梁朝朝 邰勝

1安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科 230022 合肥2安徽醫(yī)科大學(xué)泌尿外科研究所

專 家 論 壇

機器人腹腔鏡技術(shù)現(xiàn)狀與未來

梁朝朝1, 2邰勝1, 2

1安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科 230022 合肥2安徽醫(yī)科大學(xué)泌尿外科研究所

機器人手術(shù)系統(tǒng)超越了傳統(tǒng)外科與腹腔鏡技術(shù)的局限性，其卓越的三維視野及其更好的靈巧性，能夠完全完成更精細和負責的操作；本文對機器人腹腔鏡的現(xiàn)狀、優(yōu)勢與不足、未來發(fā)展作相關(guān)論述。

機器人腹腔鏡；現(xiàn)狀；未來

傳統(tǒng)的外科治療是通過開放手術(shù)完成的，腹腔鏡和機器人輔助腹腔鏡通過器械技術(shù)使手術(shù)微創(chuàng)化。腹腔鏡可以使切口縮小達到極限，在視頻設(shè)備輔助下，外科手術(shù)操作部位可以盡量清晰地顯露。但傳統(tǒng)腹腔鏡也存在著許多不足，如鏡頭的不穩(wěn)定性；視野是二維空間，沒有立體感；直器械自由度較??；不符合術(shù)者人體工程學(xué)標準等[1]。

機器人手術(shù)系統(tǒng)在外科手術(shù)的臨床運用，使手術(shù)的微創(chuàng)化程度進一步加深，克服了傳統(tǒng)腹腔鏡的不足，使微創(chuàng)手術(shù)更加完美[2, 3]。機器人技術(shù)的發(fā)展直接推動外科手術(shù)模式產(chǎn)生革命性的變化，同時本身也在經(jīng)歷不斷改良的過程。微創(chuàng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)是集臨床醫(yī)學(xué)、生物工程學(xué)及人工智能技術(shù)等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域，已經(jīng)成為國際機器人領(lǐng)域的一個研究熱點，并已經(jīng)顯示出良好的應(yīng)用前景和社會價值[4～6]。本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)工程技術(shù)與臨床研究，就機器人腹腔鏡的現(xiàn)狀、優(yōu)勢與不足和發(fā)展趨勢進行簡要概述。

1 機器人腹腔鏡現(xiàn)狀

da Vinci手術(shù)機器人的設(shè)計初衷是實現(xiàn)心胸外科手術(shù)的微創(chuàng)化，但其在泌尿外科的臨床中被廣泛應(yīng)用，尤其是在根治性前列腺切除術(shù)、腎臟部分切除術(shù)、腎盂輸尿管成型術(shù)等運用方面，使得da Vinci手術(shù)系統(tǒng)在全球得以普及，從而促進了手術(shù)機器人系統(tǒng)在微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用和發(fā)展[7～9]。以da Vinci系統(tǒng)為代表的微創(chuàng)外科手術(shù)機器人已在多種臨床專業(yè)科室得以應(yīng)用，但其與常規(guī)開放手術(shù)和腹腔鏡手術(shù)相比，缺乏前瞻、隨機的臨床研究，就優(yōu)劣尚無定論。醫(yī)院對于復(fù)雜、技術(shù)困難的手術(shù)還是首選傳統(tǒng)手術(shù)方式。在手術(shù)適應(yīng)證方面，機器人手術(shù)系統(tǒng)也不是唯一的選擇[1, 8, 10]。此外，雖然目前多個國家在不同領(lǐng)域開展了機器人手術(shù)治療，但迄今為止尚未見有國家級醫(yī)療機構(gòu)發(fā)布相關(guān)的臨床應(yīng)用指南[10]。

2 機器人腹腔鏡優(yōu)勢與不足

目前全世界臨床應(yīng)用最多的即為da Vinci S 微創(chuàng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)，其包括三個主要部分：醫(yī)生控制臺、手術(shù)車和影像處理系統(tǒng)。其中機器人手臂的"內(nèi)手腕"系統(tǒng)能提供7個自由度的活動范圍，即常規(guī)器械的5個自由度和關(guān)節(jié)腕左右、上下方向的2個自由度。機器人手術(shù)系統(tǒng)為外科醫(yī)生提供了超越人手和普通腹腔鏡器械所能達到的更好靈活性、精確性及可操控性[11]。機器人手術(shù)系統(tǒng)提供高清三維手術(shù)視野，可濾除人手自然震顫，利用微型手術(shù)器械上的內(nèi)手腕系統(tǒng)，在狹小手術(shù)范圍內(nèi)提供超越人手的多自由度和靈活性，擴展了外科醫(yī)生的穩(wěn)定操作能力，提高了手術(shù)精度和安全性，且出血及術(shù)中輸血量更少，住院時間更短，從而超越普通腹腔鏡的微創(chuàng)技術(shù)[4, 11]。

即使機器人手術(shù)系統(tǒng)已在全球迅速廣泛普及，但其仍有一些有待解決的問題。如觸覺反饋缺乏，手術(shù)醫(yī)生只能通過視覺信息反饋彌補觸覺反饋的不足，這就要求術(shù)者必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和熟悉操作過程；再例如，因為設(shè)備體積龐大，系統(tǒng)安裝較長、調(diào)試復(fù)雜，如果在使用過程中發(fā)生各種可能的機電故障，則需要及時改成常規(guī)手術(shù)繼續(xù)進行；又例如，術(shù)前系統(tǒng)準備及術(shù)中更換器械操作時間會較長，需要機器人手術(shù)醫(yī)療小組與機器人系統(tǒng)長期磨合[1]。

以上所述系統(tǒng)的局限性，導(dǎo)致已適應(yīng)使用普通腹腔鏡手術(shù)的醫(yī)生，不愿意浪費更多的時間學(xué)習(xí)新設(shè)備，或不愿意首選機器人系統(tǒng)進行相關(guān)手術(shù)，從而對其使用率造成一定的影響。此外，機器人系統(tǒng)設(shè)備購置成本、維修保養(yǎng)、手術(shù)耗材及培訓(xùn)費用均高昂，其原因通常被認為是生產(chǎn)商通過收購競爭對手和專利保護等相關(guān)手段在這一領(lǐng)域形成新壟斷所致，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[12]。

3 機器人腹腔鏡未來

3.1 輕便化

機器人手術(shù)系統(tǒng)由醫(yī)生控制臺、手術(shù)車和影像處理系統(tǒng)組成，該手術(shù)系統(tǒng)體積較大，需要較大的手術(shù)設(shè)備空間。機器人技術(shù)的微型化也是目前手術(shù)設(shè)備研發(fā)的主題。手術(shù)機器人的小型化較原有龐大復(fù)雜的手術(shù)系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢，更容易操控、適用的環(huán)境也更多。例如，美國華盛頓大學(xué)研究小組開發(fā)出一款較小的手術(shù)機器人系統(tǒng)，可固定在患者身上并進行遠程控制[13]。目前，在我國絕大多數(shù)醫(yī)院手術(shù)室空間相對較小，研發(fā)出體積較小、易于搬運、輕便化的機器人手術(shù)系統(tǒng)必將推動機器人腹腔鏡的推廣及普及。

3.2 可視觸覺傳感技術(shù)

觸覺是醫(yī)生獲取組織及疾病信息的一種僅次于視覺的重要知覺形式，是機器人實現(xiàn)與手術(shù)部位直接作用的必須媒介。與視覺不同，觸覺本身有很強的敏感能力，可直接感知靶病灶及術(shù)野周圍組織等多種性質(zhì)特征，因此觸覺不僅僅只是視覺的一種補充。相關(guān)研究機構(gòu)已研發(fā)出可視化觸覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)在手術(shù)縫合打結(jié)期間，通過顯示器向外科醫(yī)生發(fā)送所觀察的觸覺信息。例如，彩色顯示條位于機器手前端的圖像旁，紅色表示過大力量(如縫合線可能會被拉斷)，而綠色及黃色表示恰當適度的拉線力度[14]。目前現(xiàn)有的微創(chuàng)外科手術(shù)機器人系統(tǒng)無觸覺反饋，需要外科醫(yī)生、工程師和神經(jīng)科學(xué)家通力合作，創(chuàng)造出新的主動觸覺反饋系統(tǒng)，以解決觸覺反饋缺少的問題[15, 16]。我們在手術(shù)中發(fā)現(xiàn)，機器人手術(shù)系統(tǒng)的觸覺反饋對于手術(shù)關(guān)鍵步驟有著重要作用。如在前列腺癌根治術(shù)時對前列腺尖部背深靜脈復(fù)合體的縫扎、在腎部分切除術(shù)時對腎臟的縫合，如果縫合時拉線、打結(jié)時力量過大可能造成縫線斷裂；如力量多小可能造成縫合打結(jié)不牢靠，造成術(shù)中出血可能。因此，機器人腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)的可視觸覺傳感技術(shù)對于機器人手術(shù)的安全性、有效性至關(guān)重要。

3.3 智能化

機器人技術(shù)是智能技術(shù)，智能性是機器人的核心，這也是機器人之所以能夠稱之為“人”的主要原因。同時，智能性也是機器人技術(shù)的難點，盡管目前人工智能技術(shù)已經(jīng)獲得了較大的突破，但相對于人的智能而言，機器人還十分笨拙、智能度很低，尚需改進[17]。微創(chuàng)外科手術(shù)機器人目前僅僅為外科醫(yī)生手的延伸，智能化程度較低。隨著各領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的整合集成，未來的微創(chuàng)外科手術(shù)機器人可能會具有人機交互功能、危險動作預(yù)警、思維控制操作等等高端智能化功能。例如我們在泌尿系結(jié)石治療過程中尤其是在輸尿管軟鏡碎石過程中碎石如何將粉末化的結(jié)石排出體外；在微創(chuàng)腫瘤的治療過程中如何能真真徹底的做到細胞水平的無瘤根治。隨著智能化機器人腹腔鏡系統(tǒng)的出現(xiàn)，其發(fā)展趨勢是微型智能化機器人進行相關(guān)手術(shù)，如智能化微型機器人進入泌尿系集合系統(tǒng)內(nèi)進行碎石后再將結(jié)石運輸出體外；智能化微型機器人在腫瘤細胞層面進行腫瘤根治術(shù)。

3.4 經(jīng)濟化

機器人手術(shù)系統(tǒng)其機械臂保護套及其機械臂費用均較高，同時其機械臂上器械有記憶功能，使用10次后系統(tǒng)自動鎖死，目前我國機器人手術(shù)系統(tǒng)均為國外進口，國內(nèi)尚無自主研發(fā)機器人手術(shù)系統(tǒng)，使得機器人手術(shù)費用較普通腹腔鏡手術(shù)及傳統(tǒng)開放手術(shù)均較高[6, 18, 19]。目前，我國自主的機器人手術(shù)系統(tǒng)正在研發(fā)中，隨著我們自主機器人手術(shù)系統(tǒng)研發(fā)及投入使用，必將使機器人手術(shù)費用大大降低，機器人手術(shù)系統(tǒng)會逐漸普及，越來越多的外科醫(yī)生將使用機器人手術(shù)系統(tǒng)開展相關(guān)外科手術(shù)。

4 總結(jié)

機器人技術(shù)的外科運用對傳統(tǒng)手術(shù)操作進行了革新，并將會成為主流。雖然進口機器人手術(shù)系統(tǒng)的昂貴價格限制了其在國內(nèi)的廣泛開展，但從衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)角度來看，機器人手術(shù)的精確性使患者術(shù)后恢復(fù)較快，能夠早日投入工作，并通過更為優(yōu)秀的組織結(jié)構(gòu)重建或更高的腫瘤控制率，降低患者術(shù)后復(fù)發(fā)可能性，延緩或消除進一步手術(shù)或放化療的必要，從而降低后續(xù)的醫(yī)療支出。隨著科技的進步以及具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的機器人手術(shù)系統(tǒng)的出現(xiàn)，會讓更多患者享受這一先進的醫(yī)療技術(shù)。

機器人手術(shù)是傳統(tǒng)外科及腹腔鏡為代表的微創(chuàng)外科技術(shù)的進一步發(fā)展和挑戰(zhàn)，它標志人類將要進入一個嶄新的醫(yī)學(xué)時代，必將開創(chuàng)一個微創(chuàng)手術(shù)的新天地。

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Current status and future perspective of the robotic assisted laparoscopic technique

LiangChaozhao1, 2TaiSheng1, 2

(1Department of Urology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230022, China;2Urological Institute of Anhui Medical University)

Corresponding author: Liang Chaozhao, liang_zhaozhao@163.com

The advent of robotic-assisted laparoscopic techniques, with advantages of improved 3D visualization of the operative field and increased dexterity allowing more precise and complicated procedure, overcomes the limitations. The current status, advantages and disadvantages, future perspectives of robotic-assisted laparoscopy are reviewed.

robotic-assisted laparoscopy; current status; future perspective

梁朝朝，liang_chaozhao@163.com

2016-10-06

R69

C

10.19558/j.cnki.10-1020/r.2017.01.001