機器人給外科手術帶來革命性巨變

摘 要：手術機器人由主控制平臺，移動平臺和三維成像視頻影像平臺三部分組成。機器人手術不僅微創(chuàng)，而且針對狹小空間的手術具有無與倫比的優(yōu)勢，因此機器人給外科手術帶來了革命性巨變。

關鍵詞：機器人；外科手術；革命性巨變

18世紀80年代，Billroth用手術刀打開病人腹腔，完成了首例外科手術。這種傳統(tǒng)的開刀手術為第一代手術方式。上世紀80年代，腹腔鏡下微創(chuàng)手術取得突破性進展，在許多領域取代傳統(tǒng)開刀手術，稱為第二代外科手術方式。21世紀以來，手術機器人得到開發(fā)并迅速投入臨床，預示著第三代外科手術時代的來臨[1]。本文就機器人給外科手術所帶來的革命性變化進行綜述。

1 機器人輔助手術簡介

機器人輔助手術最早要追溯到1985年，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)到了達芬奇外科機器人時代。它自2000年獲得FDA批準用于臨床手術以來，已有近千臺機器人在投入使用[2]。它相對于傳統(tǒng)開放型手術有很多優(yōu)點，如切口小、出血少、疼痛輕、零感染和康復快等。腹腔鏡有四個活動度，而機器人有七個活動度。尤其是機器人有腕關節(jié)，極大地方便了體內(nèi)縫合等活動，還能克服手工操作的顫抖等[3]。盡管現(xiàn)有設備對兒童心臟手術來說尺寸有點兒大，但并未留下過大的疤痕，在兒童胸外科也有一定程度的應用[4]。機器人輔助手術的主要缺點是缺乏觸覺反饋，在通過較大外科空間時容易出現(xiàn)儀器碰撞，器械笨重，價格昂貴等。

2 手術機器人輔助設備的構成

機器人主要由三部分構成：主控制平臺，機械臂、攝像臂和手術器械組成的位于手術床邊的移動平臺，三維成像視頻影像平臺。手術過程中，醫(yī)生不與病人直接接觸，而是通過三維視覺系統(tǒng)和動作動標系統(tǒng)操作。醫(yī)生手臂、手腕和手指動作通過傳感器在計算機中記錄下來，同步翻譯給機械手臂，進而傳遞給機械前端安裝的手術器械，由其模擬醫(yī)生操作。機器人手術在狹小空間操作具有無可比擬的優(yōu)勢，如盆腔和胸腔內(nèi)的手術中，有十分廣闊的應用前景[2]。手術時，醫(yī)生坐在主控制平臺旁，距離病人手術臺數(shù)英尺遠，通過放大的三維圖像觀察手術視野，雙手通過主控制臺同步操作系統(tǒng)進行手術。移動平臺的機械臂直接接觸病人，它有2-3個機械臂和一個內(nèi)窺鏡臂。其感覺反饋目前僅限于感知工具之間的碰撞，所以醫(yī)生在縫合或接觸軟組織的時候只能依靠視覺。可拆卸部分使得機器人手臂能夠靈活地模擬人手功能。每一個部件都有其自己的功能，可以進行縫合及鉗夾等操作。這些部件可以通過位于機械臂上的杠桿快速拆卸。設備具有良好的記憶功能，第二個部件可以準確地放置于第一個部件曾經(jīng)所在的位置。機械手可以自由旋轉(zhuǎn)，這是非機械手所不能具備的優(yōu)點。此外，機器人可以很準確地控制力量的使用，完全濾除手工操作的顫抖。手術空間靠充二氧化碳氣體維持。三維視覺系統(tǒng)提供了清晰的高保真放大圖像，醫(yī)生可以清楚地看到手術野，而且不受霧氣的影響，其效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)手術[2]。視野的轉(zhuǎn)換靠踩動腳踏板來實現(xiàn)。

3 機器人輔助的常見手術

機器人輔助手術由于其獨特的深部操作和精細操作的技術優(yōu)勢，使其能夠廣泛地應用于狹小空間手術。目前經(jīng)常使用機器人輔助的手術主要有心胸外科和盆腔內(nèi)手術等。心臟搭橋手術和二尖瓣成型手術是機器人輔助手術在心胸外科開展的代表手術[5]；盆腔手術則以泌尿外科手術為代表[6]。傳統(tǒng)心胸外科手術需要開胸，創(chuàng)傷大，術后遺留疤痕大，手術風險高，術后恢復時間長。機器人輔助手術能在不損壞胸廓完整性的前提下，可以高質(zhì)量地完成手術操作。適應證范圍廣泛，幾乎能夠包含所有的心胸外科手術，如心臟搭橋術、瓣膜成型術、瓣膜置換術、缺損修補術和心臟腫瘤切除術等[5]。泌尿外科手術是機器人的另一個好戰(zhàn)場，如前列腺癌根治、腎盂成形、腎切除、膀胱切除、輸尿管成形、輸精管吻合和活體供腎切取等是機器人手術的強項。前列腺癌根治術是最能體現(xiàn)機器人優(yōu)勢的手術之一。手術能夠在寬闊而清晰的視野下進行，能夠清楚呈現(xiàn)組織、器官的解剖構造和神經(jīng)血管束的走行，操作精準、靈活，能夠精細地分離淋巴結，縫合質(zhì)量高、吻合好[6]。

綜上所述，機器人輔助手術是開始于21世紀的新型手術方式，創(chuàng)傷小、手術視野清晰、技術操作精準，在狹小空間操作更是具有傳統(tǒng)手術及腔鏡手術無法比擬的優(yōu)勢，開創(chuàng)了外科手術的新紀元。

參考文獻

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作者簡介：朱博（1991，5-），男，長春市人，吉林大學機械科學與工程學院2010屆卓越工程師班。