机器人辅助胸腔镜手术在胸外科的应用现状及展望

李艳君 谭祥秀

【摘要】 随着微创手术的不断发展和普及，机器人辅助胸腔镜手术在外科领域逐渐被认可并广泛应用，其优势在于高清立体的手术视野、高度灵活的机械臂和仿真手腕、有效滤除人手自然颤动等。本文阐述了机器人辅助胸腔镜手术在治疗肺癌、纵隔肿瘤、食管癌方面的应用现状及今后的发展，旨在为今后进一步开展机器人辅助胸腔镜手术提供参考。

【关键词】 机器人辅助胸腔镜手术 肺癌 纵隔肿瘤 食管癌

[Abstract] With the continuous development and popularization of minimally invasive surgery， robot-assisted thoracoscopic surgery has gradually been recognized and widely used in the field of surgery. Its advantages include high-definition stereoscopic surgical vision， highly flexible manipulator and simulated wrist， and effectively filter out natural tremor of human hands， etc. This paper expounds the application status and future development of robot-assisted thoracoscopic surgery in the treatment of lung cancer， mediastinal tumor and esophageal carcinoma， aiming at providing reference for further robot-assisted thoracoscopic surgery in the future.

[Key words] Robotic-assisted thoracoscopic surgery Lung cancer Mediastinal tumor Esophageal carcinoma

First-author's address： The Third Affiliated Hospital of Kunming Medical University， Kunming 650118， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.15.041

在胸外科領域，早期的手术方式是传统的开放性手术，手术风险高，创伤大，术后恢复时间长，围手术期并发症多。随着微创理念的不断更新和技术的不断发展，具有创伤小、疼痛轻、安全性高、并发症少等优点的电视辅助胸腔镜手术（VATS）在胸外科手术中的应用逐渐广泛[1]。但传统胸腔镜手术多为2D视野，杠杆式操作，没有活动的关节，在狭小胸腔内精细操作方面存在一定的不足。机器人辅助胸腔镜手术（RATS）应运而生，不仅具备传统胸腔镜的优点，其优势还表现在3D成像清晰度高，人手震颤滤过，机械手臂灵活等，能够有效克服传统胸腔镜手术的不足[2]。本文通过对相关文献的回顾和对未来机器人发展的展望，综述了机器人辅助胸腔镜手术在胸外科肺癌、纵隔肿瘤、食管癌中的应用现状，旨在为其未来发展提供参考。

1 RATS系统

RATS系统由机械臂系统、成像系统和医生操作台组成。操作台离无菌区几米远，手术医生坐在操作台旁通过操作手柄进行操作，协调双手双脚发出移动、捏夹、牵拉、缝合、打结等动作指令，指令通过光纤维数据线传递给机械臂后在患者体内精确完成外科手术。与VATS相比，RATS的优势在于，拥有高清、三维立体成像系统，可以精确地进行切割、止血、缝合等操作；可以有效地滤除人手震颤，避免不必要损伤，提高手术质量；有多关节机械臂和仿真手腕，灵活程度堪比手术医生双手，操作方便。此外，术者坐在操作台前操纵机械臂为患者实施手术，能减少手术操作中医生的疲劳感，完成手术更加稳妥。

2 RATS在胸外科领域的应用

2.1 在肺癌手术中的应用 2002年，Melfi等[3]最先报道了在肺切除手术中使用达芬奇手术机器人。之后，世界各地陆续传出了机器人辅助肺切除手术的消息。在国内，RATS起步较晚，第一台达芬奇机器人手术系统于2006年底由解放军总医院引进，第二年1月完成了国内第一台机器人心外科手术[4]。而第一例RATS肺癌根治术于2009年在上海市胸科医院完成[5]。在胸外科领域，RATS根治肺癌的安全性和有效性已经得到了多项研究的证实[6]。RATS肺癌手术根据肿瘤的大小、位置及患者的自身条件，选择不同的手术方式，包括机器人辅助常规的肺叶、肺段切除，复杂的肺袖式切除及非解剖性的肺楔形切除等[7]。

最初RATS肺癌根治术在Ⅰ、Ⅱ期肺癌中应用较多，大多为机器人辅助解剖性肺段或肺叶等常规手术。随着机器人辅助下血管和支气管吻合技术的逐渐成熟，RATS也逐渐应用于肺癌Ⅲ期的根治术，如肺袖式切除等复杂的肺部手术[8]。Li等[9]对上海市胸科医院2013年5月-2016年4月收治的1 075例接受肺叶切除治疗的Ⅰ期肺癌患者（RATS组237例、

VATS组838例）进行回顾性分析，RATS肺叶切除在清扫淋巴结数、术后引流管留置时间、术后第1天引流量、术后住院时间等方面的表现均优于VATS组。Zhang等[10]多中心回顾性比较分析早期肺癌患者进行VATS或RATS肺段切除术，研究表明在手术时间、术中出血量、住院时间、中转开胸比例、总并发症发生率方面均没有明显差异，但RATS在N1淋巴结清扫方面的表现更为优异。Jiao等[11]团队回顾性分析了67例进行RATS肺袖式切除的患者，手术时间、出血量、并发症、住院时间等指标与开放手术相当，且未发生中转开胸和围手术期死亡病例。也有研究对2007-2016年在意大利7个中心进行机器人肺癌根治术的病理分期N2的患者进行回顾分析，研究证实RATS对肺癌Ⅲ期的治疗是安全有效的，与已报道的肺癌Ⅲ期的生存期相近[12]。由此可见，RATS在肺部手术中安全可行，其在复杂手术中应用也不断增多。当然既往研究也存在研究质量不高、研究样本量小等情况，对于围手术期手术效果和长期疗效有待开展多中心、大样本的前瞻性研究。国内的RATS手术费用大大高于VATS，故一般不用于肺楔形切除术。

为保证肺癌手术的最佳治疗效果，系统性清扫淋巴结是肺癌根治术特别关键的环节，在患者的术后后续治疗中起至关重要的作用。VATS淋巴结清扫受操作角度限制，存在操作死角，淋巴结暴露不充分，且淋巴结容易破裂出血，造成视野模糊，增加肿瘤播散种植的风险，因此在术中建议整块切除淋巴结，包括站内所有组织，如淋巴结、脂肪结缔及淋巴管等[13]。RATS利用高清晰的立体成像系统及多关节机械臂，滤除人手震颤，术野暴露可与开胸手术相媲美，将肺部血管、气管、病变组织与正常组织直观清晰地呈现给手术医生，抓钳电钩配合对淋巴结转移灶灵活完整地切除，同时也可发现手术前未评估到的潜在淋巴结。此外，其在术中出血和术后疼痛方面，比开胸手术占据明显优势。故RATS在肺癌手术中清扫淋巴结表现更优，潜在地为肺癌患者准确病理分期提供依据，也给手术质量和术后生存带来益处[14]。

2.2 在纵隔手术中的应用 纵隔内空间小，结构复杂，组织来源广，周围邻近大血管及心脏等重要脏器，纵隔肿瘤一经发现应积极治疗，以免压迫或侵犯周围重要脏器。目前治疗纵隔肿瘤的方式仍然以手术为主。前纵隔肿瘤最常见的是胸腺瘤，2001年Yoshino等[15]率先将达芬奇手术机器人应用于胸腺瘤切除术。到目前为止，RATS纵隔肿瘤切除的历史已超过20年。

RATS纵隔肿瘤切除术的手术指征与传统胸腔镜手术一致。纵隔内手术空间有限，传统胸腔镜器械容易相互干扰，影响操作，还可能出现人为手部自然颤动，导致判断错误造成不必要的损伤，立体视野显露不明显，部分区域触及不到，给切除肿瘤增加了难度，也给手术医师提出了更高的技术要求[16]。RATS配备有7个自由度的仿真手腕，可实现人手难以进行的反关节操作，以及放大10倍以上的3D高清成像，有效还原或接近传统开胸手术直观清晰的手术视野，使纵隔手术中肿瘤大小、胸膜是否粘连等适应证得到拓宽，不再是绝对的手术禁忌。2019版《机器人辅助纵隔肿瘤手术中国专家共识》指出（ⅡB类推荐），若各项条件符合，可首选机器人辅助胸腔镜行纵隔肿瘤切除术[17]。

在治疗效果方面，研究表明RATS在纵隔肿瘤切除中具有一定优势。一项纳入2 558例胸腺瘤切除术患者的回顾性研究显示（RATS组300例，VATS组280例，开放手术1 978例），RATS组比VATS组中转开胸率更低；与开放手术组相比，住院时间有缩短的趋势；长期生存方面，三组之间5年总生存期（OS）无明显差异[18]。一项回顾性队列研究，纳入了134例纵隔肿瘤切除术患者，分别为RATS组66例，VATS组68例，研究结果显示RATS纵隔肿瘤切除术安全可靠，与VATS相比，术后胸腔引流液总量少，缩短了胸引管留置时间，降低了并发症发生率，提高了患者对手术效果的满意度[19]。一项纳入232例纵隔肿物患者的临床资料分析，包括RATS组113例，VATS组119例，RATS与VATS均可安全有效完成，但RATS与VATS相比，在患者术后疼痛程度，带管时间及住院时间上的表现均更优，能明显加速患者术后康复。但目前RATS手术费用较VATS高，加重了患者经济负担，致使机器人手术普及存在一定困难[20]。

2.3 在食管癌手术中的应用 食管癌是我国常见的威胁人类健康的消化道恶性肿瘤。目前早期及局部晚期食管癌的治疗仍然是以手术治疗为首选。食管癌手术涉及手术区域范围广，手术操作步骤复杂，致使机器人手术系统辅助食管癌手术起步稍晚。在2003年，美国医师Horgan等[21]首次报道了在食管裂孔下由机器人辅助进行的食管癌切除手术，开启了机器人手术系统在食管癌手术中的新征程。

随着医疗技术的不断发展和进步，机器人辅助胸腔镜应用于食管癌患者的报道越来越多。国内外多篇文献报道，机器人辅助食管癌手术是安全有效的，短期疗效显著优于开胸手术；当然也有研究指出，在长期随访中，其效果与腔镜辅助手术相当[22]。Osaka等[23]回顾性研究分析同时期机器人辅助食管癌手术和开放性手术各30例，发现两组淋巴结清扫数目大致相同，機器人组术中出血量少于开放组，术后住院时间缩短，而机器人组手术时间长于开放组。但机器人组术中出血减少和术后住院时间缩短效果尤其明显，术后并发症也明显减少，有利于患者康复，且与开放组相比，其死亡率呈降低趋势，可见机器人对食管癌手术的辅助作用比传统的开放性手术有明显的优势。一项纳入1 862例食管癌手术患者（机器人组和腔镜组各931例）的研究分析显示，机器人辅助手术组的R0切除率、住院时间、并发症发生率、淋巴结清扫数量上均与腔镜组无明显差异，但是术中失血量和喉返神经损伤率比腔镜组更低[24]。一项通过对192例食管鳞癌患者（RATS组94例，VATS组98例）的前瞻性整合随机对照研究，证实了机器人在肿瘤治疗效果和手术安全性方面更好，值得继续深入研究和推广[25]。

目前机器人辅助食管癌手术方式主要包括3种：经颈-胸-腹三切口食管癌切除术（robot-assisted McKeown esophagectomy）、经胸-腹二切口食管癌切除术（robot-assisted Ivor-Lewis esophagectomy）和膈肌裂孔食管癌切除术（robot-assisted transhiatal esophagectomy，RATE）。前两者需要通过辅助开腹或腹腔镜或机器人进行胃游离进行。机器人McKeown术式主要用于胸中上段的肿瘤，应用较为广泛。Ivor-Lewis术式主要治疗胸部中下段食管癌患者，RATE主要适用于食管胃结合部肿瘤，并不适合食管中上段、晚期肿瘤[26]。机器人手术在食管良性疾病，如贲门失弛缓症、食管平滑肌瘤、食管憩室等也得到应用[27]。

在我国食管癌发病率高，食管癌手术程序繁杂，精细操作要求高，传统手术创伤大、并发症高的情形下，机器人辅助食管癌手术从某种意义上是微创食管手术外科的延伸和提高。不过，关于此，现阶段还处于探索时期，关于手术适应证、手术方式、学习曲线、术后操作等仍缺乏统一的临床规范，期待更多的临床研究。纵观机器人辅助胸腔镜在胸外科应用的发展趋势，未来机器人辅助食管手术势必会在领域内占有一席之地。

3 总结与展望

RATS作为胸外科手术新的发展方向，经过多年的临床实践，其手术适应证与传统VATS差别不大，且在一些狭小空间内占据优势，因其能挑战高难度手术，提高手术精准性而被越来越多家医院应用。RATS具有放大10倍以上的高清3D立体视野、灵活的机械臂、人手震颤过滤等优势，在保证胸腔外科各种疾病手术的安全性和可行性的同时，清晰暴露肺门和纵隔各区域的淋巴结，对淋巴结进行更大程度的清扫，使手术操作更精确，降低术中出血风险，减少围手术期并发症发生，从而使住院时间更短。在高科技、信息化的时代，针对临床需求越来越高，患者对健康意识越来越强的理念，RATS方式显得更符合当代社会的需求。

对于现存的医疗水平现状，RATS还正处于发展阶段，要想在全国范围内全面开展还存在困难，例如多条机械臂存在多个操作孔、手术费用和耗材昂贵、机器人为通科机器人、手术医生缺失触觉反馈等问题。针对这一系列问题，我们一直在不断总结、实践创新的路上。据报道，第五代达芬奇SP产品，作为单孔机器人代表已经在美国上市，该系统首次实现了单个机械臂，减小了手术切口，降低了创伤。而胸腔内手术时，由于胸内脏器被肋骨包围，肋间隙较窄，单孔Trocar不能置入，但有了剑突下切口入路手术，单孔机器人仍具有一定的发展前景[28]。研发智能化国产机器人是我国机器人手术发展的必经之路，可降低手术成本，解决民生问题。同时机器人向专科化发展，致力于更好地适用于胸部常规手术，可安装触感装置，感知患者组织质地与柔韧度，帮助医生准确判断，提高手术的安全性。机器人还可结合术中超声技术，术中荧光显影技术等精确定位肺小结节位置，如术中规划指导手术切除范围，减少不必要的组织损伤。对于目前增多的多发肺结节患者，可以整合射频微波消融等技术，实现多发结节同步手术，降低患者二次手术概率。对于偏远地区患者，可通过互联网医院，邀请知名专家进行远程操控，在原单位对手术患者进行远程指导和协调手术，减少专家在路途中的来回奔波，充分利用优质的医疗资源，最大限度地提高患者的利益。另外，开展规范机器人手术操作的培训机构，达成手术专家共识，也可推动机器人发展的进程。总之，未来更新升级的RATS系统必会引领胸外科手术继续前进，不断适应临床工作，造福广大人民群众。

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（收稿日期：2022-12-19） （本文编辑：陈韵）