機器人手術系統的發展歷史與未來

摘 要：外科微創化手術開啟了機器人手術時代。機器人手術具有創傷小、疼痛輕、恢復快、外觀美容的優勢，在醫學的多個領域得到了日益廣泛的應用。在21世紀，機器人手術系統會更加安全和高效。

關鍵詞：機器人 手術 微創

中圖分類號：R319 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0006-01

隨著外科手術技術的不斷發展，微創手術已漸漸成為術式的主流。近年出現的機器人手術系統使微創手術進入了的新時代，其已在醫學的多個領域廣泛開展。現專門就機器人的發展歷史與未來做一系統闡述。

1 機器人技術的發展

美國Computer motion公司在1994年研制了第一臺用于輔助微創手術的內窺鏡手術系統—伊索系統，即最佳定位自動內窺鏡系統（AESOP），其具有虛擬關節，手術醫生可通過腳踏開關或聲控裝置操縱腔鏡的機械臂，可代替手術助手控鏡、定位，雖不能獨立執行指令進行手術操作，但卻邁出了機器人外科手術技術的關鍵一步。1998年，Computer motion公司開發了第二代宙斯（Zeus）系統，由3只機械臂、醫生操作臺及計算機控制器組成。手術時，醫生坐在操作臺前，觀察二維或三維手術圖像，其中，1個機械臂可通過聲控交互方式操縱腔鏡，另外2個則裝有“微腕”（micro Wrist）腔鏡器械，在醫生控制下操作手術器械。用于婦科手術的第三代機器人系統是Intuitive surgical公司生產的達芬奇（da Vinci）系統，已獲得歐洲CE認證和美國FDA認證，并于2000年被正式批準應用于臨床應用。達芬奇系統是現在最為先進、成熟和應用最廣泛的機器人手術系統。現簡要介紹達芬奇機器人手術系統的構成。

2 達芬奇機器人系統的構成

2.1 Surgeon Console術者操作臺

該操作臺是達芬奇系統的控制核心，由計算機系統、監視器、操作手柄及輸出設備等組成。使用達芬奇手術系統時，醫生舒適的坐在控制臺旁操控，同時觀察著一個高清、3D的患者體內影像。醫生可以用手和手腕，自然地隨著視線，操控顯示器下面的手指操控裝置。達芬奇系統可以無創的將醫生的手腕和手指的動作精確地，實時地傳遞到手術器械上，同時術者雙腳置于控制臺腳踏上配合完成電切、電凝等相關操作。

2.2 Patient-side Cart手術臺車

手術臺車是手術過程中病人所在的位置。它包括三個到四個用來執行醫生要求的機器手臂。機器手臂依靠一個固定的支點來轉動或移動，以減少對病人的創傷，提高切口的美觀度和整體的精確性。這個系統需要每一步的手術操作都是直接被醫生所控制，使用前要反復進行安全檢查，來避免器械或機器臂動作失控。

2.3 EndoWrist Instruments仿真機械手

一系列的內置機械手腕裝置可供醫生手術時使用。這個裝置設計有七個角度的移動，范圍甚至比人手腕運動的角度還廣。每一個機械手腕裝置都有一個特定的手術功能，例如鉗夾、縫合或組織處理，在進行深部操作時，機械手因為動作靈活，體積小巧比開放手術的人手操作更有優勢，并且手術醫師的手部抖動信號可被Intuitive控制技術自動過濾，提高手術的精確性，減少損傷。

2.4 Vision System影像系統

影像系統裝配有，高清的3D內窺鏡（尖端有攝像機和燈的撓性管）；圖像加工裝置，它可以提供病人的逼真的解剖結構。手術視野可以通過一個大的圖像監視器（視頻系統）被整個手術團隊所見。這種寬屏視圖可以給在手術臺車一側的手術助手提供一個更寬廣的手術視野。

2.5 達芬奇系統的手術程序

機器人手術時，首先在胸壁或腹壁上打幾個直徑1 cm的小孔。機器人的機械臂通過小孔進入病人體內，這時，病人體內的情況就會通過攝像頭在3D屏幕上顯示出來。術者可以清楚的看到解剖層次和位置，確認手術部位，進行手術操作。主刀醫生在控制臺控制機器手臂的運作，助手在病人旁邊協助，整臺手術只需要一名主刀醫生和一名助手即可完成。

3 機器人手術的優勢

（1）微創，手術切口小，創傷少。患者術后疼痛減輕、恢復快、住院時間短，感染風險及輸血概率降低。有學者報道，達芬奇機器人可將手術感染的風險幾乎降至為零，縮短患者一半住院時間，手術并發癥及輸血概率亦可大幅降低。（2）操作精細穩定，機械手與人手相比更加穩定，計算機輔助系統可濾除生理震動，縮小幅度比例。三維手術視野可以清晰的看到微小的毛細血管，保證了手術的安全性。并且機械手體積小，自由活動度大，可完成更加精細復雜的手術操作。減輕術者疲勞，術者坐可舒適的坐在操作臺前進行手術，減少了因疲勞而出現差錯的幾率，特別對復雜的，耗時較長的婦科腫瘤手術非常有利。另外，機器人手術的學習曲線短，手術操作的靈活性、協調性、精確性都有很大提高，打結和縫合更容易，更易被學習掌握。

4 不足

達芬奇機器人最主要的技術缺陷有：無觸覺，無法分辨組織韌度和觸摸血管搏動，沒有溫熱覺，不能分辨體內不同組織間的溫度差異；缺乏握力及壓力反饋系統，對大的動作有“力反饋”作用，對精細動作卻不起作用；術中控制臺與機械間的無線通訊易受到干擾。此外，機器人價格昂貴，體積龐大，手術成本較高。

5 機器人的未來發展

機器人的研發初衷是美國軍方希望能夠通過虛擬現實和遙控現場情景遠程處理戰場上的戰傷。遠方的外科醫生借助遙控機器人給處在不利環境中的軍事人員提供醫療援救服務，如戰場、核危險環境、外太空等。從1997年，Himpois通過機器人等在比利時布魯塞爾首次應用機器人完成了腹腔鏡膽囊切除術以來，機器人輔助的微創手術在世界范圍內迅速發展，輔助完成了一系列復雜高難度的手術但是目前，全世界遠程合作手術和遠程教學手術僅施行20多例。2001年9月7日，在美國紐約的外科醫生Marescaux和Gagner一邊觀看電視屏幕操縱機械手，一邊通過寬帶光纖傳送，遙控法國斯特拉斯堡醫院手術室的機器人ZEUS，為一位68歲的患者成功進行了首例跨洋機器人膽囊切除術。2005年6月，臺灣秀傳紀念醫院和美國佛羅里達的Cleveland醫學中心，運用了遠程合作系統成功完成了亞洲首例遠程合作微創心臟搭橋手術[1]。

總之，機器人手術系統為21世紀的外科治療開啟了新的篇章，機器人輔助手術、機器人遠程手術將會像普通手術一樣平常，世界各地的醫生們隨時可以共同開展手術，攻克醫學難題。面對這些挑戰和機遇，我們一定要廣泛吸收新的知識和技術，與時俱進，不斷學習，使機器人手術更加完善和安全。

參考文獻

[1]李春雨，王建武，賈晉太，等.機器人手術發展歷史回顧[J].中華醫史雜志，2010（7）.