【提要】机器人辅助外科手术系统作为最先进的外科手术系统广受关注。本文介绍了机器人外科手术辅助系统的历史、优势和存在的问题，并将此项技术与传统手术方法和腹腔镜手术方法进行了比较，展示了机器人外科手术辅助系统在全球及国内的应用现状，也对它的发展前景作了进一步的评估。

   【关键词】机器人辅助外科手术系统；微创手术；腹腔镜

    机器人辅助外科手术系统是结合尖端自动化机械技术、远程通讯技术和计算机技术研发出来的最先进的外科手术系统。它使腔镜微创技术向前迈进了一大步，使高难度复杂手术的微创治疗成为可能。近年来，此技术在全球各地迅速开展，在越来越多的外科国际会议上，机器人外科已经占据一席之地，而且成为热议的主题。本文就此进行多方位、多角度的论述。

    一、机器人外科手术辅助系统的历史

    世界上第一台应用于临床的机器人辅助系统是美国M o t i o n电脑(C o mp u t e r M o t i o n，S a n t a B a r b a—r a，C A)研发的伊索(A E S O P)机器人。该系统于1 9 9 3年1 2月经美国F D A批准开始应用于临床外科手术。伊索的机器臂可替代腹腔镜手术时的扶镜助手，不仅减少了手术人员，还使手术图像更稳定、更易于自主调节。早期伊索1 0 0 0系统是术者通过手或脚踏板操控内镜的，1 9 9 6年的伊索2 0 0 0系统则是通过术者头戴式麦克风，由术者发出系统提供的指令来进行声控调节的。除机械手扶镜外，伊索系统的其他部分与一般的腔镜相同。此后，美国Mo t i o n电脑公司在伊索的基础上，开发出具有手术操作臂的宙斯(Z e u s)机器人手术系统。术者可在控制台前面对监视器，通过偏振眼镜获得3 D视觉效果。而美国直觉外科公司(I n t u i t i v e S u r g i c a l I n c)研发的达芬奇(D a V i n c i)机器人手术辅助系统是第一个使用机械手替代主刀医师的机器人辅助手术系统，也是真正意义上的机器人手术系统。之所以命名为达芬奇机器人，则是因为达芬奇不仅是意大利文艺复兴时期著名的画家，同时他还是一位著名的医学家，更是世界上第一个机器人的发明者。

    二、达芬奇机器人手术辅助系统

    虽然三种机器人手术辅助系统都先后通过美国F D A认证，但目前生产伊索和宙斯系统M o t i o n电脑公司已经被生产达芬奇系统的直觉外科公司收购，因此目前在全球各大医疗中心广泛使用的大多是达芬奇机器人手术辅助系统。

    达芬奇手术机器人辅助系统的核心设计理念源于美国军方和美国太空总署(N A S A)的研究项目。美国直觉外科公司于1 9 9 9年开发出了第一台达芬奇标准型手术机器人，2 0 0 0年通过美国F D A批准并获得了相应的证书，开始在美国销售和使用。2 0 0 7年在原有基础上做了部分改进，开发出了达芬奇S(d a V i n c i S)系统。此后，达芬奇机器人辅助手术系统得到了迅速推广。目前的最新型号为达芬奇S i。

    达芬奇S机器人辅助系统由三部分组成：(1)主刀医生操作系统；(2)床旁机械臂系统，共有4个臂，包括3个器械臂和1个镜头臂；(3)高清三维视频成像系统。

    三、机器人辅助手术的优势和存在的问题

高清三维视觉是其最大的亮点，可为主刀医生提供了一个如同开放直视效果一样的高清三维手术视野。其使用的一支高分辨双镜头三晶片立体摄像镜，通过成像系统形成三维高清图像，实现了真正的三维影像和高分辨率。其镜下图像可进行数字放大，超越了常规手术肉眼所见的局限。

仿人手操作系统是通过精致的E n d o Wr i s t。手术器械，以7个自由度来模拟人手腕的灵活操作。其操作不但完全达到甚至超过了人手的灵活度和精确度，同时又可在不便于人手操作的狭小空间进行精细的手术操作。此外，系统滤除了人手可能产生的颤动，增加了操作的精确性和平稳性。

    机器人辅助手术系统改变了传统的手术操作模式。提到外科手术机器人，没有接触过的人都会理解为是由机器人代替外科医生进行程序化操作。然而实际上仍然是由有经验的外科医生完成的。无论是开腹手术还是腔镜手术，主刀医生都是站在患者旁边直接运用手术器械进行手术。达芬奇机器人手术辅助系统的使用开创了远程手术的概念，亦即医生通过操作位于患者旁的控制台控制机械臂进行同步手术。主刀坐位操作，操作方向与视野方向一致，符合自然，眼、手协调。机械手臂完全模仿主刀医生的动作，直观同步操控。当主刀医生头部离开目镜，手术器械即被原位固定，提高了操作安全性。手术过程中医生可根据需要随时离开控制台进行阅片、讨论或更换主刀医生。这样全新手术操作设备的出现，带来了全新的手术操作模式，也就出现了全新的手术操作体验。

    与学习和掌握腹腔镜技术比较，掌握机器人辅助手术系统的学习曲线很短。这是由于机器人辅助手术系统的操作方式完全遵从常规开放手术的操作方式。视觉是三维立体而不是二维平面的，术者仅凭视觉就能确定器械尖端的确切位置而不需要等到器械尖触碰到组织后才能确定，基本可达到开放手术时的肉眼直视。由于机械手完全与人、手相仿且同步，故初学者很快就能适应。

    当然，目前的机器人辅助手术系统也不是尽善尽美。由于没有力反馈，不能直接感知打结时是否拉紧缝线，需要通过屏幕观察线结是否拉得够紧。而且钳夹组织力度不易掌握，以笔者的体会应以尽可能小的力度钳夹组织，能提起组织即可。这些方面均可通过训练来熟悉、掌握。此外，达芬奇的机械臂固定后，在腹腔内手术的最大操作范围与腹腔镜的可操作范围相比，会小很多。也就是说在腹腔内长距离操作时比较困难，有时需联合腹腔镜来完成。例如做胆肠吻合时，将空肠上提到吻合处，这样的操作由机器人完成会很麻烦。还有机器人辅助手术系统体积庞大，就位时操作不便且费时。昂贵的设备使用费用则是限制机器人辅助手术系统普及的主要因素。

    四、与传统手术方法和腹腔镜手术方法的比较

    也许有人会问，传统腔镜技术已经广泛运用于临床中，并且手术疗效良好，再引进如此贵重的手术器械，这对目前的外科手术能有什么样的提高?笔者认为，达芬奇机器人辅助手术系统对目前外科手术质量有本质性的提高，对外科手术的操作有突破性发展。开腹手术操作有时看不见，但做得到；腔镜手术有时看得见，但做不到；而达芬奇机器人辅助手术系统则是既看得见也做得到。

    首先，从视觉清晰度来看，开腹手术时医生肉眼有时难以辨别细小的组织结构；腔镜手术的二维平板电视虽能放大但缺乏立体感，并且清晰度不够；而达芬奇机器人辅助手术系统能够将视野放大1 O～1 5倍，在高清的三维立体图像下进行手术，操作自然仔细而精确。其次，从视野和操作来看，开腹手术有时会因为切口不够大，病灶位置深在或被遮挡，使得术者看不清或看不见，仅凭手感和术者经验来完成操作；腹腔镜手术通过不同角度的镜头，推进和拉远，腹腔内的各个部位都可看见，但由于器械的限制，有些部位是无法进行相关操作；而达芬奇机器人辅助手术系统不仅可以清晰看见腹腔内的手术部位，而且通过其器械前端的仿真手腕，可以在任何看到的地方进行手术操作。特别是利用达芬奇机器人辅助手术系统进行吻合时十分方便，易于上手。众所周知，即使经验丰富的腔镜医生，其腔镜下吻合也是非常困难的。而采用达芬奇机器入辅助手术系统，吻合操作比开腹手术更容易，吻合质量也更高。因为达芬奇机器人辅助手术系统的机械臂前段的关节可全方位转动，并且通过电脑的调控机械臂可以保持稳定。

    五、机器人手术开展对腹腔镜手术的影响

    腹腔镜手术不能完全替代开腹手术，而机器人手术则可能替代腹腔镜手术。机器人手术是在腹腔镜手术基础上开发出来的更为先进的微创外科手术系统，两者有着各自的特点。腹腔镜手术时，器械移动灵便而解剖粗犷，机器人手术则是机器庞大而操作精细。前者适合做一些简单手术或切除手术，后者适合做一些复杂手术或重建手术；前者购置及使用成本低廉，后者则成本高昂。两者还可相辅相成联合使用。机器人手术系统开始前常需先用腹腔镜辅助进行腹腔探查，尤其在一些复杂的、不确定性手术；而机器人辅助手术系统在精确完成复杂部分的手术之后，又可改为腹腔镜来完成剩余部分的手术。此外，腹腔镜的器械设备也在不断改进，带关节的手术器械正在不断研发中。受机器人辅助手术系统的影响，相信三维影像的视频系统一定会在不久的将来在临床中得以应用。

    六、机器人辅助手术系统在临床各学科的应用现状

    目前全世界已有3 3个国家、8 0 0多家医院成功开展了6 O多万例机器人手术。手术种类涵盖泌尿外科、心脏外科、胸外科、胃肠外科、肝胆外科、普外科、妇产科、血管外科、小儿外科、耳鼻喉科等学科。临床上已经开展的手术包括：泌尿科的肾切除(包括活体肾切除)、肾上腺切除、肾盂成形、输尿管成形、根治性膀胱切除、前列腺切除及淋巴清扫；心脏外科的乳内动脉游离、心脏搭桥手术(包括心脏停跳不停跳，单支或双支)、二尖瓣修复术、二尖瓣置换术、主动脉瓣成形；胸外科手术的肺叶切除术、食管膈肌疝修补、胸腺切除术、纵隔肿瘤切除、肺大泡切除；胃肠外科的胃切除术、结肠切除术、直肠肿瘤切除术、十二指肠息肉切除及各种腹内疝的修复；肝胆外科的肝切除、胆肠吻合，胰十二指肠切除、胆囊切除、胰切除、脾脏切除；普外科手术的阑尾切除、粘连分离、甲状腺切除等；妇科手术的子宫切除、子宫肌瘤切除、卵巢切除、输卵管切除、输卵管结扎、盆底成形(重建)；血管外科的腹主动脉瘤修复、下腔静脉瘤切除、脾动脉瘤切除、髂股血管搭桥；以及耳鼻喉科的会厌切除、扁桃体切除、部分喉切除等。

    七、全球达芬奇机器人辅助系统应用现状

    2 0 0 7年美国F D A正式批准达芬奇手术机器人辅助系统作为独立外科手术系统应用于临床。截止到2 0 1 1年3月底，全球累计装机共1 8 4 0台。其中美国1 3 4 4台，欧洲3 3 0台，亚洲及其他地区1 6 6台。装备机器最多的一家医院是韩国延世大学的附属医院，共有7台。2 0 1 0年全球应用达芬奇机器人辅助系统开展的各类手术量，共计达到2 8万例。

    八、达芬奇机器人在中国国内的应用现状

    2 0 0 3年1 O月，笔者在美国辛辛那提第一次观摩了达芬奇外科机器人辅助手术系统的操作演示，并进行了操作体验。该手术系统对于打结缝合，真是收放自如。当时笔者就期盼达芬奇机器人辅助手术系统能在国内能早曰应用。

    2 0 0 7年北京3 0 1医院引进了国内第一台达芬奇机器人辅助手术系统，应用于心脏外科。此后国内多家医院购置了达芬奇机器人辅助手术系统。目前国内共有l 1台，其中北京4台，上海4台，重庆、南京和沈阳各一台。至今全国共完成1 3 3 2例各类手术。

    目前达芬奇机器人手术在国内尚属起步阶段。2 0 0 9年卫生部相关部门暂停了地方医院该系统的购买和使用，2 0 1 0年同意己购买了该系统的医院继续试用。尽管全国多家医院有强烈的购置意向，但卫生部相关部门还未开始审批其他医院的申购。该项新技术开展的行政审批、收费定价的确定目前都在进行中。

     九、培训与资质

     2 0 0 9年9月，笔者在亚太地区达芬奇外科手术机器人培训中心(香港威尔士亲王医院)接受培训，在专职培训师的指导下进行动物实验。利用达芬奇机器人辅助手术系统进行了如下操作：输尿管及周围血管的分离和解剖、输尿管横断后进行端端吻合、小肠离断后再吻合、胆囊切除、胆总管离断、胆肠吻合、肠肠吻合、胃肠吻合和肝叶切除等。培训合格即获得达芬奇机器人操作资质证书。但目前国内还没有该系统的培训中心。

    十、机器入辅助手术系统的应用前景

    2 0世纪9 0年代，当时腔镜外科的出现也遇到了来自传统外科开腹手术的阻力。人们对腔镜外科的可行性、并发症、疗效及费用等方面提出诸多的疑问。然而，经过近2 O年的检验，腔镜外科的发展及其取得的成就有目共睹。达芬奇机器人辅助手术系统是腹腔镜外科领域的一个突破，将拓展微创外科的平台和解决腔镜技术的难点。当年腔镜手术的发展，是走农村包围城市的道路，即从周边城市向中心城市发展。与此不同，机器人手术系统将从北京、上海、重庆等中心城市向外围发展。2 0 0 9年1 O月，在美国芝加哥举行的国际外科机器人大会上成立了机器人外科的国际组织，还创办了相关的杂志。国内的多篇论文和手术录像入选并进行了大会交流，这说明中国和国外同行已站在了这一领域的同一起跑线上。笔者相信，在不久的将来，我国也会成立自己的机器入学术组织，公开发行自己的机器人外科手术杂志、设立各种机器人手术的研究基金。只要中国经济不断地向前发展，国民生活水平不断提高，中国机器人手术就一定会蓬勃发展。