手术机器人技术的安全性和有效性评估＊

◆陈英耀 厉传琳 葛智馨 田 丹 谷 茜 刘佳琦

手术机器人,即内窥镜手术器械控制系统,是一种自动的、位置可控的、具有可编程能力的多功能机械手。在人的控制下,机械手借助计算机,施行外科手术、靶点定位、药物注入、损毁病灶等任务。

首篇关于手术机器人临床应用的研究结果发表于上世纪 80年代末。Kwoh利用机械手臂 PUMA 200辅助神经外科手术,缩短了手术时间,并有效提高了手术的准确度。1994年 ,美国 Com pu terM o tion公司的腹腔镜定位器问世,命名为"A esop",成为第一个被美国食品药品管理局 (Food and D rug A dm inistration,FDA)准许应用于医疗手术的机器人系统。1996年,Com pu ter M o tion公司在腹腔镜定位器的基础上,开发出微创机器手术系统,命名为"Zeus"。该系统稳定了手术视野,改善了手术刀灵活度,且将手术台与医生操作控制台分开。2001年 10月,FDA许可 Zeus系统在腹腔镜检查和胸腔镜检查手术中帮助控制钝的解剖器、牵引器、握器(Graspers)和稳定器。

2000年 ,美国的 In tuitive Su rgica l公司研发出"D a V inci"系统。同年 6月,德国法兰克福大学医院泌尿外科医生利用 Da V inci手术机器人完成世界上首例内窥镜下前列腺切除术。7月,FDA许可 Da V inci作为内窥镜器械控制系统 (Endoscop ic Instrum ent Con tro l System)用于腹腔手术中。2001～2005年间,FDA先后批准将 D a V inc i手术机器人用于胸腔镜手术 (心脏手术除外)、前 列 腺 切 除 术 (2001年 5月)、心脏切开术、心血管手术、泌尿外科手术、妇产科手术和儿科手术等。

我国北京市、上海市和广东省的部分医院已于近年引入手术机器人来协助开展相关手术。对手术机器人在相关领域运用的安全性和有效性进行较为全面的评价,将有助于分析我国配置手术机器人的前景,提出符合我国国情的手术机器人配置建议,并为临床提供循证信息。

1 研究方法

1.1 文献检索

本研究采取快速评估手段,即以国外集成的技术评估为主,辅以最近 4年的英文文献综述。

研究者选择 OV ID数据库限定Coch rane图书馆中 Coch rane Database of System atic Review s、Health Techno logy A ssessm ent、NHSEconomic Evaluation Database3个卫生评估相关的数据库进行检索式为"Da V inci"的主题检索。检索文献的时间范围为 2004年至今,共发现 4篇有价值的相关文献纳入研究。

研究者检索了 M ed line、Pubm ed主要数据库,进行检索式为"Da V inci"的题名检索。时间范围为 2006年至今,文献的检索没有语言限制。共发现 78篇文献。排除研究不相关的、非英文的和 Case Repo rts的文献,最终获得全文文献 9篇。

研究者登陆国际卫生技术评估网站,进入英国综述和传播中心数据库(Cen tre fo r Review s and D issemination,CRD),在其数据库中以“Da V inci”词检索有关系统综述、卫生技术评估报告和经济学评价报告,发现 5篇技术评估报告。

1.2 文献的纳入和排除标准

摘要中包含以下相关信息的文献被纳入研究:(1)使用 Da V inci手术机器人,实施机器人协助的外科手术,并进行安全性和有效性评估;(2)评估设计采用随机对照试验 (RCTs),其它有对照或者有比较的研究,病例系列研究和病例报告;(3)手术对象为人。对于同一作者、同一研究团队的同一类文献,仅纳入最新和最完整的研究。

最终纳入研究的文献中,涉及安全性和有效性评价的文献合计22篇。

1.3 文献的证据等级

本研究在对纳入文献进行证据分级时,采用了澳大利亚国立卫生和医学研究委员会开发的证据等级框架。I级系统综述的证据强度最高,结果最可信;II级为随机临床试验的证据;III级为非随机的、有对照研究的证据,可信度一般;IV级为病例系列、单纯后测或前 -后测设计的证据,可信度较低。

2 研究结果

2.1 技术评估证据

关于手术机器人的所有评估证据中,2004年 7月,澳大利亚手术新技术安全和功效注册中心(ASERN IP-S)发表的《D a V inci外科手术机器人技术总览》[1],是截至目前较全面、客观的一份技术评估报告。最近的评估报告是 2006年 9月,美国退伍军人管理局 (VA)技术评估项目进行的简要评估[2]。

ASERN IP-S的报告共纳入了67项研究。其涉及的手术领域包括:泌尿外科系统 (18项 )、心血管外科系统 (19项)、普外科系统 (19项)、胸外科系统 (7项 )、妇科系统(2项)和儿科系统 (2项 )。在仅有的 8项比较研究中,5项采用同期对照 (证据等级为 III-2),3项采用历史对照 (证据等级为 III-3)。另 59项为病例系列研究或个案研究,总体上证据级别不高。

该报告认为,大多数纳入研究的样本量较小,随访时间较短,截至目前,尚无足够证据区分手术机器人与传统的开放性手术、腹腔镜手术的安全性和有效性的差异。然而,从纳入的 8项机器人手术与开放或腹腔镜手术的比较研究中,仍能获得一些明显的趋势信息:(1)使用手术机器人协助手术,手术时间较长,主要是因为增加了启动时间以及学习曲线的问题;(2)使用手术机器人,患者的住院日较短,但要受到医院诊疗方案的影响;(3)机器人手术与开放或腹腔镜手术相比,并发症的发生率接近。报告得出了谨慎的结论:对于传统的腹腔镜手术和开放外科手术而言,手术机器人有一些优势;但是,手术机器人存在明显的学习曲线,初期购置成本、后续的运营服务和维护成本高昂。截至目前,手术机器人、腹腔镜手术、开放外科手术的安全性和有效性比较研究尚不足以得出结论,仍需要高质量的随机试验和全面的经济学评估。

VA报告主要采纳了前述报告的信息和观点,并将文献更新到2006年 9月。该报告纳入 26篇文献 (4篇技术评估报告和 22篇原始文献),仅 2项研究属于 II级证据,其它均为 III和 IV级证据,证据级别不高。其报告的结论与前述报告一致,由于手术机器人使用的优势尚不明了,因此需要对技术的应用继续评估。

2.2 安全性、有效性评价证据

自 2001年投入使用以来,Da V inci手术机器人在临床领域逐步拓展。截至目前,已经在泌尿外科、心血管外科、普外科、胸外科、妇科和儿科等各领域取得一定的实践经验,并有相关研究对其安全性和有效性进行了评价。

各研究常用的安全性指标包括并发症的发生率、术中失血量 /输血情况和由于发生手术并发症或其它故障而导致机器人手术不能继续实施而行术式调整;常用的有效性指标包括手术时间、住院日和随访情况 、临床效果等[3～4]。

研究的主要结论可归纳为:手术机器人诞生至今,已经呈现出其相比常规腹腔镜手术和开放手术的部分优势。如手术的微创性,有助于缩短住院时间,在一定程度上减少术中失血量等。然而,与传统腹腔镜手术进行对照研究,结论并不十分明确。

纳入的研究也报告了并发症情况[5～7]。其中 ,一部分并发症是使用手术机器人造成的,另一部分是手术流程所引发的。有研究就手术机器并发症发生率与腹腔镜手术进行了比较,结论反映出手术机器人的学习曲线进展过程。从手术时间来看,机器人手术时间较长,因为术前准备 (放置机器人、安装相关设备等)时间长。这可以随着技术熟练而得到改善。关于术后的中长期随访信息,仍然十分有限,也很少有研究关注患者对机器人手术的可接受性。

至于手术机器人的适应症,还处在一个探索、发展的阶段。

3 讨论与建议

3.1 手术机器人在国内的应用预测

卫生技术同其它科学技术的发展和应用一样,具有两重性。它一方面有助于增强诊治疾病的能力,改善人类健康;另一方面也可能带来一些消极影响和不良后果。如安全性问题,医疗费用的不合理快速增长,以及伦理与社会问题等。手术机器人作为一项新兴卫生技术,其配置、利用亟需进行评估。尤其在卫生改革的大背景下,如何科学、合理、有效地利用手术机器人技术,仍是一个有代表性的技术管理问题。

3.1.1 配置手术机器人的效益分析 手术机器人的问世,不仅有助于解决原有技术难题,弥补原有技术缺陷,而且有助于拓宽临床诊疗的途径,减轻医务人员工作强度和职业风险,提升诊疗效果和患者满意度。

3.1.2 风险分析 手术机器人的配置需要考虑其负面和风险因素。首先,手术机器人的购置和维护费用十分昂贵,且技术更新迅速,更新成本不容忽视。同时,医务人员也面临不断的学习、适应新系统的压力。

其次,手术机器人的适应症尚不明确,这也是该技术进一步推广的重要阻碍。虽然,绝大部分研究证实,手术机器人可以用于某种临床手术,但其反映出来的创伤小、患者术中出血少、住院日短等优势都是非特异性的。现有的研究尚处于探索阶段,仅关注手术机器人是否可以用于实施某种手术,治疗某类患者,而没有关注其来解决手术过程中的特殊问题,即手术机器人的优势尚未被充分挖掘。

第三,是技术的学习曲线问题。已有研究证实,在同一机构中,早期完成的机器人手术较之近期完成的机器人手术而言,手术时间较长,并发症发生率较高,转换术式的情况也较为多见。显然,由腹腔镜手术或开放手术转向实施机器人手术,存在明显的学习曲线。

最后,是患者群体的接受性问题。患者是医学技术的消费者,其价值取向对于技术的运用有很大影响。机器人手术作为一种新生事物,被患者和家属接受需要一定的时间。尤其是目前,手术机器人在国内的运用尚不多见,尚缺乏足够证据证实其安全性和有效性。患者及家属一般只能从医务人员那里了解该系统的相关情况,很难在周围患者群体中找到成功案例,也无法预期未来的手术效果。对患者而言,选择手术机器人意味着选择一个投入巨大但产出未知的医疗服务。另外,我国传统文化强调人与人的沟通,而机器人手术过程中,主刀医生并不与患者接触,而是通过向机械臂传递指令,由“僵硬”而“缺乏生机”的机械臂触碰患者的身体,完成相关操作。这将增加患者的不安全感和不信任感,使其面临较大的心理压力。

值得注意的是,这 4项风险本身也是相互交织、互为因果的。因此,类似局面在短期内缓解的可能性不大。

3.2 政策建议

卫生政策决策总是面临卫生资源的稀缺性和卫生需要无限性的矛盾。为了实现卫生保健的公平、效率和质量目标,必须用计划和市场相结合的手段来实现。在制定手术机器人的宏观调控政策中,应当遵循《大型医用设备配置与使用管理办法》的精神和规定,取其利,弃其弊,统筹协调,更好地为人民群众服务。

3.2.1 定位技术 手术机器人在临床中的使用,虽然相比常规的腹腔镜手术和开放手术有一定的优势,但却不是“非用不可”的。由于配置和运行成本偏高,手术机器人的手术成本高昂,较难为患者和社会医疗保险、新农合等医疗保障制度所接受。

手术机器人目前仍处于技术发展的起始阶段,而非成熟期,研究组建议将其定位为临床高端技术,按科研临床型设备进行配置。可先在基础条件好、科室齐备、腔镜手术经验丰富的三级医疗机构进行临床应用研究,通过相关临床研究,逐渐积累操作经验,提升操作技能,挖掘技术优势和适应症。在满足一定条件后,在适当的医疗机构,由适当的医务人员,针对适当的病种和适当的患者,进行临床推广,逐步发展为依托科研的高端临床诊疗技术。

3.2.2 从严控制配置、适度发展现阶段,由于手术机器人的技术优势不够鲜明,配置和运行成本较高,将有限的卫生资源盲目投资高新技术有悖于我国的医疗改革总体方针。但为了促进我国医学技术的发展,探索手术机器人的应用前景,并满足部分患者的特殊需要,在国内一流的科研型临床医疗机构适当引入也是可行和必须的。因此,建议卫生部加强手术机器人配置的管理,从紧从严。

应当对配置手术机器人的机构进行严格的监督管理。这些科研型临床机构,应以技术研发、创新和技术评估、改进等为工作重点,在服务患者特殊需要的同时,提升科研能力和技术水平。

3.2.3 严格准入,重点 (区域 )布局,严格机构和人才的准入条件建议申请配置手术机器人的机构必须是科研、临床基础条件好、科室齐备、腔镜手术经验丰富、手术量大的国内一流三级医疗机构。考虑到该系统配置和运行成本较高,应在一定区域范围内控制其配置数量,引导配置机构共享有限资源,提升资源配置效率,降低成本。

鉴于手术机器人尚处于临床应用早期,安全性、有效性优势尚不明晰,卫生行政部门应抬高该技术的准入门槛,严格技术、机构和人员准入。建议卫生部制定相关技术标准,包括对人员、技术、设备、设施、机构的具体要求。健全术后病人随访系统,监测机器人手术患者的短期和中、长期效果。

3.2.4 加强过程监管,建立不良事件报告系统 由于机器人手术总体安全性和有效性的信息有限,更应注重过程的监管。配备手术机器人的医疗机构,应在每次实施手术后及时记录手术情况,对病例进行随访观察,定期向属地卫生行政部门报告手术开展等情况。并对术中、术后发生的不良事件,建立不良事件报告系统。国家卫生行政部门和各级卫生行政部门,应当督促各医疗机构做好相关报告工作,并及时整理相关信息。这些信息,可供科研和医疗机构在实践过程中借鉴,也可供促使生产机构修正技术缺陷,挖掘技术优势,进一步提升技术的安全性和有效性。同时,也可作为患者选择术式的客观依据之一。

[1] Tooher R,Pham C.The da V inci surgical robotics system:Technology overview ASERN IP-S Repo rt[R].South Australia:Australian Safety and Efficacy Register of New Interventional Procedures-Surgical,2004.

[2] Elizabeth A dam s.Robotic surgery-Update 2006[R].Boston,MA:VA TechnologyA ssessment Program O ffice of Patient Care Services(11T),2006.

[3] Heffner T,Hailey D.Computer-Enhanced Surgical System s("Robotic Surgery")[Z].The Canadian Coordinating O ffice for Health Technology A ssessment(CCOHTA),2002.

[4] Heffner T,Hailey D.Computerenhanced surgical system s("robotic surgery")[J].Issues Emerg Health Techno l,2002(29):1-4.

[5] B reitenstein S,Nocito A,PuhanM,et al. Robotic-assisted versus laparoscop ic cholecystectom y:outcome and costanalysesof a case-m atched contro l study[J].Ann Su rg,2008,247(6):987-93.

[6] Morino M,Pellegrino L,Giaccone C,etal.Random ized clinical trialof robot-assisted versus laparoscop ic N issen fundop lication[J].B r JSurg,2006,93(5):553-8.

[7] Delaney CP,Lynch AC,Senagore AJ,et al.Comparison of robotically perform ed and traditional laparoscop ic colorectal surgery[J].D is Co lon Rec tum,2003,46(12):1633-9.