王福奇,楊帥璽,袁維堂

鄭州大學第一附屬醫(yī)院結直腸肛門外科 鄭州 450052

2000年6月，達芬奇機器人手術系統(tǒng)被美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批準用于外科手術，目前已在心胸外科、普通外科、泌尿外科、婦科等多個領域廣泛應用。機器人手術系統(tǒng)這一里程碑式的技術使外科手術發(fā)展到可遠程操控的模式。 中國大陸2008年7月開展了首例機器人手術，之后這一微創(chuàng)技術得到迅速發(fā)展，中國大陸已是全球手術數(shù)量和質量提升速度最快的地區(qū)之一。機器人手術系統(tǒng)具有可在狹小空間內操作的優(yōu)勢，在普外科領域多應用于肝、膽、胰腺、結直腸腫瘤手術。鄭州大學第一附屬醫(yī)院2013年引進達芬奇機器人手術系統(tǒng)，我科自2014年10月開展首例機器人手術以來，已完成了500余例手術，其中大部分是結直腸腫瘤手術。本文結合自身的經(jīng)驗和文獻，從機器人手術的特點、手術方式的創(chuàng)新、手術安全性和有效性等方面，對機器人微創(chuàng)技術在結直腸腫瘤手術中的應用進行了總結，對結直腸腫瘤領域機器人手術的應用前景進行了展望。

1 機器人手術系統(tǒng)的構成和特點

1.1機器人手術系統(tǒng)的基本組成機器人手術系統(tǒng)從整體結構來說，分為三部分(圖1)。第一是操作控制臺，其是機器人手術系統(tǒng)的核心組件，主要由計算機系統(tǒng)、操作手柄和輸入、輸出設備等組成，是外科醫(yī)生進行遠程手術操作的控制平臺。第二是多自由度的機械手臂，通常有4個具有7個自由度的機械手臂，包括3個操作機械手臂和1個腹腔鏡控制手臂。機械手臂經(jīng)光纖傳輸系統(tǒng)接收操作控制臺的信號，經(jīng)計算機智能分析、加工、處理后，轉化成穩(wěn)定精準的手術操作動作。第三是高清三維影像系統(tǒng)，術者可利用操作臺左右眼視角圖像形成三維立體高清手術視野，不僅可以獲得類似開腹的直觀視覺，還可以在保證高清的基礎上縮放手術視野。

1.2機器人手術系統(tǒng)的操作流程手術開始前，醫(yī)生通過機器人控制監(jiān)視器設置手術器械動作的幅度、張開角度，器械閉合后鎖定參數(shù)及操作機械手臂的活動范圍等。系統(tǒng)設置完成以后，醫(yī)生坐于遠離手術臺的操作控制臺，在實時三維高清圖像的協(xié)助下操縱手柄，同步控制操作機械手臂進行微創(chuàng)手術[1]。

1.3機器人手術系統(tǒng)的特點相比于傳統(tǒng)的開腹手術，機器人微創(chuàng)技術具備腹腔鏡手術的諸多優(yōu)點，如創(chuàng)傷小、康復時間短、并發(fā)癥少等。與傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)技術相比，機器人手術系統(tǒng)也具有鮮明的優(yōu)勢。①手術視野優(yōu)勢：相比于腹腔鏡的平面視野，機器人手術系統(tǒng)特有的同步三維高清成像可獲得開腹手術般直觀的視覺感受，便于術中操作和定位；在保證高清的前提下?lián)碛?0～15倍的圖像放大功能，同時可靈活切換視野角度，提高術者手術精準度，便于精細操作[2]。②操作優(yōu)勢：機器人仿真機械手腕經(jīng)計算機智能分析，可過濾人手自然顫動。機械手臂可進行7個自由度的轉動，較人手操作更加靈活、多變和精準，可在狹小空間內完成復雜操作，幫助外科大夫完成高難度手術。機械手腕配有多種手術器械，可滿足多種操作需要[3-4]。③術者手術優(yōu)勢(圖1)：機器人微創(chuàng)手術打破了傳統(tǒng)的手術模式，外科醫(yī)生無需無菌操作，可在遠離手術臺的相對輕松寬敞的環(huán)境中坐位完成手術，減少了醫(yī)生的體力消耗，有利于完成復雜的長耗時手術[5]。④遠程優(yōu)勢：機器人操作系統(tǒng)的誕生使手術會診進入到遠程操控時代，通過光纜同步傳播手術圖像以及操作信號，主刀醫(yī)師可遠程控制機械進行手術。

圖1 機器人手術系統(tǒng)的基本組成(左)及操作(右)

2 機器人微創(chuàng)技術在結直腸惡性腫瘤中的應用

隨著腹腔鏡技術的普及，以傳統(tǒng)腹腔鏡為代表的微創(chuàng)理念已在結直腸腫瘤手術領域得到廣泛認可。機器人微創(chuàng)技術具有更高的穩(wěn)定性和靈活性，在結直腸癌，尤其是低位直腸癌手術中有著獨特的優(yōu)勢。

2.1機器人手術的圍術期安全性圍術期并發(fā)癥是影響結直腸癌患者手術效果的重要因素。多項研究[6-8]結果顯示，機器人微創(chuàng)技術用于結直腸腫瘤手術是安全可行的，手術的創(chuàng)傷性更小，術中出血量比傳統(tǒng)腹腔鏡手術更少[9-11]。Mirnezami等[12]認為，雖然結直腸腫瘤機器人手術時間更長，費用更高，但能夠減少住院時間、術中失血量和中轉開腹率。一項有關結直腸癌手術的大樣本研究[13]結果顯示，機器人輔助手術的中轉開腹率低于腹腔鏡。Wilkie等[14]對213例擇期結直腸癌手術(機器人手術59例，腹腔鏡手術154例)的資料進行了回顧，結果顯示，與腹腔鏡手術相比，機器人手術的手術時間和住院時間更長，重癥監(jiān)護更頻繁，耗材成本更高，但是手術的安全性更高。Cui等[15]的研究結果顯示，相對于腹腔鏡，機器人微創(chuàng)技術應用于直腸癌保留括約肌手術中失血量更小，轉化率更低，住院時間更短，術后并發(fā)癥更少。Lee等[16]的研究結果顯示，在括約肌間切除術中，機器人手術和腹腔鏡手術的血液流失率分別為1.31%、5.59%，失血量分別為(137.2±79.2)、(173.6±95.6) mL,機器人手術的血液流失率和失血量低于腹腔鏡手術。Xu等[17]關于機器人與腹腔鏡右半結腸切除術的薈萃分析結果顯示，機器人手術時間較長，但總體并發(fā)癥發(fā)生率較低，腸功能恢復也較快，失血更少。Zarak等[18]、Solaini等[19]的研究證實，與腹腔鏡手術相比，接受機器人右半結腸切除術的患者腸道功能恢復得更快。Zhu等[6]對284例接受結直腸癌根治術患者的手術資料進行了回顧，其中機器人手術104例，傳統(tǒng)腹腔鏡手術180例；機器人手術組術后腸道通氣時間更短。Esen等[20]認為，對于肥胖的結直腸腫瘤患者，因骨盆操作空間有限，腹腔鏡輔助下直腸癌根治術的操作難度較大；機器人手術系統(tǒng)由于可以在狹小空間和角度中完成精細操作，在肥胖結直腸惡性腫瘤患者全直腸系膜切除術中具有更大的優(yōu)勢。而Bayraktar等[21]對比了肥胖和非肥胖直腸癌患者機器人輔助下直腸癌根治術的資料，結果顯示兩組手術具有同樣的安全性和有效性。張海榮等[22]對腹腔鏡和機器人輔助下直腸癌根治術的資料進行了對比，與腹腔鏡手術比較,機器人手術的術中出血量更少[(100.3±43.7) mLvs(150.3±68.2) mL],首次排氣時間更早[(49.3±12.4) hvs(58.6±12.5) h]，尿管拔除時間更早[(3.0±0.7) dvs(4.8±0.9) d],但手術時間偏長[(217.3±57.8) minvs(187.9±23.1) min]。

2.2機器人手術的有效性結直腸癌具有高度侵襲和快速轉移性，腫瘤根治性切除是治療的關鍵，因此正確客觀地評價機器人微創(chuàng)輔助下結直腸癌的根治性是推廣機器人手術的必要前提。Kim等[23]的資料顯示，在腫瘤根治切除方面，機器人手術的淋巴結檢出率、遠端切緣陽性率、局部復發(fā)率和患者長期生存率方面與傳統(tǒng)腹腔鏡、開腹手術相近，在降低環(huán)周切緣陽性率方面具有優(yōu)勢。資料[24-26]顯示，對于局部晚期行擴大根治術和側方清掃的病例，機器人手術能夠達到良好的效果(圖2)，5 a局部復發(fā)率為 3.6%。Fransgaard等[13]報道應用機器人輔助下直腸癌根治切除術706例，獲得了與腹腔鏡手術相同的R0切除率。一項前瞻性多中心研究[27]證實，50例接受機器人輔助下直腸癌根治術的患者均達到了根治性切除標準。Park等[28]的研究結果顯示，133例接受機器人微創(chuàng)手術的直腸癌低位前切除術患者，生存率和局部復發(fā)率與84例腹腔鏡手術者相近。一項大規(guī)模的研究[29]結果顯示，傳統(tǒng)腹腔鏡和機器人輔助結直腸癌根治切除術的術后無病生存率差異并無統(tǒng)計學意義。近來Polat等[30]的研究納入了378例Ⅰ～Ⅲ期結直腸癌患者，其中206例(129例結腸癌和77例直腸癌)行機器人手術，172例(138例結腸癌和34例直腸癌)行傳統(tǒng)腹腔鏡手術；結果兩組患者的術后轉移率、生存率、手術時間、住院時間和嚴重術后并發(fā)癥發(fā)生率差異均無統(tǒng)計學意義。ACS-NSQIP數(shù)據(jù)庫中的資料[31]顯示，在基于傾向性評分匹配的分組基礎上，機器人、腹腔鏡和開放性直腸癌切除術在環(huán)切緣陽性或平均淋巴結清掃方面差異無統(tǒng)計學意義。同時，也有多項研究[32-34]結果顯示機器人手術能夠降低直腸癌切除術環(huán)周切緣陽性率。Spinoglio等[35]比較了機器人與腹腔鏡右半結腸切除術患者(每組101例)的5 a總生存期和無病生存期,結果差異并無統(tǒng)計學意義。綜合來看，機器人手術系統(tǒng)在結直腸惡性腫瘤手術的安全性和效果上與傳統(tǒng)開腹手術和腹腔鏡手術相當，甚至在減少出血量、加速康復方面更具優(yōu)勢。

圖2 側方淋巴結清掃

2.3機器人微創(chuàng)手術盆腔植物神經(jīng)的保護作用近年來，結直腸腫瘤的診療技術不斷革新，患者的生存率和生存時間顯著改善，如何最大程度減少手術并發(fā)癥、改善患者生活質量是后續(xù)治療的關鍵。結直腸癌根治術中大范圍的淋巴結清掃及全直腸系膜的切除可損傷盆腔植物神經(jīng)，嚴重影響患者的泌尿生殖功能。機器人微創(chuàng)技術的精細操作，可在保證腫瘤根治切除的前提下，最大程度地保護患者(尤其是低位直腸癌患者)的盆底自主神經(jīng)和輸尿管，大大提高了直腸癌患者的保肛率，有效地保護了盆腔植物神經(jīng)[9，36]。 盆腔自主神經(jīng)是由交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)纖維組成的混合神經(jīng)叢(圖3)。交感神經(jīng)腹主動脈叢下行至腸系膜下動脈根部形成腸系膜下叢，其部分纖維下行形成上腹下叢，上腹下叢約在骶骨岬水平分為左、右腹下神經(jīng)，此神經(jīng)受損易引起射精功能障礙。來自骶2～骶4前支的盆腔內臟神經(jīng)匯合腹下神經(jīng)形成下腹下叢，此段神經(jīng)損傷容易引起陰莖勃起功能障礙[37]。不難發(fā)現(xiàn)，直腸癌根治術中在腸系膜下動脈根部、骶骨岬前方、直腸側韌帶處、直腸前間隙及鄧氏筋膜與前列腺的分離處最容易損傷盆腔自主神經(jīng)[37]。

圖3 腸系膜下叢(A)和腹下神經(jīng)(B)

與腹腔鏡手術相比，機器人手術系統(tǒng)提供了10～15倍的視野放大，視野更清晰，可精確定位自主神經(jīng)，在骨盆狹小空間內游離組織時避免損傷神經(jīng)，從而減少術后并發(fā)癥的發(fā)生，改善患者生活質量。有研究者[3]對直腸癌根治術的患者行前列腺功能以及勃起功能評分，結果顯示，機器人組患者排尿功能和性功能恢復速度優(yōu)于腹腔鏡組。Park等[38]的回顧性研究結果顯示，機器人輔助直腸癌根治術患者術后3個月和6個月性功能改善較腹腔鏡患者更顯著。其他類似的研究[39-40]也顯示，機器人全直腸系膜切除術患者術后勃起功能障礙的發(fā)生率有所降低。Kim等[41]評估了直腸癌根治術患者的術后排尿功能，與傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(n=30)相比，機器人手術(n=39)組術后3個月排尿功能即可恢復，但是1 a后兩組排尿功能沒有明顯差異。有研究者[38-39]發(fā)現(xiàn)，機器人直腸癌根治切除術組患者術后3個月時國際前列腺癥狀評分低于腹腔鏡組，但術后6個月和12個月時兩組無明顯差異，說明機器人手術能夠改善患者早期前列腺功能。此外，Li等[42]的研究發(fā)現(xiàn)機器人手術可以降低尿潴留發(fā)生率。然而，很少有研究評估機器人與腹腔鏡直腸癌根治切除術對女性性功能障礙的影響。

3 機器人微創(chuàng)技術在結直腸腫瘤領域應用的拓展及前景

在結直腸外科領域，機器人手術最先應用于直腸癌手術，隨著機器人手術系統(tǒng)的改進和技術的成熟，機器人手術逐漸應用于左半結腸、右半結腸和全結腸手術。利用機器人操作靈活性的優(yōu)勢，術者可以順利完成各種縫合，如荷包縫合、腸吻合等。另外微創(chuàng)技術的應用使得消化管重建可以在腹腔內完成，若切除標本自陰道等自然腔道取出，機器人下縫合陰道切口非常容易，這樣可以做到腹部無輔助切口，獲得更微創(chuàng)、更美觀的效果。近幾年來作者拓展了機器人手術，相繼開展了機器人直腸脫垂懸吊術、盆腔臟器懸吊術、盆底加固術、骶前腫瘤切除術等(圖4)。

A：切除的標本；B:腹部無切口

在結直腸外科領域，隨著機器人微創(chuàng)手術系統(tǒng)的日漸完善，機器人手術的推廣應用是精準外科未來的發(fā)展趨勢。機器人手術系統(tǒng)一個最大的優(yōu)勢，就是能在狹小的操作空間中進行靈活的操作，可以更精確地進行組織分離和縫合，有效地降低術中組織損傷，有助于患者的術后快速康復[43]。當然，任何事物都具有兩面性。機器人微創(chuàng)手術存在其自身的缺點。首先，機器人手術費用高昂，系統(tǒng)維護費用也很高，這給機器人手術系統(tǒng)的普及帶來一定困難。其次，因外科醫(yī)生沒有與人體組織直接接觸，主刀醫(yī)生失去了觸覺反饋，不能直觀地感受病變組織的質地、大小等特征。此外，盡管目前應用的機器人手術系統(tǒng)(如達芬奇手術機器人)具備一定的操控性和靈活性，但距臨床的實際需要還有一定距離，還需要進一步改進和完善。最后，關于機器人手術的大型循證醫(yī)學證據(jù)仍然比較匱乏，機器人手術的遠期療效仍待進一步隨訪。

展望未來，隨著科技進步，機器人手術系統(tǒng)將會更靈活、更精巧、更智能、更易操控，預期在不遠的將來，大部分外科手術將在機器人輔助下完成。隨著5G信息技術的發(fā)展，機器人微創(chuàng)技術遠程醫(yī)療的應用前景將更加廣闊。地震、海嘯等災難救援，戰(zhàn)爭醫(yī)療，偏遠地區(qū)遠程醫(yī)療協(xié)助等都將成為可能。