做手術的“達·芬奇”

□湯 明

說到達·芬奇，人們首先會想到他是一個畫家，以及他那些了不起的畫作，《蒙娜麗莎》和《最后的晚餐》更是舉世皆知。事實上，達·芬奇還擅長雕刻、發明、建筑，通曉數學、生物學、物理學、天文學、地質學等多個學科。

物理方面，他提出了連通器原理，是最早開始研究物體之間的摩擦學理論的人，形象生動的描述了原子能的威力。光學上，他認為光和水波、聲波的運動方式相似，并預見了多普勒效應，同時設計并進行了針孔成像試驗，根據眼球的構造和功能設計了光學儀器。醫學方面，達·芬奇解剖了30個以上的人體，被認為是近代生理解剖學的始祖；他發現了血液的功能，認為血液對人體起著新陳代謝的作用，并認為血液是不斷循環的；他還研究過心臟，發現心臟有4個腔，并畫出了心臟瓣膜；他認為老年人死因之一是動脈硬化，而產生動脈硬化的原因是缺乏運動。后來，達·芬奇的這些生理解剖學的成果在英國科學家哈維的研究中得到了證實和發展。

達·芬奇對機械也很感興趣。他提出/設計了水下呼吸裝置、拉動裝置、發條傳動裝置、滾珠裝置、反向螺旋、差動螺旋、風速計和陀螺儀等裝置，還設計了仿人型機械，被認為是世界上第一臺機器人的發明者。臨床上的“達·芬奇手術機器人”就是為了致敬達·芬奇在醫學和機械制造學做出的巨大貢獻而命名。

初代的達·芬奇手術機器人于1999年推出，并于次年獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）認可用作普通腹腔鏡手術。我國是在2006年引進的第一臺達·芬奇手術機器人，同年還推出了第二代機器人，其機械手臂活動范圍更大，允許醫生在不離開控制臺的情況下進行多圖觀察。2009年推出的第三代機器人相比第二代機器人增加了雙控制臺、模擬控制器、術中熒光顯影技術等功能。第四代機器人在2014年推出，其靈活度、精準度、成像清晰度等方面有了質的提高，同年下半年還開發了遠程觀察和指導系統。

雖然被稱作“機器人”，但它其實是一種電腦輔助的微創手術系統。從醫學的角度來說，達·芬奇機器人就是高級的腹腔鏡系統，其設計的理念是通過使用微創的方法，實施復雜的外科手術。它主要由外科醫生控制臺、床旁機械臂系統、成像系統組成。

1.外科醫生控制臺按人體工程學原理設計，一般位于手術室無菌區之外，主刀醫生可以坐著使用雙手（通過操作兩個主控制器）及腳（通過腳踏板）來控制器械和一個三維高清內窺鏡。

2.床旁機械臂系統是外科手術機器人的操作部件，它主要的功能是給器械臂和攝像臂提供支撐。機器人手臂擁有7個自由度，具有人手無法企及的精確性；它可以過濾人手的抖動，使得手術更精細；同時，它具有移動縮減功能的特點，簡單的說就是醫生在操縱這一裝置的過程中，如果移動操作桿5毫米，在患者體內的機械末端僅移動1毫米，這大大的提高了手術的精確性和安全性。一般會有助手醫生在無菌區內的床旁機械臂系統邊工作，主要是負責更換器械和內窺鏡，協助主刀醫生完成手術。

3.成像系統內裝有外科手術機器人的核心處理器以及圖象處理設備，在手術過程中位于無菌區外，可由巡回護士操作，并可放置各類輔助手術設備。外科手術機器人的內窺鏡為高分辨率三維（3D）鏡頭，對手術視野具有10倍以上的放大倍數，能為主刀醫生帶來患者體腔內三維立體高清影像，使主刀醫生較普通腹腔鏡手術更能把握操作距離，更能辨認解剖結構，提升了手術精確度。

以腔鏡手術為例，頭發絲粗細的血管在“達·芬奇”眼中清晰可見，機械手臂可在患者體內靈活“轉身”，即便在極其狹窄的空間，也能夠保證操作精準可靠，這都是人力所不及的。

從醫生角度來說，達·芬奇手術機器人向術者提供高清晰度三維圖像并將手術野放大10～20倍；加入計算機的技術可提高手術的操控性、精確性和穩定性，可排除主刀醫生可能的手的顫抖對手術所造成的不利影響；能使主刀醫生在較為輕松的工作環境工作，減少疲勞更集中精力；減少參加手術人員。

對患者而言，達·芬奇手術機器人能帶來更理想的手術結果，減少圍手術期后遺癥以及并發癥的發生；因創傷小、恢復快，使可接受手術的患者年齡范圍擴大并使某些危重病患者接受手術成為可能，目前已經廣泛應用于成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產科、頭頸外科、心臟手術等多個領域。