并由此開創(chuàng)了機(jī)器人外科(robotic surgery)新時(shí)代。

目前應(yīng)用最廣泛的達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)始于20 世紀(jì)90 年代中期一個(gè)涉及美國國防部和斯坦福研究院的項(xiàng)目，希望通過遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)對軍隊(duì)及平民的醫(yī)療救助。達(dá)芬奇機(jī)器人是目前知名度最高的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)，但是在此之前，人類早已開始并且持續(xù)探索機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)與利用。1985年Unimation Puma 560工業(yè)機(jī)器人在美國加州放射醫(yī)學(xué)中心被改進(jìn)而用于腦外科取樣實(shí)驗(yàn)，由此開創(chuàng)了機(jī)器人技術(shù)在外科領(lǐng)域應(yīng)用的先河[2]。1999年這項(xiàng)技術(shù)獲得了美國食品藥品監(jiān)督局(food and drug administration，F(xiàn)DA)的臨床應(yīng)用許可。1991年ISS(integrated surgical systems)公司推出的ROBODOC被用于膝關(guān)節(jié)外科置換手術(shù)[3]，并于2008年獲得了FDA的認(rèn)證。1992年，倫敦帝國學(xué)院(Imperial College London)開發(fā)了PROBOT手術(shù)機(jī)器人，倫敦Senthil Nathan醫(yī)生將其用于前列腺外科手術(shù)，這是世界上第一例完全機(jī)器人輔助下外科手術(shù)。1994年Computer Motion公司研發(fā)的內(nèi)鏡光學(xué)定位外科機(jī)器人系統(tǒng)AESOP用來減輕傳統(tǒng)微創(chuàng)外科持鏡醫(yī)生(護(hù)士)的繁重工作，它結(jié)合Hermes語音驅(qū)動系統(tǒng)，通過醫(yī)生的語音命令控制手術(shù)中內(nèi)窺鏡鏡頭的位置，于1994年獲得了FDA 的認(rèn)證。作為第一個(gè)被批準(zhǔn)進(jìn)入醫(yī)療市場的外科機(jī)器人系統(tǒng)，為外科機(jī)器人的臨床使用提供了可行性基礎(chǔ)。1995年Fredrick Moll等獲得了首個(gè)SRI遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)的應(yīng)用許可證，直覺外科(intuitive surgical)公司成立，微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域里最典型的代表出現(xiàn)了。1997年，Intuitive Surgical公司推出了遙控操作微創(chuàng)機(jī)器人達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)(da vinci surgical systems，DVSS)，集成了圖像導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)器人定位、遙控操作等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，為微創(chuàng)外科手術(shù)提供了一個(gè)全新、高效、精準(zhǔn)的操作平臺。1999年，computer motion公司進(jìn)一步推出了Zeus微創(chuàng)外科機(jī)器人系統(tǒng)，并于2001年進(jìn)行了首次具有真正意義的機(jī)器人遠(yuǎn)程遙控操作外科手術(shù)(在美國紐約的主治醫(yī)生為3800英里外的法國斯特拉斯堡患者實(shí)施機(jī)器人手術(shù)治療，即著名的林登伯格手術(shù))[4]。2014年intuitive surgical公司推出了新一代(第四代)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)da Vinci Xi。

我國的機(jī)器人外科系統(tǒng)研發(fā)起步較晚，但起點(diǎn)不低，更基于我國的實(shí)際現(xiàn)狀。1997年北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)和海軍總醫(yī)院聯(lián)合研發(fā)了機(jī)器人輔助無框架腦外科立體定向手術(shù)系統(tǒng)，取得了成功。該系統(tǒng)主要用于神經(jīng)外科的輔助定位及腦部標(biāo)本取樣等操作。2004年，天津大學(xué)和法國巴黎第六大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人主從操作手系統(tǒng)，目前已完成動物實(shí)驗(yàn)。2008年哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)出微創(chuàng)外科手術(shù)輔助持鏡機(jī)器人系統(tǒng)，功能上類似于美國的AESOP系統(tǒng)，但目前缺少臨床應(yīng)用的報(bào)道。2014年天津大學(xué)聯(lián)合第二炮兵總醫(yī)院在以往研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)了新一代外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)“妙手S”系統(tǒng)。

微創(chuàng)外科是外科發(fā)展的必然趨勢，機(jī)器人微創(chuàng)外科以其更精準(zhǔn)、精細(xì)的操作，使微創(chuàng)外科手術(shù)更容易實(shí)施，更具有操作性。機(jī)器人外科操作系統(tǒng)的研發(fā)歷史充分展現(xiàn)了人類對于科學(xué)進(jìn)步執(zhí)著探索和精益求精的精神，不斷借助工業(yè)化技術(shù)改善在手術(shù)操作中的手眼極限，并且將機(jī)器人輔助系統(tǒng)這項(xiàng)技術(shù)逐漸應(yīng)用到外科學(xué)各個(gè)分支中去。

2 胰十二指腸切除術(shù)(pancreaticoduodenectomy，PD)歷史回顧

PD也稱Whipple手術(shù)，是腹部外科手術(shù)中最復(fù)雜、最具挑戰(zhàn)的手術(shù)之一。自1945年Whipple[5]報(bào)道以來，Whipple手術(shù)成為胰頭癌等壺腹部周圍腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式。1953年4月浙江大學(xué)附屬醫(yī)院余文光教授率先在國內(nèi)開展胰十二指腸切除術(shù)，國內(nèi)、外的研究表明，大約60%的胰腺癌患者在確定診斷時(shí)已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，25%患者為局部晚期，不能行根治性切除術(shù)，中位生存期僅為6～9個(gè)月；能夠手術(shù)切除的僅15%，中位生存期15個(gè)月，5年生存率5%左右[6，7]，但Whipple術(shù)目前仍是根治性治療的唯一方式，并且術(shù)后并發(fā)癥多，死亡率較高。在胰腺手術(shù)并發(fā)癥中，術(shù)后胰瘺(postoperative pancreatic fistulas，POPF)仍舊是最嚴(yán)重也是最常見的并發(fā)癥，其發(fā)生率為0～25%[8～10]。知名大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)如美國麻省總醫(yī)院的報(bào)道稱其發(fā)生率仍保持在10%左右[11]。長期以來許多外科手術(shù)學(xué)家都致力于探索如何降低胰腺手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和創(chuàng)傷、減少胰腺術(shù)后并發(fā)癥、提高胰腺術(shù)后患者生活質(zhì)量。

以微創(chuàng)方式完成胰十二指腸切除手術(shù)一直是外科醫(yī)生探索的方向。自1994年Gagner等嘗試進(jìn)行了首例腹腔鏡Whipple術(shù)以來，隨著腹腔鏡技術(shù)的推廣和不斷提高，國內(nèi)外一些機(jī)構(gòu)相繼開展腹腔鏡下Whipple手術(shù)[12，13]。由于其中轉(zhuǎn)開腹率高、手術(shù)過程繁瑣、手術(shù)時(shí)間長、術(shù)后并發(fā)癥高等原因，20年來腹腔鏡Whipple手術(shù)仍未得到同行的廣泛認(rèn)可和廣泛應(yīng)用[14，15]。胰十二指腸切除等大型復(fù)雜手術(shù)的微創(chuàng)化目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)主要是由于傳統(tǒng)腹腔鏡本身的局限性，而da Vinci機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的出現(xiàn)使得這一局面得以改善。

3 機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢及其在PD的應(yīng)用

DVSS與傳統(tǒng)腹腔鏡相比具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)坐位操作，降低了手術(shù)者的勞動強(qiáng)度，使得術(shù)者可以完成更多復(fù)雜和長時(shí)間的手術(shù)；高清晰三維成像系統(tǒng)，術(shù)野被放大10～15倍，手術(shù)視覺效果更佳；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)濾除了人手的生理性顫抖，按比例縮小操作的動作幅度且操作臂沒有杠桿作用，提高了手術(shù)精確性；術(shù)者頭部離開目鏡，手術(shù)器械即被原位固定，提高了手術(shù)安全性。7個(gè)自由度的手術(shù)器械極大提高了操作的靈活性，使難度較大的縫合和(顯微)吻合操作變得簡單方便，原先腹腔鏡下高難度手術(shù)如Whipple手術(shù)等更具有可操作性。此外，手術(shù)機(jī)器人操作直觀，便于學(xué)習(xí)掌握，學(xué)習(xí)曲線比傳統(tǒng)腹腔鏡外科更短；手術(shù)適應(yīng)證更加廣泛，并且使遠(yuǎn)程手術(shù)成為可能。

Melvin等[16]首先報(bào)道使用DVSS切除胰腺尾部神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，開創(chuàng)了機(jī)器人在胰腺外科應(yīng)用的成功經(jīng)歷。Giulianotti等[17]報(bào)道8例采用DVSS行機(jī)器人輔助腹腔鏡下胰十二指腸切除術(shù)(robot-assisted laparoscopic pancreaticoduodenectomy，RLPD)，其中膽腸吻合和胃腸吻合均在體內(nèi)完成，術(shù)后1例死亡。2009年開始周寧新等[18]應(yīng)用DVSS完成國內(nèi)首批Whipple手術(shù)，并與同期完成的開腹手術(shù)患者進(jìn)行比較。近年來，陸續(xù)有在復(fù)雜胰腺手術(shù)中應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的報(bào)道，取得了滿意的效果[19，20]。Buchs等[21]對比研究了機(jī)器人輔助胰十二指腸切除術(shù)在高齡患者中的安全性，結(jié)果無明顯差異，因此，患者年齡并不是機(jī)器人輔助胰腺手術(shù)的禁忌證。周寧新等[22]在國內(nèi)率先報(bào)道機(jī)器人肝膽胰手術(shù)94例，患者術(shù)前均未經(jīng)篩選，有手術(shù)適應(yīng)證，患者及其家屬同意，即行機(jī)器人手術(shù)，其中包括肥胖的、腹部多次手術(shù)重度粘連的、高齡的患者多例，僅4例中轉(zhuǎn)開腹，其余90例均順利完成，圍手術(shù)期無死亡病例。周寧新等[23]將機(jī)器人PD術(shù)與開放PD術(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示機(jī)器人PD手術(shù)組手術(shù)時(shí)間較長，但術(shù)中出血量、住院時(shí)間、并發(fā)癥發(fā)生率均少于開放PD手術(shù)組。

機(jī)器人Whipple術(shù)中轉(zhuǎn)開腹手術(shù)率為5%～37.5%，圍手術(shù)期死亡率0～3.3%，胰瘺發(fā)生率為10%～20%，淋巴結(jié)清掃率等也與開腹手術(shù)基本相當(dāng)[23～33]。目前已報(bào)道病例數(shù)大于5例的機(jī)器人胰十二指腸切除術(shù)文獻(xiàn)總結(jié)見表1，其中大部分研究對入組病例均有所選擇?？傮w結(jié)果提示機(jī)器人胰十二指腸切除術(shù)是安全、可靠的。筆者所在科室自2009年1月以來已開展機(jī)器人外科手術(shù)367例，主要為肝膽胰手術(shù)，其中機(jī)器人Whipple術(shù)28例，總體效果良好。與腹腔鏡PD相比，機(jī)器人系統(tǒng)的三維視覺、7個(gè)自由度手術(shù)器械等使RLPD在門靜脈、脾靜脈、胰腺鉤突游離、胰腸吻合、膽腸吻合重建等方面具有明顯的優(yōu)勢。但其手術(shù)時(shí)間長、費(fèi)用高的缺點(diǎn)也很明顯。此外，目前尚缺乏隨機(jī)對照試驗(yàn)(randomized control trial，RCT)研究數(shù)據(jù)和長期隨訪研究結(jié)果。

表1 機(jī)器人Whipple手術(shù)概況

Oberholzer等[34]成功地應(yīng)用DVSS為一例活體供體行胰尾部和腎臟切取，這對于活體移植非常重要，因?yàn)樾∏锌诤突謴?fù)快將可能使更多的人愿意捐獻(xiàn)器官。此外，機(jī)器人輔助下PD聯(lián)合血管切除[35]、全胰切除術(shù)已有報(bào)道[36，37]?？傊?，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)腹腔鏡在視野、操作器械靈活性等方面的局限性[38，39]，拓展了腔鏡外科向?qū)嵱?、疑難、高危的大型手術(shù)延伸發(fā)展，使未來微創(chuàng)外科的覆蓋領(lǐng)域更廣泛全面[40]。

4 機(jī)器人外科的未來

“偉大的切口瘢痕代表著偉大的外科醫(yī)生”將成為歷史，微創(chuàng)下的復(fù)雜大型手術(shù)已成為外科醫(yī)師新的追求。機(jī)器人外科是微創(chuàng)外科的發(fā)展，是外科學(xué)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、生物制造技術(shù)等多種技術(shù)的完美融合，是外科發(fā)展史上又一個(gè)里程碑式的飛躍。傳統(tǒng)腹腔鏡二維平面視野下“筷子”式手術(shù)操作的限制，已成為傳統(tǒng)微創(chuàng)外科發(fā)展的“瓶頸”，具有三維立體成像及7個(gè)自由度內(nèi)腕(EndoWrist)的主-從式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)腹腔鏡外科的面貌。在手術(shù)機(jī)器人的輔助下，已經(jīng)為數(shù)千公里之外的患者成功地施行膽囊切除術(shù)，標(biāo)志一個(gè)新時(shí)代的開始，其核心內(nèi)容是計(jì)算機(jī)操控下的虛擬現(xiàn)實(shí)、三維重建、遠(yuǎn)距離操縱的微創(chuàng)外科時(shí)代。機(jī)器人外科目前還只是初期發(fā)展階段，但從目前的臨床應(yīng)用結(jié)果分析，有一點(diǎn)已經(jīng)被證明了，就是它突破了現(xiàn)有腹腔鏡技術(shù)的難點(diǎn)和瓶頸，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，使微創(chuàng)外科技術(shù)向更高難、復(fù)雜手術(shù)邁進(jìn)。

機(jī)器人外科是外科史上的偉大進(jìn)步，是微創(chuàng)外科向大型疑難手術(shù)拓展的新途徑，是工業(yè)化、信息化科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)完美融合的疾病診療新模式；這一新型外科診療模式，會讓外科醫(yī)生從單純復(fù)制傳統(tǒng)經(jīng)典外科手術(shù)的模式中走出來，利用先進(jìn)的影像技術(shù)及多元化立體視覺啟發(fā)，走出一條全新的機(jī)器人外科微觀手術(shù)路徑與模式。

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Application and prospect of robotics in pancreaticoduodenectomy

LIAi-min，ZHOUNing-xin

(DepartmentofHepatobiliarySurgery，TheSecondArtilleryGeneralHospitalofChinesePeople’sLiberationArmy，Beijing100088，China)

ZHOUNing-xin

The minimally invasive surgery has vigorously developed since the concept was born in 1984.However，the laparoscopic surgery，as representative of minimally invasive surgery，is difficult to complete large complicated operations such as pancreaticoduodenectomy because of its intrinsic technique bottleneck.With the progress of industrialization and information technology，the robotic surgical system was emerged.Currently，the system has been gradually applied to cardiothoracic surgery，general surgery，gynecological surgery，orthopedic surgery and neurosurgery.In this paper，the authors reviewed the history and application of robotic surgery in pancreaticoduodenectomy，and make an outlook for the technique.

Robotic Surgery；Laparoscopy；Pancreaticoduodenectomy

周寧新，男，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。國際臨床機(jī)器人外科學(xué)會創(chuàng)始委員兼中國區(qū)主席，國際肝膽胰協(xié)會和國際消化外科學(xué)會會員，美國國際機(jī)器人外科學(xué)會創(chuàng)始委員，美國腫瘤外科協(xié)會會員，國家自然基金委員會二審專家組成員，中華醫(yī)學(xué)會外科學(xué)會機(jī)器人外科學(xué)組主任委員，中華醫(yī)學(xué)會外科學(xué)會膽道外科學(xué)組副主任委員，中國抗癌協(xié)會膽道腫瘤專業(yè)委員會副主任委員，全軍肝膽外科學(xué)組常委，全軍醫(yī)學(xué)專業(yè)評審專家組成員，中央和軍委保健局會診專家。主要研究方向：肝門部或高位膽管的復(fù)雜疑難膽道疾病、多次術(shù)后的疑難肝膽胰疾病，在肝移植及活體肝移植、腹腔鏡微創(chuàng)外科技術(shù)在腹部外科的應(yīng)用均為國內(nèi)領(lǐng)先水平，并在國內(nèi)率先開展了達(dá)芬奇機(jī)器人對肝膽胰復(fù)雜手術(shù)。

R656.6；R657.5

A

1672-6170(2015)01-0001-04

2014-10-27)