機器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應用

李德閩

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院心胸外科，江蘇 南京 210002)

機器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應用

李德閩

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院心胸外科，江蘇 南京 210002)

機器人手術(shù)系統(tǒng)用于早期肺癌治療是近10年發(fā)展起來的一項新的微創(chuàng)治療技術(shù)。與傳統(tǒng)的電視胸腔鏡(video-assisted thoracoscopic surgery，VATS)比較，除具有VATS微創(chuàng)的基本優(yōu)點外，其3D高清成像，高倍數(shù)放大，符合人體工程學的仿真機械臂及多自由度轉(zhuǎn)腕功能(Endowrist)等，通過人機交流還原了開放式手術(shù)中術(shù)者眼與器械、手與器械的同步運動，將微創(chuàng)外科技術(shù)提高到了一個新的境界。本文就機器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應用現(xiàn)狀做一簡述。

機器人外科；微創(chuàng)外科；早期肺癌；電視胸腔鏡

外科手術(shù)為早期肺癌(I、II期)的最有效治療手段，其標準術(shù)式為解剖肺葉切除+系統(tǒng)性淋巴結(jié)清掃。傳統(tǒng)開胸手術(shù)仍有一定的創(chuàng)傷及風險，自1992年首例電視胸腔鏡(video-assisted thoracoscopic surgery，VATS)肺葉切除成功，VATS已成為肺癌微創(chuàng)的主流術(shù)式，歷經(jīng)20年的臨床應用，證實其有減輕術(shù)后疼痛，減少創(chuàng)傷，減少輸血，縮短胸管留置時間及縮短住院日等優(yōu)點[1]。同時源自單中心臨床報道顯示，VATS手術(shù)遠期療效與常規(guī)開胸手術(shù)相近[2]。但是，VATS由于單鏡頭為二維成像，缺乏立體感；操作過程為單純的杠桿原理，將器械經(jīng)胸壁洞孔進入胸腔操作，其準確性及協(xié)調(diào)性不盡人意，尤其對復雜的手術(shù)，其應用有一定的局限性[3]。同時VATS對淋巴結(jié)清掃的徹底性與傳統(tǒng)開胸手術(shù)比較存在一定的不足，其在早期肺癌手術(shù)腫瘤學的有效性仍有質(zhì)疑[4～6]。迄今為止，VATS能否作為早期肺癌的標準術(shù)式而完全取代傳統(tǒng)開胸手術(shù)，仍需通過大量的隨機、前瞻及多中心的研究才能得出結(jié)論[7]。

達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)(da Vinci surgical system)為目前臨床唯一在用的手術(shù)機器人系統(tǒng)[8，9]，自2000年獲得美國FDA批準后，在外科領(lǐng)域的發(fā)展極為迅猛，目前全球裝機量已近3000臺。其臨床應用涵蓋了心臟外科、胸外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、腹部外科、骨科、口腔及耳鼻喉科等。機器人手術(shù)系統(tǒng)除具備VATS的微創(chuàng)基本優(yōu)點外，其硬件系統(tǒng)遠優(yōu)于VATS，包括3D高清成像，高倍數(shù)放大，符合人體工程學用仿真機械臂及多自由度轉(zhuǎn)腕功能(endowrist)等，通過人機交流還原了開放式手術(shù)中術(shù)者眼與器械、手與器械的同步運動，將微創(chuàng)外科技術(shù)提高到了一個新的境界。我院自2010年10月引進第二代達芬奇機器人系統(tǒng)以來，共開展各類胸部手術(shù)已超過300臺，其中早期肺癌手術(shù)近120例，現(xiàn)就我院機器人手術(shù)系統(tǒng)使用經(jīng)驗并結(jié)合國、內(nèi)外使用情況做一介紹。

1 機器人系統(tǒng)與VATS的區(qū)別[1，8，9]

機器人和VATS二者均在內(nèi)窺鏡輔助經(jīng)胸壁3～4個洞孔(port)進行操作，由于二者間硬件上的不同而存在極大的差異。VATS主要包括窺鏡、成像系統(tǒng)，術(shù)者及助手立于患者身旁，通過杠桿原理將器械胸壁洞孔進入胸腔由手進行操作，窺鏡僅提供術(shù)中光源及二維鏡像，尤其進行深部精細操作及縫合重建時較為困難。而機器人系統(tǒng)由操控臺、雙目高清窺鏡、機械臂(三臂或四臂)、7個自由度的轉(zhuǎn)腕器械組成。因此，機器人系統(tǒng)的雙目視頻鏡頭提供了真正3D高清鏡像，術(shù)者的視野與正常手術(shù)無異；由機器臂固定鏡頭，集固定、變焦等功能為一體，放大倍數(shù)達10倍以上，不需助手扶鏡；仿真機械臂末端關(guān)節(jié)具有7個自由度及雙軸向的轉(zhuǎn)腕功能，可完成人手在狹小空間不能完成的動作，包括深部精細分離及縫合重建等，其靈活及協(xié)調(diào)性遠超VATS；另外機器人6 Hz的動態(tài)過濾器可消除人手的抖動；集視頻、操作指令為一體的操控臺，術(shù)者可遠離手術(shù)臺進行手術(shù)操作。

2 機器人肺葉切除術(shù)麻醉、體位及機械臂設置[1，3]

麻醉及體位：可選用雙腔支氣管管插或單腔氣管插管+術(shù)側(cè)支氣管封堵。將手術(shù)臺反向安放，即患者的頭側(cè)位于手術(shù)臺的尾端，以便機器人主機位于患者的頭側(cè)擺放。患者呈90°側(cè)臥位，要求肩胛骨頂端與臀部呈一直線，腋下墊高，以利胸廓外展。目前肺葉切除時胸壁洞孔的位置相對恒定，有三臂和四臂二種方法，三臂法相對簡單且節(jié)省一機械臂可減少耗材費用，現(xiàn)簡要介紹如下：包括左、右機械臂和窺鏡臂，另加一輔助操作孔。基本原則要求窺鏡孔與左、右臂呈三角排列，各自間隔6～8 cm，以避免操作過程中機械臂間的相互碰撞。以右胸為例，通常于腋中線第8～9肋間(相當于膈頂水平)切開皮膚 1.2 cm，經(jīng)肋骨上緣分離進入胸腔放置鞘卡，置入30度窺鏡，胸腔內(nèi)充CO2，保持胸腔內(nèi)壓力8～10 cmH2O，使肺充分萎陷，探查胸腔內(nèi)有無粘連及肺部腫瘤與術(shù)前評估是否一致等。于腋后線第6～7或第7～8肋間切開皮膚8 mm，該切口與窺鏡切口間距約四橫指(6～8 cm)，經(jīng)肋骨上緣置入鞘卡，此為左手臂；另于腋前線第6～7肋間切開皮膚8 mm，置入鞘卡，此為右手臂。輔助孔通常設于腋前線膈頂水平，用于助手送入抓鉗幫助牽引顯露、吸引及送入腔鏡器械等。左側(cè)肺葉切除胸壁打孔的位置與右側(cè)大致相同，只是由于左側(cè)心臟的影響，光源孔應在腋中線偏后2 cm。

3 機器人肺切除學習曲線

機器人肺切除作為一項新的技術(shù)開展，其初始階段有一學習曲線，包括熟悉機器人各機械部件及操作，適應機器人操作環(huán)境，術(shù)者、助手、麻醉及護士的整體協(xié)調(diào)等[3]。雖然具有VATS基礎(chǔ)和無VATS基礎(chǔ)者學習曲線有所不同，但總體上機器人的學習曲線較VATS要短[10]。Chang等發(fā)現(xiàn)[11]，經(jīng)8～10小時的機器人訓練，體內(nèi)打結(jié)速度要快于具有腔鏡基礎(chǔ)的醫(yī)生在腔鏡下的打結(jié)速度；經(jīng)14小時訓練后，其打結(jié)速度可進一步提高。Melfi[12]、Ghragozloo[13]和Veronesi等[3]均一致認為具有開放胸部手術(shù)經(jīng)驗的醫(yī)生，經(jīng)20例機器人肺葉切除手術(shù)后即可達到熟練水平。而VATS的訓練，通常需經(jīng)30～50例手術(shù)后才能達到熟練水平。但對原有較好VATS基礎(chǔ)者開展機器人手術(shù)，則可縮短機器人的學習曲線，一般經(jīng)5～10例肺切除后就能較好地掌握此項技術(shù)。我們對機器人肺癌手術(shù)的體會，初期5～10例主要為手術(shù)、麻醉及器械護士團隊的配合，包括體位、機位擺放及裝機等，對具有較好開放肺葉切除經(jīng)驗的醫(yī)生而言，經(jīng)過10例以上肺葉切除的手術(shù)過程，基本具備熟練肺葉切除的能力，并隨手術(shù)例數(shù)的增加，熟練程度進一步提高。值得重視的是，由于機器人術(shù)者通常不洗手在操孔臺操作，助手應有常規(guī)開胸的應急能力，同時掌握如何迅速撤機的流程，手術(shù)間常規(guī)備有開胸包，以便發(fā)生各種意外情況時可快速中轉(zhuǎn)開胸。

4 機器人操作的便利及安全性

機器人應用于肺癌手術(shù)已有10年的時間，尤其近5年來，機器人肺切除的報道逐漸增多。但早期報道機器人肺葉切除手術(shù)時間偏長。2002年Melfi[12]報道初期5例機器人肺葉切除，手術(shù)時間在2.5～5 h；2003年Ashton等報道[14]手術(shù)時長達530 min(包括支氣管鏡、縱隔鏡及病理檢查時間)，2006年P(guān)ark等報道[15]肺葉切除平均手術(shù)時間218 min(155～350 min)。早期報道機器人肺切除時間偏長可能與學習曲線有關(guān)。2011年Dylewski等報道[16]200例解剖肺葉切除的經(jīng)驗，其中3例中轉(zhuǎn)開胸，手術(shù)平均時間縮短至90 min，術(shù)后死亡率及并發(fā)癥率分別為2%和26%。Lee等[2]報道機器人右上肺葉切除平均172 min，較VATS(134 min)明顯延長，但下肺葉切除時兩者間無明顯差異(140 min vs 123 min)。Jang等[17]比較同一術(shù)者在初期開展機器人和VATS手術(shù)時，機器人和VATS肺葉各為40例的數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)機器人組術(shù)后并發(fā)癥率低于VATS(10% vs 32%)，隨著VATS經(jīng)驗成熟，二組間手術(shù)并發(fā)癥率大致相同。由于機器人自身硬件的優(yōu)勢及操作的便利性，隨著機器人手術(shù)經(jīng)驗的進步積累，縮短機器人解剖肺切除手術(shù)時間仍有較大的空間。我們的經(jīng)驗，經(jīng)過初期20例肺葉切除后，單肺葉切除+淋巴結(jié)清掃大部分可在2小時內(nèi)完成，而50例手術(shù)后，機器人手術(shù)的優(yōu)勢將更為明顯。

機器人肺癌手術(shù)的并發(fā)癥率在10%～39%，最常見的為房顫、長時間漏氣、肺炎及呼吸功能不全等，與常規(guī)開胸手術(shù)比較，其各種并發(fā)癥明顯減低，而與VATS手術(shù)大致相近[18]。Kent等統(tǒng)計的數(shù)據(jù)[6]，2008～2011年美國33095例肺癌手術(shù)中(常規(guī)手術(shù)20238例，VATS12427例，機器人430例)，機器人手術(shù)比例從2008年的0.2%上升至2010年的3.4%，死亡率0.2%，住院時間5.9d，并發(fā)癥率43.8%，均低于常規(guī)開胸的2.0%、8.2d和54.1%；與VATS手術(shù)比較，死亡率、并發(fā)癥及住院時間均無差異，提示機器人肺切除術(shù)與VATS手術(shù)相當，具有較好的安全性。

5 機器人早期肺癌手術(shù)的腫瘤學因素

解剖性肺切除+淋巴結(jié)清掃是保證早期肺癌療效的核心因素，并對患者準確病理分期。雖然VATS手術(shù)開展已超過20年，對其腫瘤學的徹底性仍有爭議，未將其作為早期肺癌治療的標準術(shù)式，歐、美國家采用VATS治療早期肺癌的比例不足50%[19]。Boffa等對2001～2010年STS數(shù)據(jù)庫11500例早期肺癌手術(shù)治療資料顯示[4]，開胸組N1淋巴結(jié)病理陽性上調(diào)率為9.3%，VATS組為6.7%(P< 0.001)，N2淋巴結(jié)上調(diào)率兩組相近。Licht對2007～2012年丹麥國家肺癌數(shù)據(jù)庫1513例I期肺癌手術(shù)治療結(jié)果的分析表明[5]，VATS手術(shù)占47%，常規(guī)開胸占53%，雖然兩組間5年生存率無差異性，淋巴結(jié)清掃站數(shù)相同，但常規(guī)開胸組N1和N2淋巴結(jié)陽性上調(diào)率分別為13.1%和11.5%，明顯高于VATS的8.1%和3.8%(P< 0.001)。由此可見，VATS淋巴結(jié)清掃徹底程度不如常規(guī)開胸手術(shù)。Wilson等對3個中心2009～2011年302例I期肺癌機器人肺切除淋巴結(jié)清掃的資料比較，發(fā)現(xiàn)機器人對病理淋巴結(jié)分期上調(diào)達平均達10.9%，其中N1淋巴結(jié)上調(diào)占6.6%，N2占4.3%，其淋巴結(jié)清掃效果優(yōu)于VATS，與常規(guī)開胸相近[20]。

機器人肺葉切除術(shù)時淋巴結(jié)清掃優(yōu)于VATS，并達到傳統(tǒng)開胸手術(shù)相同的效果，可能二者間操作技術(shù)不同有直接關(guān)系。VATS對肺裂直接分離較為困難，尤其對肺裂發(fā)育不全時，通常采用無裂技術(shù)(fissureless technique)，即在肺門部血管及支氣管處理完畢后以切割縫合器行葉間裂進行切割，由此容易帶來葉裂間及支氣管殘端淋巴結(jié)清掃的不足[5]。而機器人術(shù)者則可采用機器人器械直接進行葉間分離，并將肺門血管旁及支氣管旁清掃，其操作流程及方式與開胸手術(shù)相同[21]。

6 機器人對術(shù)后患者生活質(zhì)量的影響

VATS手術(shù)與開胸手術(shù)相比可減輕術(shù)后患者的疼痛。VATS與機器人手術(shù)比較，雖然兩者間具有諸多的相似性，但VATS手術(shù)過程中，其胸壁洞孔處為器械杠桿支撐點，術(shù)者進行胸腔內(nèi)操作時器械不同方向地往復轉(zhuǎn)動，可造成洞孔處肋間神經(jīng)肌肉磨擦及挫傷，因此術(shù)后疼痛者并不少見。而機器人則為機械臂末端Endowrist在胸腔內(nèi)轉(zhuǎn)動完成操作，明顯減少了對神經(jīng)肋間肌肉的損傷而減少術(shù)后疼痛。Louie等對機器人與VATS肺切除比較，兩組間手術(shù)時間，術(shù)后并發(fā)癥，失血量及術(shù)后住院時間均無差異，但機器人組術(shù)后鎮(zhèn)痛藥物使用時間及體能恢復時間較VATS組明顯縮短[22]。

7 結(jié)語

雖然機器人與VATS同為內(nèi)窺鏡輔助、經(jīng)胸壁洞孔完成的胸部微創(chuàng)手術(shù)，二者間仍存在一定不同。VATS用于早期肺癌的治療已有20年的時間，臨床應用已積累了一定的經(jīng)驗，與常規(guī)開胸手術(shù)比較，可減少創(chuàng)傷應激、減輕術(shù)后疼痛、減少輸血、縮短術(shù)后ICU留置及住院時間，有利于患者術(shù)后的早日康復及接受后繼的抗腫瘤等相關(guān)治療，對有經(jīng)驗的術(shù)者及大容量的手術(shù)中心，其手術(shù)安全及便利性毋庸置疑，遠期療效也與常規(guī)開胸手術(shù)相近，可否替代或作為早期肺癌治療的標準術(shù)式，仍需經(jīng)前瞻性、多中心及隨機對照研究進一步證實。機器人手術(shù)應用時間不長，其硬件及手術(shù)器械的優(yōu)越性在早期肺癌的手術(shù)治療擁有廣闊的前景，3D視野、高倍數(shù)放大、多臂協(xié)調(diào)及Endowrist的特有功能，為深部手術(shù)精細化、復雜重建等創(chuàng)造了極大的便利性。機器人手術(shù)系統(tǒng)的誕生并不是完全取代VATS的存在，而是現(xiàn)代高科技技術(shù)在臨床外科的具體應用，將內(nèi)窺鏡輔助的微創(chuàng)技術(shù)提高至一個新的境界。

近5年來手術(shù)機器人系統(tǒng)在早期肺癌手術(shù)治療獲得了長足進步，除了手術(shù)的安全性及便利性達到VATS及開胸手術(shù)相同的效果外，其在腫瘤學的可靠性顯示出獨有的優(yōu)越性，隨著機器人早期肺癌手術(shù)經(jīng)驗的積累及病例數(shù)的增加，在早期肺癌治療中的地位將得到進一步的驗證。目前多數(shù)文獻報道除手術(shù)機器人系統(tǒng)手術(shù)費用高于VATS外，不論在手術(shù)便利性、安全性、腫瘤切除可靠性及術(shù)后早期康復等方面，機器人均優(yōu)于VATS。但最近Paul等統(tǒng)計美國2008～2011年2498例機器人與37595例VATS肺葉切除的結(jié)果顯示[23]，機器人肺切除除費用高于VATS外，心血管并發(fā)癥及術(shù)中出血并發(fā)癥亦均高于VATS(分別為23.%vs20.0%和5.0%vs2.0%，P< 0.05)。但手術(shù)機器人系統(tǒng)無論硬、軟件及器械等各方面均優(yōu)于VATS，無疑是微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的進步，并將微創(chuàng)胸部手術(shù)推向了更高的平臺，特別是同時從事VATS和機器人手術(shù)者，更能從具體的操作及實踐中感悟及甄別出手術(shù)機器人系統(tǒng)與VATS間的異同及微創(chuàng)手術(shù)的真諦。

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Application of robotic surgery system in the treatment of early-stage lung cancer

LIDe-min

(DepartmentofCardiothoracicSurgery，NanjingGeneralHospital，NanjingMilitaryAreaofPLA，Nanjing210002，China)

The robotic surgical system for surgical resection of early-stage non-small cell lung cancer is the one of new techniques of minimally invasive surgery in the last decade.Compare to the traditional video-assisted thoracoscopic surgery(VATS)，the technique provides more intuitive movements，greater flexibility，higher definition 3-dimentional vision，and the Endowrist instrument system in addition to the advantages of minimally invasiveness.Through man-machine communication，its seven degrees of freedom and two degrees of axial rotation replicate the synchronous movement of eye and hand in open surgery.This raises the minimal invasive surgical technique to a new level.The article reviewed the recent advances of robotic surgical system in the treatment of early non-small cell lung cancer.

Robotic surgery；Minimally invasive surgery；Early-stage lung cancer；Video-assisted thoracoscopic surgery

李德閩，男，主任醫(yī)師，教授，碩士生、博士生導師。國際微創(chuàng)心胸血管外科學會會員，中國醫(yī)師協(xié)會心血管外科分會委員，中國醫(yī)師協(xié)會機器人外科分會委員，江蘇省胸心血管外科專業(yè)委員會副主任委員。主要研究方向：體外循環(huán)臟器保護、冠心病外科治療、胸部微創(chuàng)手術(shù)

R655.3

A

1672-6170(2015)01-0008-04

2014-10-21)