机器人手术十年体会

王述民

一、简述机器人的发展史

谈到机器人的发展史，不得不提及意大利著名画家、科学家、发明家列昂纳多·达·芬奇（1452—1519），早在500余年前，达·芬奇就设计出了一款带有铰链结构的机器人（图1），应该算是机器人设计的鼻祖了。

谈及现代医用机器人，目前进入中国大陆临床应用的综合性医用机器人只有美国Intuitive surgery公司生产的达芬奇外科手术系统，其发展历程如下。

第一代da Vinci外科手术系统于1999年生产，主要特点：三维显示、Intuitive直觉式动作、EndoWrist可转腕器械 、人体工程学控制台，该产品未进入中国大陆（图2）。

第二代da Vinci S外科手术系统于2006年生产，主要特点：三维高清显示、设计快捷简单、操作空间扩展、互动视频显示。同年进入中国大陆并开启了中国大陆医用机器人手术的历史。S系统在中国大陆共10台，北部战区总医院（原沈阳军区总医院）于2010年12月引进了大陆第10台S系统，至今仍应用于临床，截至2020年11月底已完成胸外科各类手术近2 000台。S系统手术耗材至2020年底将彻底停止生产，S系统将退出历史舞台（图3）。

第三代da Vinci Si外科手术系统于2009年生产，2011年4月开始在中国大陆临床应用；Si系统虽然较S系统略有改进，但没有明显性能提升；2011至2019年间中国大陆共进口77台，自2019年始美国已停止生产Si手术系统（图4）。

第四代da Vinci Xi外科手术系统于2014年生产，2019年6月开始中国大陆临床应用；Xi系统较S系统及Si系统有了革命性的提升。该系统首次将镜头与器械臂均前置悬吊于手术车的前置臂上（吊塔式），手术床与器械臂具有激光定位功能，可以实现手术车与手术床自动、精准定位；将镜头与器械臂设计呈等径，可以将镜头随意与器械臂调换位置，极大地方便了手术操作；具有荧光显影功能，可实现精准切除肿瘤组织等。Xi系统是目前临床上最为先进的一代综合性医用机器人手术系统。2019至2020年10月，中国大陆仅用1年时间就进口了91台该系统（图5）。

第五代da Vinci SP®系统（单孔）在美国已上市，但暂未在中国注册。该系统首次设计了柔性器械并实现了单孔，大大地减小了手术切口，降低了创伤。由于胸部有肋骨，肋间隙相对较窄，无法置入单孔Troca，故本人认为第五代单孔机器人的最佳应用科室应该是腹部科室（肝胆外科、普通外科、妇产科、泌尿外科等），在胸外科的应用可能会受限，但随着剑突下切口入路手术的不断成熟，SP手术系统亦有其发挥作用的可能（图6）。

二、机器人在中国大陆的应用历史（含现在的台数）及在胸外科的应用历史

2006年北京解放军总医院的高长青教授引进了第一台达芬奇S系统，开启了中国大陆机器人手术的历史。继北京引进第一台达芬奇机器人后，2009年上海同时有4家医院引进了该系统，并开展了胸外科手术，同年国家卫生部紧急禁止机器人手术及机器的购入，直至2012年才重新开放审批，2013年再次开始装机，而同期军队系统不受该规定约束，购入了数台机器，北部战区总医院即属于该期间购入并开展机器人手术的军队单位之一。

提及胸外科机器人的发展史，笔者认为应该了解各类胸外科疾病机器人手术的第一人 （表1）。

图1 莱昂纳多机器人的模型及内部工作原理（500年前）

图2 da Vinci®三维显示Intuitive直觉式动作EndoWrist可转腕器械人体工程学控制台

图3 da Vinci S®2006年12月入301医院，三维高清显示设计快捷简单，操作空间扩展，互动视频显示

图4 da Vinci Si®2011年4月入国内301医院，增强三位高清显示升级的医生控制台可升级为双控制台兼容技能模拟训练器兼容一体化手术室

笔者将机器人在中国大陆胸外科的应用历程分为2个阶段。

第一阶段：初期，技术摸索期，2006—2014年。初期的主要特点：胸外科机器人手术技术处于开创、摸索阶段，国内仅有零星几家单位在使用，突破了胸外科机器人手术技术的关键点，摸索并建立了胸外科常规手术的体位及孔位，重点在推广应用机器人的观念和关键技术。

北部战区总医院胸外科2011年3月开始胸外科机器人手术至2014年的年手术量为：10、111、129、179台，并于2014年11月8日在沈阳举办了“全国首届胸外科达芬奇机器人精准微创手术高峰论坛”，参会代表仅百人左右，会上北部战区总医院胸外科王述民团队介绍了机器人手术的关键技术经验：①克服力反馈缺乏的关键技术，如利用弹力线（无菌手套边）牵拉血管等；②纵隔肿瘤手术的体位、孔位及手术技术要点；③肺癌根治术的患者体位、孔位及手术技术要点，患者体位为健侧卧位、折刀体位、孔位为8-8-5-7。会上来自机器人公司亚洲区总监为王述民颁发了印有“In recoginition of leading da Vinci Thoracic Surgery in Asia”的水晶奖杯。

第二阶段：现状，技术成熟期，2014年—现在。

图5 第四代da Vinci Xi外科手术系统

图6 第五代da Vinci SP®系统（单孔）

技术成熟期的主要特点：纵隔、肺、食管等主要手术技术基本成型，手术量激增，手术难度不断增加，手术适应证不断扩大，向精准微创方向发展，最大限度地发挥机器人优势，多家争鸣，各有特色，各有创新，机器人优劣争论，机器人手术优势渐显。

继全国首届机器人高峰论坛召开之后，胸外科机器人手术量剧增，由2014年的年手术量481例升至2015年的1 533例且呈持续升高趋势（图7），在手术量增加的同时，国内开展机器人手术的单位在逐渐增加，纵隔、肺及食管机器人手术技术均逐步趋向成型，手术难度亦在逐渐增大，机器人手术系统的精准微创的优势亦逐渐显现，将胸腔镜微创手术的一些高难度手术完成的完美无缺。国内胸外科机器人手术完成手术例数比较多、技术比较有特色的单位和个人数量也在逐渐增多，呈现出了百花齐放、百家争鸣的大好景象，如北部战区总医院的王述民手术团队、青岛医科大学附属医院矫文捷手术团队、上海胸科医院的罗清泉和李志刚手术团队、上海瑞金医院李鹤成手术团队、浙江医科大学附属第一医院胡坚手术团队、东部战区总医院易俊手术团队、陆军军医大学大坪医院谭群友手术团队、天津医科大学王长利手术团队等均在机器人手术方面做出了各自的贡献。

三、机器人在胸外科的手术适应证

表1 各类胸外科疾病机器人手术的第一人

机器人手术系统的手术适应证原则上与电视胸腔镜手术相同。①肺：楔形切除（术前明确拟行此术式者，不推荐行机器人手术）、肺段切除（精准肺段切除）、肺叶切除及系统性淋巴结清除、袖式（双袖式）肺叶切除及系统性淋巴结清除术；气管切除重建、隆突切除重建。②纵隔：手术入路为右胸、左胸、剑突下；（完全无管化）前、中、后纵隔肿瘤切除术，（完全无管化）全胸腺切除及纵隔脂肪清除术。③食管：食管癌根治术、食管平滑肌瘤核除术、食管裂孔疝修补术、贲门失弛缓症等，相信随着机器人手术系统的不断研发，其手术适应证亦会逐渐扩展。

四、机器人手术的优劣势及未来预期

电视胸腔镜的问世，让人们逐渐接受了微创手术并成为现今外科手术的主流手术方式，机器人手术系统的问世，带给人们的更多的是争论，目前对于机器人手术系统是否有优势及是否值得临床应用或广泛推广仍存在争论，国内外相关文献多有探讨，在此不一一赘述，但基本观点是机器人手术的临床治疗效果不低于电视胸腔镜的手术效果。

个人总结一下机器人手术系统的优势：①高清视野，达芬奇机器人手术系统具有高清晰、真实3D立体成像系统，视野结构放大10～15倍； ②灵活性，Endo-wrist仿真手腕，7个自由度，360°顺、逆时针自由旋转，直观同向；③精细性，可通过多种器械完成抓持、切割、缝合、止血等动作，操作自如，犹如开放手术，但远比开放手术要精细；④精准性，每秒同步1 300次，自动滤除人手抖动，完成“指哪打哪”的精准操作；⑤舒适性，术者无需洗手穿手术衣上台行无菌操作，减轻术者疲劳感，保证手术顺利操作。

图7 中国大陆胸外科机器人手术量

劣势：①达芬奇机器人手术系统缺乏力反馈，手术操作过程中，无法感知器械端的力量大小，对于初学者具有一定的操作困难，相应的手术风险随之增加。②手术操作孔（口）的选择受限：由于达芬奇机器人手术继续具有相对比较硕大的床旁机械臂系统，对于操作孔（口）的选择带来一定困难，只能见缝插针地去设计手术操作孔（口），远不如胸腔镜操作口的选择可以灵活自如、按需选择。③机器人手术系统必须应用其专有手术器械，每把手术器械只能应用十次，而胸腔镜手术只需应用可以无限次无菌消毒的手术器械。④由于机器人手术时术者无需洗手上台操作，仅在操控台操控即可完成手术，故一旦术中出现了意外出血，其控制、处理出血就不如术者一直在手术台上操作的电视胸腔镜手术。⑤由于机器人手术系统本身设备的高昂费用以及其专有手术器械仅能应用十次，费用势必要远远高于设备相对便宜且手术器械可以无限次使用的电视胸腔镜手术。

从笔者近2 000例的胸外科机器人手术应用感受来说，机器人手术系统确实有许多电视胸腔镜所无法企及的优势，在完成机器人精准微创手术的同时，还可以带给术者无限的机器人手术的享受。随着机器人手术系统的不断完善及大家对机器人手术应用的不断熟练，相信明天的机器人手术一定会占微创手术的半壁江山，期望有更多的胸外科同道能够尽早应用机器人手术系统，为广大病患解除疾病带来的痛苦，同时享受到机器人手术带给术者的那份独有的快乐享受。

以上所有一切均为笔者个人观点，如有不正确之处，敬请大家批评指正！共同探讨，共同 提高！