婦科達芬奇機器人手術腹壁定位標尺基于CATIA建模設計與應用

劉彥江++安冉冉++李冬青++常穎

[摘要]目的 基于計算機圖形輔助三維交互式作用（CATIA）三維設計軟件設計婦科達芬奇機器人手術腹壁定位標尺，并在臨床手術配合使用中進行效果評價。方法 選擇2015年1月～2016年1月在吉林省腫瘤醫院進行婦科機器人手術的患者60例，根據入院順序分為對照組和試驗組，每組30例，首先通過CATIA三維軟件模擬建模設計，然后根據婦科機器人手術需要模擬建腹壁定位標尺，在使用過程中適當進行調整，對照組依照婦科醫生經驗使用常規置入機器人手術鞘卡方法，試驗組使用婦科機器人腹壁定位標尺進行定位植入鞘卡方法，比較兩組患者的腹壁穿刺鞘卡時間、床旁器械臂系統器械臂發生碰撞次數、床旁器械臂系統器械臂術中角度不當次數、術中鞘卡移位次數及醫護人員對兩組手術定位方法的滿意度。結果 試驗組腹壁穿刺鞘卡時間明顯短于對照組，床旁器械臂系統器械臂發生碰撞次數、床旁器械臂系統器械臂術中角度不當次數、術中鞘卡移位次數方面明顯少于對照組，差異均有統計學意義（t=29.46，P=0.000；t=15.66，P=0.000；t=9.23，P=0.000；t=7.38，P=0.000）；醫生對試驗組定位方法的滿意度明顯高于對照組方法，差異有統計學意義（t=5.364，P=0.000），護士滿意度差異無統計學意義（t=1.756，P=0.086）。結論 手術腹壁定位標尺應用于婦科達芬奇機器人手術，可縮短醫生腹壁穿刺鞘卡時間，減少機器人器械臂碰撞與鞘卡腹壁脫落次數，提高滿意度，臨床應用效果明顯。

[關鍵詞]婦科達芬奇機器人手術；腹壁定位標尺；計算機圖形輔助三維交互式作用

[中圖分類號] R197.39 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2017）02（c）-0149-04

Design and application of an abdominal wall positioning scale based on CATIA modeling for gynecological surgeries assisted with Da Vinci robot

LIU Yan-jiang1 AN Ran-ran2 LI Dong-qing1 CHANG Ying1▲

1.Department of Surgical Room，Jilin Cancer Hospital in Jilin Province，Changchun 130012，China；2.Department of Surgical Room，Binzhou Medical University Hospital in Shandong Province，Binzhou 256603，China

[Abstract]Objective To design an abdominal wall positioning scale based on CATIA 3D design software for gynecological surgeries assisted with Da Vinci robot and to evaluate its effect in clinical surgeries.Methods 60 cases of gynecological surgeries assisted with Da Vinci robot in Jilin Cancer Hospital from January 2015 to January 2016 were selected and divided into two groups （control group and experiment group） according to the hospital admission sequence，with 30 cases in each group.Firstly，CATIA 3D software was used to simulate the modeling，then the abdominal wall positioning scale was constructed and simulated according to the need of gynecologic robotic surgery and appropriate adjustments were made during the process of use.The conventional robotic surgical sheath card implantation method was taken in control group according to the experience of gynecologists；while，the gynecological abdominal wall robot positioning scale was used to position and implant the sheath card in experiment group.The time of abdominal puncture sheath card，the times of collision frequency of instrument arms for the bedside instrument arm system and improper surgical instrument angle，shift times of intraoperative sheath card and the satisfaction of gynecologists and nurses on surgical positioning were compared between the two groups.Results The time of abdominal puncture sheath card in experiment group was shorter than that in control group，the times of collision frequency of instrument arms for the bedside instrument arm system and improper surgical instrument angle and the shift times of intraoperative sheath card in experiment group were less than those in control group，and the difference were statistically significant （t=29.46，P=0.000；t=15.66，P=0.000；t=9.23，P=0.000；t=7.38，P=0.000）；the satisfaction of gynecologists on surgical positioning method in experiment group was higher than that in control group，and the the difference was statistically significant （t=5.364，P=0.00）；but there was no significant difference between the satisfaction of nurses on the two methods （t=1.756，P=0.086）.Conclusion The application of abdominal wall positioning scale for gynecological surgeries assisted with Da Vinci robot reduces the time used by doctors on abdominal puncture sheath，the collision frequency of instrument arms for the bedside instrument arm system and the exfoliation times of the sheath card from the abdominal wall，which improves satisfaction and achieves obvious clinical effect.

[Key words]Gynecological surgeries assisted with Da Vinci robot；Abdominal wall positioning scale；CATIA達芬奇機器人手術系統在外科手術中已開始應用，其系統是微創外科發展的時代產物[1]，機器人技術[2]是在腔鏡手術的基礎上延伸了外科醫生的手眼功能，能更微觀和精準地進行手術操作，被廣泛應用于心胸外科[3-4]、普通外科、泌尿外科和婦產科[5-6]等多個?？祁I域，該技術的應用不但可以改變手術治療模式；也給手術室護理工作帶來新視野、新角度、新技術、新突破，與此同時也給手術配合提出了更高的要求。我院運用“達芬奇”共完成婦科手術197例，腹壁定位器在手術中起到了至關重要的作用。本研究基于CATIA建模設計腹壁定位標尺，并應用于婦科達芬奇機器人手術臨床應用效果明顯，現報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2015年1月～2016年1月于我院進行的婦科機器人手術的患者60例。其中根據入院順序分為對照組與試驗組，每組30例，其中試驗組宮肌瘤核除術6例，卵巢瘤核除術7例，全宮切除術6例，宮頸癌根治術5例，子宮內膜癌6例。對照組宮肌瘤核除術7例，卵巢瘤核除術6例，全宮切除術6例，宮頸癌根治術5例，子宮內膜癌6例。兩組患者一般資料及手術方式比較，差異無統計意義（P>0.05），具有可比性。本研究經我院醫學倫理文員會批準實施，所有患者均知情同意。

1.2方法

對照組使用常規置入機器人手術鞘卡方法，試驗組使用婦科機器人腹壁定位標尺進行定位植入鞘卡方法。

1.2.1常規置入機器人手術鞘卡方法

常規置入鞘卡切口位置：①鏡頭孔：患者臍部向左、向上分別1 cm處。②左側機器人器械孔：鏡頭孔水平向下15°8～10 cm。③右側機器人器械孔：鏡頭孔水平向下15°10～12cm。④輔助孔：兩臂外下方距離兩臂孔5～8 cm或鏡頭孔與兩臂器械孔之間5 cm以上。根據所選鞘卡，切開相應大小切口，置入相應鞘卡。

1.2.2婦科達芬奇機器人手術腹壁定位標尺的設計

1.2.2.1等腰三角形腹壁定位標尺設計 等腰三角形兩腰長10 cm，兩底角為15°，鈍角為150°。分別在三角形的3個頂點、兩等腰8 cm處設5個旋轉切口標尺（圖1）。

1.2.2.2正三角形腹壁定位標尺設計 正三角形邊長為8 cm，分別在三角形的3個頂點處設3個旋轉切口標尺（圖2）。

1.2.2.3旋轉切口標尺設計 旋轉切口標尺為兩種腹壁定位標尺上的配件，圓形，直徑2 cm，圓形正中心有一矩形凹槽，長1.5 cm，寬0.2 cm，矩形凹槽內設有0.5、0.8、1.0、1.2 cm 4檔卡鎖，選定其中一檔卡鎖位置，使用23號刀片垂直在凹槽內切開皮膚，即為相應鞘卡的皮膚切開寬度。并且凹槽可以360°旋轉，可以旋轉任意開口方向（圖3）。

1.2.3材料選擇

腹壁定位標尺采用耐腐ABS材料，其特點是可以耐化學試劑腐蝕而且易制作成型、制作成本低。

1.2.4臨床使用方法

首先將等腰三角形腹壁定位標尺的鈍角頂點置于平臍向左平移1.0 cm處，底邊與身體縱軸垂直放置，可以根據實際情況選定10.0、8.0 cm處的旋轉切口標尺（腹壁寬度>25 cm，選用腰長10 cm處的旋轉切口標尺；腹壁寬度<25 cm，選用腰長8 cm處的旋轉切口標尺），鈍角頂點的旋轉切口標尺選定1.2 cm切口為機器人鏡頭鞘卡切口，腰兩側8 cm或10 cm的旋轉切口標尺選定0.8 cm切口為器械臂鞘卡切口。通過旋轉切口標尺切口用23號刀片切開皮膚，分別置入1.2 cm與兩個0.8 cm鞘卡。然后選用正三角形腹壁定位標尺，頂點置左側或右側的0.8 cm的切口處，同樣底邊與患者身體縱軸垂直，選定遠離身體中線的底角為鞘卡切口（若此處切口用機器人器械臂，則選用0.8 cm旋轉切口標尺；若此處切口使用腔鏡器械輔助，則選用0.5 cm或1.0 cm旋轉切口標尺），23號刀片通過旋轉切口標尺切開皮膚，置入相應的鞘卡。

1.3效果評價

①患者腹壁穿刺鞘卡時間，指醫生在腹壁切口定位開始到所有鞘卡置入的時間，時間精確到秒；②床旁器械臂系統器械臂發生碰撞次數，指器械臂在手術過程中相互發生碰撞的次數或是腹腔內機器人器械由于角度問題發生碰撞的次數；③床旁器械臂系統器械臂術中角度不當次數，指在手術過程器械臂不能滿足手術需要的角度或是角度不當致使器械不能達到手術區域的次數；④術中鞘卡移位次數，指置入鞘卡的切口過大加之外力因素鞘卡發生移位影響手術進度的次數；⑤醫護人員對手術定位的滿意度，設計醫護人員對手術定位過程的滿意度調查表，對參與手術的醫護人員進行滿意度問卷調查。該量表共有5個維度，20個條目，每個條目5分。主要包括精準度、簡易度、保護度、效率度、節約度等。滿分100分，采用里克特賦分法，分為特別滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意，分別賦予5、4、3、2、1分，分數越高，滿意度越高。

1.4質量控制

實施婦科機器人手術的醫生均為同一組醫生，以減少個人手法對評價指標的影響。

1.5統計學方法

采用SPSS 16.0統計學軟件進行數據分析，計量資料數據用均數±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1兩組手術定位方法臨床效果的比較

試驗組醫生腹壁穿刺鞘卡時間明顯短于對照組，床旁器械臂系統器械臂發生碰撞次數、床旁器械臂系統器械臂術中角度不當次數、術中鞘卡移位次數均明顯少于對照組，差異均有統計學意義（t=29.46，P=0.000；t=15.66，P=0.000；t=9.23，P=0.000；t=7.38，P=0.000）（表1）。

2.2醫護人員對兩組手術定位方法滿意度的比較

醫護人員對試驗組定位方法的滿意度均高于對照組，醫生對兩種方法的滿意度比較，差異有統計學意義（t=5.364，P=0.000），護士滿意度比較，差異無統計學意義（t=1.756，P=0.086）（表2）。

3討論

機器人技術是計算機技術、數字圖像處理技術、微電機系統、傳感器技術、生物制造與臨床技術相結合的新興多學科交叉技術[5-7]。CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程的軟件[8]。常規機器人手術采用人體定位點估算的方式置入鞘卡，無精準的刻度與角度，常常發生器械臂碰撞、所需角度不夠等情況[10-11]。而且鞘卡切口大小不一會導致置入鞘卡費力或鞘卡移位、脫落，為此，筆者從手術實際需要出發，使用CATIA軟件建模設計出婦科達芬奇機器人腹壁定位標尺，使腹壁定位標尺的設計理論更為充足，精準化腹壁切口的位置、對應角度及大小，加強對機器人器械及器械臂的保護，使腹壁定位標尺更具有實用性。

3.1精準鞘卡切口位置

婦科達芬奇機器人手術的鞘卡切口位置直接影響到器械臂對接后的位置關系，器械臂位置關系不當直接影響整體手術進程與手術效果[12]，所以鞘卡切口位置在手術過程中起著決定性作用，婦科達芬奇機器人腹壁定位標尺能夠快速準確地對鞘卡切口位置進行定位，減少腹壁穿刺鞘卡時間，明顯節約時間成本，提高手術效率，減輕患者的損傷及經濟負擔[13]。

3.2保護機器人用物

機器人器械及鏡頭比較昂貴，減少腹腔內機器人器械由于角度問題發生碰撞的次數、保護器械是手術配合的重要內容，本研究顯示使用婦科達芬奇機器人腹壁定位標尺，能夠減少角度不當導致的床旁器械臂系統器械臂發生碰撞的次數，增加其安全性，延長使用壽命，節約成本。

3.3提高手術安全性

床旁器械臂系統器械臂術中角度不當、術中鞘卡移位都會加大手術的不穩定性，延長手術時間，且醫生對于婦科達芬奇機器人手術腹壁定位標尺工具的應用滿意度較高。肖榮賢[14]采用腹壁標尺定位做腹壁小切口輸尿管取石術，結果定位準確可靠，手術切口小，組織損傷少[15]，說明快速準確的定位能夠有效提高手術安全性。

綜上所述，使用婦科達芬奇機器人手術腹壁定位標尺，可精準鞘卡切口位置，保護機器人用物，節約了準備時間，提高了工作效率，且增強了機器人用物的安全性，臨床效果評價較常規方法優勢明顯，值得推廣應用。但其應用僅限于幾種術式，如何改良應用，增加其應用范圍，值得進一步研究。

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（收稿日期：2016-12-26 本文編輯：任 念）