达芬奇单孔机器人在外科手术中的应用及前景

常浩生，严 力，赵之明，陈永亮

(1.中国人民解放军总医院肝胆胰外科医学部，北京，100853；2.武警北京总队医院外一科)

微创手术已被证明对患者预后有显著优势。而在此基础上的单孔(single port，SP)机器人腹腔镜手术已成为有望替代多切口的微创腹腔镜手术。单部位腹腔镜手术对外科医生是一种挑战，包括缺乏操作三角、仪器操作臂容易发生冲突、不利的人体工程学特点。近年新兴的达芬奇SP 1098 机器人手术系统是全新的机器人系统，具有关节设备与摄像机，可实现体内三角定位，可绕过以前单点机器人系统的一些技术盲点。2020年3月美国食品和药物管理局批准该技术用于泌尿外科手术与经口耳鼻喉手术。目前已在我国开始发挥其独特优势。

1 机器人发展概况

初代达芬奇手术系统于1999年生产，2006年第二代达芬奇S外科手术系统出现，同年我国首次开始使用医用机器人。2009年第三代达芬奇Si外科手术系统出现，我国于2011年4月开始在临床应用。2019年6月我国开始第四代达芬奇Xi外科手术系统的临床使用，第四代手术系统在手术床体与器械手臂配套激光定位设备，实现手术车与床自动、精准定位，摄像头与手术臂位置任意变换，进一步方便了操作；具有更加清晰的3D手术视野，可放大15～30倍，拥有影像融合、荧光显影功能，可实现精准切除肿瘤组织等。2018年6月，最新一代达芬奇SP®系统上市，2021年解放军总医院第一医学中心开始使用。

2 达芬奇SP机器人组成

达芬奇SP机器人外科系统由医师操控台、床旁机械臂系统及视频成像平台组成。达芬奇SP机器人与以往的多孔平台不同，具有多关节仪器与柔性摄像头，这些设备部署在由单臂控制的单个机器人套管中，利于对各个部位施术。该系统首次实现柔性器械单孔化，手术切口较以往系统进一步减小[1]。

3 达芬奇SP机器人的优势

与达芬奇Si或Xi系统相比，达芬奇SP手术系统在狭窄空间内的技术性能方面具有显著优势[2]，具体优势包括高清3D视图；震颤过滤后手术器械运动更加精确、精细；外科医生手术期间更加舒适。

3.1 高清3D视图在密闭空间内更具显著优势 达芬奇SP机器人摄像机系统的眼镜蛇动作可将摄像机与仪器分离，减少摄像机与仪器之间的碰撞。各种腕式SP器械与SP摄相机的新特点(即眼镜蛇动作与移位)有助于降低SP腹腔镜的转换率、拓宽适应证。具有73度高清晰视野，无焦点动态照明(根据手术场景调整光输出量)。三维高清晰度内窥镜提供了更好的视野，而且这种新型柔性摄像机具有更高的分辨率，提高了术中图像质量；进一步提高了自由度，可很容易地由上到下进行视图转换。此外，三支臂与内窥镜齐头并进，可围绕镜头孔旋转360°，从而对腹部不同部位、不同器官进行联合手术；可达到非常好的效果[3]。而且与之前相比，范围、分辨率、图像清晰度得到了提高，提供了更详细的解剖学可视化效果。

3.2 机械臂更加灵巧自如 通过进一步改善多个关节(肘关节与手腕)的运动，有效实现远端三角化。远端操作三角提供了更大程度的移动自由，尤其在狭窄的区域，SP仪器及镜头的关节与蛇形腕部关节相结合，模仿人类的手腕、肩膀、肘部。此外，腕部关节允许7个自由度，而肘部关节保持操作三角。因此，外科医生可更容易地完成切口、切除、凝血、缝合等细致的手术操作。达芬奇SP系统的机器人器械优于达芬奇Si或Xi系统，因为SP系统的机器人器械无弹跳运动，使用Si或Xi系统进行SP腹腔镜检查时，当对刚性器械施加过大的功率时，会突然发生弹跳运动[4]。

3.3 术前安装无菌塑料套时间缩短 与以往部署多端口Si、Xi机器人平台相比，术前需要安装四个无菌器械臂套，而SP系统仅放置1个，而且SP机器人机械臂吊杆智能伸缩45度，方便护士安装无菌塑料套，从而减少手术对接时间[5]，提高手术室效率。

3.4 术中更加安全 SP机器人另一个更显著的特点是悬垂传感器，它跟踪机器人摄像机、端口与仪器在操作现场的位置，并同时重新定位仪器[6]，有了这个系统，就可在狭窄的空间内高效工作，不会与仪器发生碰撞。SP机器人传感器可以鉴测机械臂和手术器械脱节，可能影响器械的放置，限制手臂的运动。如果机器人未被正确悬挂，在这个新版本中，控制台外科医生会接收到警告信息。

3.5 术者更加舒适 这种新的机械系统包括各种各样的关节工具，并被设计得更符合人体工程学，术者更加舒适，可集中精力完成精细操作。

4 达芬奇SP机器人的具体应用

多个国际外科研究中心已报道了达芬奇SP机器人在多种泌尿外科手术中的初步经验[7-14]，如使用SP机器人建立肾移植临床前模型，手术过程无需转换或增加其他额外切口。有学者使用达芬奇SP机器人为31例患有良性妇科疾病的女性施术，手术顺利，无并发症发生。有学者使用达芬奇SP机器人成功完成肾盂成形术3例[15]，手术无需额外切口或中转为腹腔镜手术、开放手术。3例患者手术时间分别为139 min、180 min、213 min，出血量较小，术中术后无并发症发生。用达芬奇SP机器人系统进行甲状腺切除术的优势明显，机器人经腋窝甲状腺手术与之前的多端口机器人系统相比，这种单端口系统可创建更短的皮肤切口、更小的工作空间，美容效果突出，皮瓣剥离范围较小，减少了手术疼痛与不适。在多孔机器人外科医生中，SP手术的学习曲线较短，减少疤痕、疼痛及缩短住院时间的优势使SP机器人手术非常有吸引力。

5 达芬奇SP机器人期待改进的地方

尽管具有上述优点，达芬奇SP机器人仍然有改进的空间。

手术器械肘关节产生的直角比直的器械需要更多的工作空间，因此在肿瘤直径较大的手术中必须注意。此外，虽然第二套管针可用于抽吸、冲洗等程序，但工作台助手的移动仍然存在困难。达芬奇SP机器人在切口部位到目标解剖部位的距离存在局限性。达芬奇SP机器人摄像头与手术器械深入身体内部，三种SP器械通过弯曲关节建立一个网球大小的工作空间。在这个范围内机械臂可精确、灵巧操作。与机器人多孔腹腔镜手术相似，触觉反馈体系仍不完善，缺乏应力的反馈，目前仍需要操作者视觉作为补充。

对于半硬器械、弯曲Trocar及交叉操作，机器人平台器械移动范围仍然有限。需根据术中情况选择相应长度的Trocar，以增加手术空间。

半弯半硬器械使牵拉、缝合张力不够。操作时间相对较长，操作平台复杂，故障发生率大于普通内镜手术系统；机器人设备系统成本高、保养费用高、手术费用高，影响推广使用。由于超声刀为直器械，目前暂无可适于单通道机器人的可弯曲超声刀，关键部位须从助手孔使用超声刀操作。

6 总结与展望

达芬奇SP机器人手术系统是一种新型技术，具有特色优势。外科医生可更容易地完成单通道微创手术切口、切除、凝血、缝合等精细操作。在SP腹腔镜手术中使用机器人仪器是安全的。随着该技术的发展，在临床应用逐渐增多，相关研究样本量逐渐增多，相关研究亦会相应增多。目前较多的是术后短期疗效的单中心回顾性研究，关于术后长期疗效的研究很少，需要进行更多的持续研究加以证实。