机器人外科手术系统辅助下腹腔镜肾部分切除手术的研究进展

王帅彬，范来来，虞海峰，何有华

温州医科大学附属第二医院 泌尿外科，浙江 温州 325027

随着中国医疗水平的提高，居民健康体检中大量应用超声等影像学检查，小于4 cm的肾肿瘤检出率呈逐年上升趋势；保留肾单位的手术（nephron sparing surgery,NSS）为这类患者带来了巨大的生存获益[1]。机器人外科手术系统辅助肾部分切除术（robot-assisted partial nephrectomy,RAPN）由于具有更好的视觉观察效果和多角度精巧的器械剥离缝合优势，能缩短肾脏热缺血时间和总手术操作时间，减少止血药物及材料消耗，缩短术后在院时间[2]，成为继传统腹腔镜下肾部分切除术（laparoscopic partial nephrectomy,LPN）以及传统的开放式肾部分切除术（open partial nephrectomy,OPN）后新的手术方式。笔者结合国内外近期文献，对RAPN治疗肾肿瘤的应用现状及进展进行综述。

1 肾肿瘤的流行病学

肾肿瘤是一种临床上泌尿系统常见的肿瘤，其中肾细胞癌发病率最高，在2020 年全球癌症数据统计中，肾细胞癌约占所有新发癌症的4.1%，男女患病比例约3:2，在男性中排名第9位，女性中排名第14位，国内新发肾癌患者以每年6.1%的速度增加[3]。全球患者在其他疾病就诊期间因各种影像学检查发现肾肿瘤的概率显著增加[4-5]。由于偶然检查发现的肾肿瘤患者无明显及典型的临床症状，肾肿瘤的整体临床分期向早期阶段转移，其中肾细胞癌临床分期T1的比例达到70%，T1a期的比例甚至超过50%[6]，且多符合风险分级系统即UISS评分系统（University of California,Los Angeles Integrated Staging System）低危组，且预后较好，5年病死率低于5%[7]。研究表明通过手术切除肾肿瘤，患者特异性病死率明显下降，因此在肾肿瘤的诊疗方案中，国内外泌尿外科专家多推荐积极的手术治疗[8]。

2 肾部分切除术（partial nephrectomy,PN）的发展

在目前的临床实践中，肾肿瘤的治疗主要为手术治疗，根治性肾切除术（radical nephrectomy,RN）和NSS为主要的手术方式，其中PN在NSS中应用最多，在1950年由Vermooten首次提出，最初仅限用于孤立肾肾癌、双侧肾癌或对侧肾功能不全的肾癌患者。近年来，因PN对比RN在肿瘤学预后结果上无显著差异，PN组术后较RN组在长期随访中能维持更高的肾小球滤过率，并且PN组术后高血压新发或加重的比例均明显低于RN组，同时中风的风险明显低于RN组患者，有更好的生存获益，得到国内外学者认可[9-11]。PN的传统术式是开放手术，但OPN自身的劣势明显（切口大、术中出血多、术后恢复慢、并发症也相对较多）[12]。随着医疗科学技术的快速发展以及微创时代的到来，LPN的比例逐渐增加，但传统腹腔镜器械的不可弯曲，导致在部分PN术中存在视野及操作的局限性，限制了LPN在高难度PN手术中的应用。机器人外科手术系统的出现标志着PN手术进入新的时代，随着RAPN在临床上的运用越来越多，同时辅助定位技术的发展（如术中超声、近红外荧光显像技术、3D打印及CT三维技术等）使PN术达到了新的高度。

3 机器人外科手术系统的发展

机器人“robot”概念最早来源于1920年的捷克名剧《罗素姆的通用机器人》。1951年，Raymond Goertz设计了第一台遥控主从轮式机械手处理危险的放射性物质。1977年第一个用于人体的“手术机器人”—PUMA560由Victor Scheinman设计。1992年美国Computer Motion公司研制出第一台真正用于腹腔镜手术的机器人系统—AESOP，可辅助观察镜的固定和自动调整，随后又研制出了ZEUS系统，通过实时遥控平台与远程通信系统的组合，实现主刀医师对机械手臂和手术器械的实时调整操作，同时可实现远程手术操作。2003 年美国Intuitive Surgical公司开发研制出当前全球应用最为广泛的机器人手术系统—达芬奇（Da Vinci），该系统具有10倍放大、抖动更少的三维高清视觉效果，使用了先进的腔镜腕（Endowrist）技术，单个机械臂联合手术器械在半环及360°的双层面中实现7个自由度的关节活动，可以实现各种外科手术要求达到的快速和精准解剖分离、缝合和组织调整等操作，外科医师疲劳减少，泌尿外科腔镜手术也进入了新时代[13]。第5代Da Vinci SP®单孔系统能减少术后手术瘢痕的产生，但多适用于肿瘤较小和手术难度较小的患者[14]。目前国内外临床上安装应用最多的是达芬奇第三代Si和第四代Xi机器人手术系统[15]。其他机器人手术辅助系统还包括意大利的Telelap ALF-X系统和VesPA机器人手术器械、韩国Revo-i手术机器人系统、日本Madicaroid机器人系统、德国Avatera机器人系统以及国产的“妙手S”“图迈”“精锋”“术锐”“康多”等机器人手术系统。达芬奇系统具有显著的技术特点及优势，但仍需要在控制台术者的触觉反馈、机械臂体积和术中各类消耗性器械材料的成本等方面进行改进。

4 机器人外科手术系统在PN中的应用

4.1 RAPN的适应证与禁忌证 绝对适应证包括肾良性肿瘤，T1a期肾恶性肿瘤，肾恶性肿瘤发生于解剖性或功能性的孤立肾、RN后将导致肾功能不全或尿毒症的患者，经过筛选的T1b期肾肿瘤患者[1，16]。部分学者认为肾肿瘤患者的预后与肿瘤组织的生物学性质直接相关，NSS的选择标准不应取决于肾肿瘤的直径大小，PN的手术方案应保留更多的肾实质组织，为患者术后的肾功能恢复与维持获取更大利益[17]。对于T2期的肾肿瘤患者要求NSS，术前应组织参与手术人员对患者的影像学资料如目标肾肿瘤的生长位置、肿瘤体积、肿瘤影像学分期等数据进行阅读与讨论，并设计可行的PN手术方案，术前向心性指数（C-index）、P.A.D.U.A.评分系统和R.E.N.A.L.评分系统等可应用于评估PN实施的可行性、手术难度及围手术期并发症预测。MORGAN等[18]证实RAPN治疗局部T3a期肾肿瘤具有较好的短期肿瘤学和更好的肾功能结果。因此，对于有丰富手术经验的泌尿外科医师RAPN手术适应证已扩大，对于肾门肿瘤、完全内生型肾肿瘤以及直径较大的肾肿瘤、多发复杂的肾肿瘤具有较高的选择性[19]。

RAPN一般无绝对禁忌证，其相对禁忌证包括患者存在显著增加手术风险的疾病，如严重凝血功能障碍、严重的心血管、肺部方面的疾病及拒绝NSS患者等[20]。

4.2 手术入路的选择 经腹入路是进行LPN及RAPN的一种常规途径。由于人体腹腔气腹建立后空间大且手术操作视野开阔清晰，器官及组织解剖标志多且易辨认，机械臂器械间不易发生摩擦干扰，特别适用于肾门前唇肿瘤、腹侧肿瘤及部分解剖复杂的肾肿瘤。手术时患者取健侧45°～70°卧位，腰桥可轻微升起，取气腹针患侧脐周腹直肌外缘切口穿刺经历2次脱空感后入腹建立气腹，建议气腹压维持在12～15 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。自此切口置入8 mm Trocar并置入机器人镜头做为镜头孔，翻转镜头，直视下平行于腹直肌外缘距离镜头孔两侧6～10 cm处，置入8 mm Trocar，为1号机械臂或3号机械臂通道；与机械臂操作孔保持适当距离，于脐周置入普通12 mm Trocar作为辅助孔通道（挡肝孔参照普通腔镜方法），视情况建立4 号机械臂通道[15，21]。

经腹膜后入路：患者取健侧卧位，腰部对齐腰桥，腰桥顶起，腿部下弯上直并固定，充分拉伸患侧腰部空间。第一个操作通道切口可选髂嵴上方2 cm处或第12肋下的背侧组织薄弱处，组织钳与食指结合钝性游离探查进入腹膜后间隙，可利用自制球囊、球囊扩张器或观察镜镜头直接钝性扩张腹膜后空间，观察镜头直视下或手指引导下于12肋缘下腋前线及腋后线外侧置入8 mm Trocar作为其他机械臂通道孔，腹侧的12 mm Trocar辅助操作孔可根据助手及手术操作需求调整建立。机械臂绑定器械后，术者沿肾后及腰大肌前间隙游离寻找肾动脉，做好标记，然后进行肾脏肿瘤周围游离、肿瘤的切除及缝合。腹膜后途径多应用于肾外侧缘、肾门后唇及肾背侧肿瘤。该入路解剖结构相对简单，机械臂距靶器官较近，且不经过腹腔，无其他脏器干扰，术中游离肾脏更迅速，另外腹膜后入路RAPN对胃肠道影响较小，可减少术前肠道准备工作，并加快患者术后胃肠道功能恢复，同时缩短患者术后住院时间，但腹膜后入路操作空间较小，解剖标志不熟悉[21]，建立腹膜后空间及更换操作器械过程中容易损伤腹膜。

目前国内医院提倡术后患者快速康复，手术路径的选择也是一个重要方面。具体手术入路可根据术者经验、偏好及术前肾肿瘤影像学资料进行规划选择[22]。

4.3 术中肾动脉阻断的方法 肾脏是一对需高血流灌注的脏器，对缺血、缺氧较为敏感。肾动脉血流阻断导致的缺血再灌注损伤是PN术后肾功能损害的主要因素。大部分泌尿外科医师采用热缺血时间来预测评估肾的缺血再灌注损伤，并认为30 min是肾脏热缺血的时限，超过该时限肾功能将发生不可逆的损害并随时间的延长而加重[2]。因此，热缺血时间成为PN术中最值得关心的问题。国内外学者不断追求并探索，提出各种术中操作技巧，以缩短PN术中肾脏的热缺血时间，见表1。

表1 RAPN术中肾动脉阻断的方法

4.3.1 完全肾动脉主干阻断法：该方法目前在临床中采用最多，术中关键是游离出肾动脉的主干或靠近主动脉的根部空间，用弹性动脉夹完全阻断肾动脉主要血供，切除肿瘤组织并缝合创面后即刻移除动脉夹恢复肾动脉血流。此方法利于肾静脉的持续回流减轻肾脏充血，使手术创面出血极少，手术切缘清晰，并利于创面快速缝合[23]。

4.3.2 选择性肾动脉分支阻断法：该方法需术者熟知肾蒂周围血管的解剖并有较丰富的PN手术及处理血管损伤等并发症的经验，术前充分辨识肾动脉与肿瘤血供的解剖关系，术中对走向肾肿瘤的肾段动脉或者更细的II～III级血管分支选择性标记阻断，尽可能维持正常肾单位的灌注血流，但存在未被阻断的动脉分支供血区域静脉回流量较大，术中可能出血较多，手术视野模糊。推荐联合影像科医师对肾脏动脉及肿瘤血供进行三维重建成像。全新一代数字化全息影像技术—混合现实技术（mixed reality,MR）可将患者的术前影像资料和数据融合并导入机器人手术系统并构建MR模型，可帮助手术医师实现高选择性肾动脉阻断[24]。DESAI等[25]进行的一项RAPN手术的对照研究发现，肾动脉分支阻断组在出院时及术后短期随访中肾小球滤过率均优于肾动脉主干阻断组。FURUKAWA等[26]发现肾动脉分支阻断RAPN在术后7 d存在肾功能获益，术后4周与肾动脉主干阻断法对比肾小球滤过率下降水平差异无统计学意义。国内吴震杰等[27]对343例行RAPN的患者资料分析发现，分支阻断法和主动脉主干阻断法在手术时间、热缺血时间、术中出血量、围手术期输血率、手术中转率、手术并发症发生率、术后住院时间、术后手术切缘、末次随访肾小球滤过率方面差异均无统计学意义，但术后2年内随访发现，分支阻断组与肾动脉主干阻断组比较，患侧分肾功能下降百分比[（21.6±14.6）%vs.（38.4±20.7）%]和总肾功能下降百分比[（2.5±16.4）%vs.（14.8±20.0）%，P=0.002]存在明显差异，认为肾动脉分支阻断RAPN能更好地保护肾功能。

4.3.3 早期肾动脉松阻断法：该方式的操作关键在于肿瘤创面的内层快速缝合，即在肾动脉阻断下迅速缝合关闭肾创面的内层或深部，立即解除肾动脉阻断，恢复血流后再继续缝合关闭外层创面。BAUMERT等[28]提出的早期松阻断技术可显著减少PN热缺血时间，但术中出血风险增加。国内陈路遥等[29]改良此技术并应用在32例RAPN术中，发现可显著缩短肾脏热缺血时间，且不增加术中出血量和并发症，并认为此方法可减少术后肾动脉假性动脉瘤的发生，适用于创面较深的复杂型肿瘤。早期松阻断肾动脉法内层缝合不牢靠的情况下可能导致松阻断后创面再次出血、总出血增加，需再次动脉阻断可能，对术者手术经验与缝合技术要求高[30]。

4.3.4 零缺血肾部分切除术：GILL等[31]认为极短时间的肾动脉血流阻断也会给正常肾脏组织带来缺血再灌注损伤的风险，并首次提出“零缺血PN”的概念。目前有“off-clamping”法，即在进行RAPN时肾蒂血管及其他血管分支完全不阻断，主要采用电凝、超声刀等机器人系统的能量平台进行创面止血，从而降低肾脏的缺血再灌注损伤[32]。国内一项纳入58例RAPN的临床研究[33]显示，RAPN肾动脉无阻断较分支阻断方法总手术时间缩短[（131.0±54.5）minvs.（165.67±57.6）min，P=0.022]、术后并发症发生率降低[3.2%（1/31）vs.22.2%（6/27），P=0.042]，但仍需大规模前瞻性研究验证。该方法存在肾脏深部血管术后迟发性出血、肿瘤底部切缘阳性、尿瘘等风险，目前也尚不清楚肾功能的远期情况，建议避免应用于T2期肿瘤、内生型肿瘤、囊性肾癌等复杂病例[32-34]。另外还有利用HabibR 4X射频消融装置在肿瘤下方发射凝结性能源制造不流血平面的技术，该装置对肾脏集合系统的完整性影响需进一步研究探索[35]。

4.3.5 术前超选择性肾动脉栓塞术：该方法选择术前1～15 h进行数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）对肾肿瘤供血动脉进行栓塞。但由于肿瘤的大小和位置不同，DSA发现肿瘤明确的滋养动脉存在困难，易导致DSA栓塞的范围过小或过大，建议DSA不要栓塞超过肿瘤范围的20%。该方法也存在患者改变体位时动脉穿刺点加压包扎环带、动脉固定器脱落引起动脉瘤或大出血的风险；手术中还存在DSA栓塞后肿块周围出现水肿带，栓塞区域组织脆性增加、边界模糊，导致正常组织和肿瘤组织的界限区分难度增加，肿瘤剥离困难，术后切缘阳性率风险增加。优点是手术中无操作时间限制，但创面渗血会增加，并且存在约20%的病例肿瘤动脉栓塞失败的可能[36]。

4.3.6 肾脏低温保护技术：对于预期手术时间较长的RAPN手术，可通过低温技术来保护肾功能，常用的方法有通过Trocar通道在肾脏周围输送冰泥、通过肾动脉灌注冷却的盐水或乳酸林格氏液、通过预先经尿道逆行置入肾盂的导管注射冰水等延长热缺血时限[37]。

4.4 RAPN的优势与预后 机器人外科手术系统的腕式手术器械和放大的三维手术视野，帮助泌尿外科手术医师更好地达到PN手术“三连胜”，缩短了肾脏热缺血时间、较好的瘤控和肾功能保护。BENWAY等[38]对118例LPN和129例RAPN的资料比较发现，虽然总手术时间（189 minvs.174 min）、集合系统损伤发生率（47%vs.54%）、肿瘤大小（2.8 cmvs.2.5 cm）和切缘阳性率（3.9%vs.1%）方面没有显著差异，但RAPN的术中热缺血时间明显更短（19.7 minvs.28.4 min，P＜0.001），失血量更少（155 mLvs.196 mL，P=0.03），住院时间也更短（2.4 dvs.2.7 d，P＜0.001），对于术前评分简单和复杂的肾肿瘤患者，术后并发症发生率相似（8.6%vs.10.2%）情况下，RAPN的热缺血时间明显短于LPN（简单的15.3 minvs.25.2 min，P＜0.001；复杂的25.9 minvs.36.7 min，P=0.000 2）。BRAY等[39]的研究也发现，RAPN组术后住院时间较LPN组缩短了1.3（2.4vs.3.7）d；需要DSA或栓塞的概率降低（7%vs.10%）；肾小球滤过率在术前和术后第1天对比中，RAPN组急性肾功能损伤较LPN组显著减少（2.9%vs.6.0%，P＜0.01；3.8%vs.11.5%，P＜0.001）；而在术后3个月的慢性肾功能损害对比中两组之间无明显差异。来自法国20个医学中心2 005例接受PN的患者数据分析发现，接受RAPN的患者在围手术期和术后输血率以及非计划二次手术率方面均显著低于OPN组（2.9%vs.6.0%；3.8%vs.11.5%；2.4%vs.6.7%）；虽然肿瘤学结果没有组间差异，但认为RAPN组术后3个月和12个月的急性肾功能衰竭和新发慢性肾病的风险显著降低[40]。而在一项222例复杂性和手术难度较高的肿瘤患者研究[41]中，RAPN对比OPN术中失血减少（210.5 mLvs.368.5 mL，P＜0.001），热缺血时间更短（19.7 minvs.25.5 min，P=0.001），术后输血率更低（1.6%vs.17%，P＜0.001），住院时间更短（3.0 dvs.5.3 d，P＜0.001），见表2。另外在一项包含54个独立研究的数据中发现，孤立肾肾癌患者行RAPN手术同样有更好的生存获益[42]。目前，由于RAPN的术中出血少、热缺血时间短、术后并发症减少、住院时间更短的优势，有医疗中心对高选择的T1a肾肿瘤患者进行了日间手术管理[43-44]。在PN手术的瘤控和预后对比中RAPN拥有OPN及LPN相同的肿瘤学结果，一项随访时间大于48个月的2 703例T1期肾癌患者的数据分析中，RAPN的手术切缘阳性率为0～10.5%，局部复发率为3.6%，远处转移发生率为6.4%，5年无瘤生存率为86.4%～98.4%，5年癌症特异性生存率为90.1%～100%，5年总生存率为82.6%～97.9%[45]。BERNHARD等[43]对45例T3期肾癌患者行RAPN，术后2年局部无复发生存率为95.4%，无转移生存率为95.3%。RAPN较OPN及LPN而言为新生事物，10年以上的肿瘤学及肾功能差异研究数据仍缺失，需要大规模前瞻性研究来进一步探索RAPN在PN手术中的优势。

表2 RAPN与LPN、OPN的研究对比

4.5 RAPN的费用 在经济发达国家，由于医疗保险和国家医疗投入较大，肾肿瘤患者的医疗负担并不重。国内各个医疗中心的RAPN收费标准不统一，目前尚缺乏相关的统计数据。由于机器人外科手术系统行RAPN手术至少需要3个机械臂及相应器械、耗材辅助，行RAPN的患者总医疗费用为3～5万元，较LPN平均高出2～3万元，并且高出部分为患者自负，明显增加了患者的医疗负担[46-47]。目前，上海等部分地区已将RAPN相关手术费用纳入医保，让我们相信随着国家医保的投入增多和相关医疗保险的完善，在排除手术费用的相关因素后RAPN也将成为肾肿瘤患者新的手术选择。

4.6 RAPN的学习曲线 RAPN与LPN能同时达到PN手术的微创目的，但学习曲线存在差异。LAVERY等[48]认为术者需要积累150～200例的PN手术经验才能使LPN疗效趋于稳定，而RAPN的学习曲线仅需15～20例达到稳定。国内研究发现，对于腹腔镜手术经验丰富的术者，RAPN的学习曲线为9～19例，同时认为前20例为学习阶段，20～43例为掌握阶段，之后为熟练阶段[49]。在术者完成学习曲线后，组装机械臂时间、手术时间、热缺血时间和患者术后住院时间可较学习阶段明显缩短[50-51]。

4.7 RAPN的伦理问题 机器外科手术系统在PN中展现了优势，但同时也面临诸多伦理问题及挑战。首先是患者安全问题，机器人外科手术系统属于高精尖仪器，但仍存在0.36%～4.0%的故障率，主要有能量平台故障、术中不当操作及器械尖端在患者体内的断裂、传动锁链及滑轮故障、信号传输控制线路故障等，目前对于患者的生命安全仍是威胁。对于未来远程机器人手术操作，还将面临网络延迟、网络不稳定、网络恶意攻击等安全问题。其次，机器人外科手术系统主要由国外进口，采购需花费2 000～3 000万元，每年的仪器保险费用及维护成本在200万元以上，并且国内医疗资源分配不均等，导致目前国内机器人外科手术系统集中在各个地区最好的大型医疗中心，伦理上涉及社会公平与正义，无法从RAPN获益的公众将对机器人手术系统产生抵触，并且社会层面对于机器人手术存在着过度医疗、违规谋利等反面认知，进而制约其发展。最后，机器人手术系统存在医疗事故的法律责任认定问题，目前适用于机器人手术系统医疗事故中研发公司、生产厂商、医务人员之间的法律条款缺失[52]。

综上所述，RAPN相对于LPN及OPN具有一定的优势，学习曲线缩短，并能减少术者疲劳，弥补了传统腹腔镜的不足，让术野解剖更立体清晰，操作更精准，使肾部分切除手术适应证更广，肾动脉阻断方法选择更多，能减少肾部分切除术中失血量，缩短手术时间和术后住院时间等，对肾肿瘤患者保留肾单位的治疗具有积极作用。但机器人外科手术系统购置及运行维护成本高、国内医疗资源分配不均衡、伦理安全问题等制约其发展。未来随着我国医疗水平的发展、经济实力的增强、科技的进步、人工智能的应用及国产机器人手术系统的完善，在患者的保肾手术中，机器人外科手术系统将拥有更广阔的发展应用前景。