做手术的“达·芬奇”

□汤 明

说到达·芬奇，人们首先会想到他是一个画家，以及他那些了不起的画作，《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》更是举世皆知。事实上，达·芬奇还擅长雕刻、发明、建筑，通晓数学、生物学、物理学、天文学、地质学等多个学科。

物理方面，他提出了连通器原理，是最早开始研究物体之间的摩擦学理论的人，形象生动的描述了原子能的威力。光学上，他认为光和水波、声波的运动方式相似，并预见了多普勒效应，同时设计并进行了针孔成像试验，根据眼球的构造和功能设计了光学仪器。医学方面，达·芬奇解剖了30个以上的人体，被认为是近代生理解剖学的始祖；他发现了血液的功能，认为血液对人体起着新陈代谢的作用，并认为血液是不断循环的；他还研究过心脏，发现心脏有4个腔，并画出了心脏瓣膜；他认为老年人死因之一是动脉硬化，而产生动脉硬化的原因是缺乏运动。后来，达·芬奇的这些生理解剖学的成果在英国科学家哈维的研究中得到了证实和发展。

达·芬奇对机械也很感兴趣。他提出/设计了水下呼吸装置、拉动装置、发条传动装置、滚珠装置、反向螺旋、差动螺旋、风速计和陀螺仪等装置，还设计了仿人型机械，被认为是世界上第一台机器人的发明者。临床上的“达·芬奇手术机器人”就是为了致敬达·芬奇在医学和机械制造学做出的巨大贡献而命名。

初代的达·芬奇手术机器人于1999年推出，并于次年获得美国食品药品监督管理局（FDA）认可用作普通腹腔镜手术。我国是在2006年引进的第一台达·芬奇手术机器人，同年还推出了第二代机器人，其机械手臂活动范围更大，允许医生在不离开控制台的情况下进行多图观察。2009年推出的第三代机器人相比第二代机器人增加了双控制台、模拟控制器、术中荧光显影技术等功能。第四代机器人在2014年推出，其灵活度、精准度、成像清晰度等方面有了质的提高，同年下半年还开发了远程观察和指导系统。

虽然被称作“机器人”，但它其实是一种电脑辅助的微创手术系统。从医学的角度来说，达·芬奇机器人就是高级的腹腔镜系统，其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术。它主要由外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统组成。

1.外科医生控制台按人体工程学原理设计，一般位于手术室无菌区之外，主刀医生可以坐着使用双手（通过操作两个主控制器）及脚（通过脚踏板）来控制器械和一个三维高清内窥镜。

2.床旁机械臂系统是外科手术机器人的操作部件，它主要的功能是给器械臂和摄像臂提供支撑。机器人手臂拥有7个自由度，具有人手无法企及的精确性；它可以过滤人手的抖动，使得手术更精细；同时，它具有移动缩减功能的特点，简单的说就是医生在操纵这一装置的过程中，如果移动操作杆5毫米，在患者体内的机械末端仅移动1毫米，这大大的提高了手术的精确性和安全性。一般会有助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，主要是负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。

3.成像系统内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维（3D）镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。

以腔镜手术为例，头发丝粗细的血管在“达·芬奇”眼中清晰可见，机械手臂可在患者体内灵活“转身”，即便在极其狭窄的空间，也能够保证操作精准可靠，这都是人力所不及的。

从医生角度来说，达·芬奇手术机器人向术者提供高清晰度三维图像并将手术野放大10～20倍；加入计算机的技术可提高手术的操控性、精确性和稳定性，可排除主刀医生可能的手的颤抖对手术所造成的不利影响；能使主刀医生在较为轻松的工作环境工作，减少疲劳更集中精力；减少参加手术人员。

对患者而言，达·芬奇手术机器人能带来更理想的手术结果，减少围手术期后遗症以及并发症的发生；因创伤小、恢复快，使可接受手术的患者年龄范围扩大并使某些危重病患者接受手术成为可能，目前已经广泛应用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科、心脏手术等多个领域。