機器人手術在胸外科的應用現狀與進展

摘 要 作為微創外科最先進的技術，以達芬奇機器人手術為代表的機器人手術已在胸外科得到廣泛應用。本文通過對國內外文獻進行綜述，全面分析了機器人在肺、食管、縱隔等胸外科手術中的開展情況及臨床效果，展望了機器人在胸外科的未來發展前景。

關鍵詞 機器人手術；胸外科；進展

中圖分類號 R655 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2022）05-0367-09

Applications and advances of robotic surgical system in thoracic surgery

JIA Yuxin， ZHANG Yajie， LI Hecheng

（Department of Thoracic Surgery， Ruijin Hospital， Shanghai Jiao Tong University School of Medicine， Shanghai 200025， China）

Abstract As the most advanced technique in minimally invasive surgery， robot-assisted surgery represented by Da Vinci surgical system has been widely used in thoracic surgery. This paper aims to summarize the application status of robotic thoracic surgery （lung， esophagus and mediastinum） and evaluate its clinical effect， meanwhile， the future development of surgical robots in thoracic surgery is prospected.

Key words Robotic surgery; Thoracic surgery; Advance

1 手術機器人的發展

達芬奇手術機器人是目前全球最成功且應用最廣泛的手術機器人。1999年，Intuitive Surgical公司成功研制出第1臺達芬奇產品，至今已推出標準、S、Si、Xi、SP共五代產品。目前，達芬奇機器人手術系統已廣泛應用于心胸外科、普外科、婦科、泌尿外科等數十個學科。2020年，達芬奇機器人手術系統共在全球范圍內完成了120萬例手術[1]。

達芬奇機器人手術系統是目前唯一獲批應用于胸外科的手術機器人。2001年Yoshino I等[2]率先應用達芬奇手術機器人實施了非侵襲性胸腺瘤切除術，開啟了達芬奇手術機器人在胸外科領域應用的先河。我國于2006年首次引入機器人系統并應用于心臟外科[3]，國內首例機器人輔助胸外科手術于2009年在上海胸科醫院完成[4]。截至2020年12月，中國大陸裝機量突破190臺，手術量突破19萬例，其中胸外科手術約占13%。目前達芬奇機器人手術系統在胸外科應用廣泛，幾乎所有傳統腔鏡下的肺、食管、縱隔、膈肌手術等都可以使用達芬奇機器人系統來輔助完成[5]。

2 機器人在肺部手術中的應用

2002年，Melfi F M等[6]報道了世界上第1例機器人輔助胸外科（Robot-assisted thoracic surgery，RATS）肺部手術，ZHAO X等[4]于2009年開展了國內第1例RATS肺葉切除術。目前國內外應用的機器人輔助肺癌手術，可以根據腫瘤大小及位置不同選擇不同術式，包括機器人輔助楔形切除術、肺葉切除術、肺段切除術及肺袖式切除術等[7]。根據2020年發布的《機器人輔助肺癌手術中國臨床專家共識》[8]，RATS成本顯著高于電視胸腔鏡外科手術（Video-assisted thoracic surgery，VATS），不建議常規用于非解剖性肺切除手術，因此機器人輔助肺楔形切除術在此不做詳細展開。

2.1 機器人輔助肺葉切除術

解剖性肺葉切除聯合系統性淋巴結清掃是治療早期非小細胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）的標準術式[9]。2002年Melfi F M等[6]報道了首例達芬奇機器人肺部手術，ZHAO X等[4]于2009年開展了我國第1例RATS肺葉切除術。本中心于2018年開展了一項機器人對比單孔胸腔鏡肺葉切除術短期療效的回顧性研究，通過傾向得分匹配（Propensity score matching，PSM）對比69對患者，證實了RATS在減少術中出血（P=0.037）和淋巴結清掃（P=0.014）上更有優勢[10]。LI J T等[11]對接受肺葉切除的1 075例I期非小細胞肺癌患者進行回顧性研究分析發現，與胸腔鏡輔助手術相比，三機械臂機器人輔助肺葉切除術在淋巴結清掃、術后引流及胸管置管時間中表現更優，中轉開胸率和術后住院時間則無顯著差異。本中心于2021年發表了國際上第1例機器人肺葉切除術前瞻性臨床研究[12]，共納入320例患者，其短期結果顯示，機器人組和胸腔鏡組在圍手術期并發癥發生率（P=0.45）、術后住院天數（P=0.76）等短期療效指標均未見差異。機器人手術在淋巴結清掃總數、N1淋巴結清掃數目和淋巴結清掃站數方面具有優勢，而在術后胸引流總量（830ml Vs 685ml）、住院費用（$12 821 Vs"$8 009）方面存在劣勢。

2.2 機器人輔助肺段切除術

近年來，解剖性肺段切除術越來越多地應用于早期肺癌的治療[9]。Pardolesi A等[13]于2012年首次報道了機器人輔助解剖性肺段切除術。目前機器人輔助肺段切除術已在各國廣泛開展。本中心于2019年聯合國內多家單位進行的關于RATS與VATS的多中心回顧性研究[14]顯示，RATS與VATS在肺段切除術的手術時長、術中出血量、術后住院時間、總并發癥發生率等方面均無顯著差異，但RATS在N1淋巴結清掃中更具優勢。對于機器人復雜聯合肺段切除術（Combined anatomic subsegmentectomy，CAS），本中心首先報道了16例手術病例[15]，證實了機器人輔助CAS的安全性和有效性，它非常適合較小（lt;2cm）的多節段肺癌，尤其是右上葉病變。

近期一項納入了32項研究（共包含6 593例接受RATS、VATS或開胸手術的早期肺癌患者）的Meta分析[16]結果顯示，RATS組除了30d死亡率較低，其手術時間、中轉開胸率、淋巴結清掃數目、術后并發癥和住院時間均與VATS相似。與開胸手術相比，RATS的手術時間更長，住院時間更短，但淋巴結清掃數目、術后并發癥和30d死亡率均無顯著差異。在肺葉/肺段切除術亞組中，RATS和VATS除手術時間（175.8min Vs 153.9min，P=0.003）和淋巴結清掃數目（11.0 Vs 9.5，P=0.179） 外，其余結局與總體分析相似。

2.3 機器人輔助肺袖式切除術

袖式肺葉切除術是中央型肺癌手術中的常見技術。傳統胸腔鏡手術由于視野和器械靈活度受限，在肺袖式切除手術中應用較少，而機器人手術系統具有高清3D視野、靈活的仿真手腕等優勢，在技術上有利于斷端吻合等操作，同時學習曲線更短，因而能夠廣泛應用于微創袖式肺葉切除術。2011年Schmid T等[17]報道了首例機器人袖式肺葉切除術，其中支氣管吻合全部由機器人完成。上海市胸科醫院首先在我國開展了機器人輔助肺袖式切除，并發表了數篇病例報道[18-21]，證實了該術式在中央型肺癌治療中是安全、可行和有效的。2019年JIAO W J等[22]發表了目前最大的機器人肺袖式切除單中心回顧性研究結果，共納入67例支氣管袖型肺葉切除患者，結果顯示，該術式的平均手術時間166.5min，平均術中出血量為98.8ml，無中轉開胸病例，術后并發癥發生率為20.9%。QIU T等[23]對188例接受RATS、VATS或開放肺袖式切除術的患者進行了傾向匹配分析，結果發現RATS組在出血量、手術時間、引流管置管時間等方面優于VATS組和開放手術組，三者的術后90d死亡率、總并發癥發生率則無統計學差異。以上結果均提示，機器人輔助肺袖式切除術安全、可行，療效良好。

3 機器人在縱隔手術中的應用

機器人手術運用于縱隔腫瘤和重癥肌無力全胸腺切除術已有近20年的歷史，自2001年Yoshino I等[2]報道第一例達芬奇機器人縱隔腫瘤切除術以來，機器人輔助手術系統在胸腺瘤、胸腺癌、畸胎瘤、心包、氣管囊腫、神經源性腫瘤的治療上均取得了較好的應用[24-25]。

根據《機器人輔助縱隔腫瘤手術中國專家共識（2019版）》[26]推薦，機器人輔助縱隔腫瘤切除術適應證類似于傳統胸腔鏡手術。由于機器人手術系統能夠有效還原傳統手術方式，對于機器人縱隔手術，腫瘤大小和胸膜粘連已不再是絕對禁忌證，尤其在侵犯心包、大血管等縱隔腫瘤的手術治療上更有優勢。

3.1 前縱隔腫瘤切除術

前縱隔腫瘤以胸腺疾病為主。已有數項臨床研究[27-30]表明，機器人輔助胸腺切除術是可行且安全的，并且在進行胸腺切除術的患者中，其圍手術期結局與傳統經胸骨手術方法相當。另有研究顯示，RATS手術效果優于常規正中開胸手術[31-32]。一項對350例分別進行RATS和VATS胸腺切除術的患者的Meta分析[33]顯示，VATS和RATS胸腺切除術可提供良好且安全的手術和圍手術期結局，兩組之間幾乎沒有差異，但RATS胸腺切除術的手術時間更長。2017年QIAN L等[34]報道了123例接受RATS、VATS或正中胸骨切開術（Median sternotomy，MS）的單中心回顧性研究，證實了RATS和VATS用于切除早期胸腺瘤和安全性和可行性，且與VATS相比，RATS的切口較小，術后胸膜引流持續時間更短，引流量更少，住院時間更短。

手術入路方面，根據《機器人輔助縱隔腫瘤手術中國專家共識（2019版）》[26]推薦，對于前上縱隔手術，RATS入路選擇與VATS相同，根據腫瘤主體的不同位置，可選擇經右胸、左胸或劍突下入路完成。目前經右胸入路仍為前上縱隔腫瘤切除的首選術式，尤其是胸腺瘤偏右者，相比傳統胸腔鏡手術，機器人更具操作優勢，可以更徹底地清掃前縱隔脂肪[35-38]。經劍突下胸骨后入路能夠清晰暴露前縱隔組織結構[39-40]，目前主要應用于既往有胸部手術史、合并重癥肌無力需要行前縱隔脂肪清掃術患者。

3.2 中后縱隔及胸頂部腫瘤切除術

在后縱隔腫瘤手術方面，VATS作為金標準已得到廣泛應用，RATS則相對較少，其難點在于患者的體位選擇與操作孔的設定[41]。近年來已有一些病例報道[42-45]證實，機器人系統憑借其高清3D視野、靈活的機械臂腕及震顫過濾功能等技術優勢，在中后縱隔手術中能夠實現腫瘤的充分暴露和完整切除，尤其是對于靠近膈肌和位于胸膜頂的后縱隔腫瘤，RATS手術在椎間孔的暴露與細微操作上有明顯優勢[46]。

對于中后縱隔及胸頂部腫瘤，機器人輔助手術入路與傳統胸腔鏡手術入路類似，應選擇相應腫瘤主體所在側經胸入路。

4 機器人在食管手術中的應用

食管手術步驟多、操作復雜，因此機器人食管手術發展較緩。機器人輔助微創食管切除術（Robot-assisted minimally invasive esophagectomy，RAMIE）最早由Melvin W S等[47]于2002年完成，胃食管吻合方式為改良的Ivor-Lewis法。

Horgan S等[48]于2003年報道了第1例經食管裂孔機器人輔助食管切除術，正式開啟了機器人在食管切除手術中的應用。我國首次報道機器人食管切除術是在2010年，陳秀等[49]報道了17例RAMIE。目前，RAMIE技術僅在少數一些大型中心進行。

由于食管切除涉及多個區域，并需考慮消化道重建及學習曲線等問題，機器人輔助食管切除手術類型較多，目前主要包括下面3類：經膈肌裂孔食管切除術（Robot-assisted transhiatal esophagectomy，RATHE）、經右胸-腹正中-頸部三切口食管切除術（Robot-assisted McKeown esophagectomy，RAME）和經右胸-腹正中二切口食管切除術（Robot-assisted Ivor-Lewis esophagectomy，RAILE），后兩者胸部食管游離與淋巴結清掃均使用機器人手術系統來完成，而根據腹部使用開腹/腹腔鏡/機器人進行胃游離又可分為混合機器人輔助和全機器人輔助手術。

4.1 經膈肌裂孔食管切除術

機器人輔助經膈肌裂孔路徑食管切除術主要應用于部分胃食管交界和食管下段腫瘤的治療。手術機器人最初應用于食管切除手術時，采用的就是RATHE[48]。由于避免了胸部操作，RATHE可以減少肺部感染、術后胸部疼痛等并發癥，且術中出血量少，術后住院時間短，有利于術后恢復[50-51]。但RATHE也具有其局限性，在手術范圍上并不適合食管中上段腫瘤，且RATHE無法徹底清掃縱隔淋巴結。由于我國食管癌患者以鱗癌為主，且發病時多屬中晚期，病變主要在食管中上段，因此RATHE在國內應用較少，僅用于既往有胸部手術史、肺功能低下等無法耐受經胸手術的患者[52]。

4.2 McKeown食管切除術

機器人McKeown術式在國內外臨床應用較為廣泛，其主要治療胸中上段的腫瘤。由于亞洲國家食管鱗癌高發，且食管上中段病變占較高比例，多數中心采用該術式。機器人McKeown手術與RAILE不同之處在于前者先進行胸部操作，由于McKeown法在頸部進行吻合，其吻合口瘺和術后肺部感染的發生率要大于Ivor-Lewis法[53]。

ROBOT試驗[54]是目前唯一對比RAMIE和開放式食管切除術的隨機對照臨床試驗，RAMIE使用三切口McKeown術式進行，其結果表明，RAMIE可使圍手術期恢復更好，并且腫瘤學結果具有可比性。

McKeown術式具有廣泛、徹底的淋巴結清掃優勢。多項針對機器人與傳統腔鏡輔助下McKeown術的回顧性對比研究結果[55-59]均顯示，機器人輔助McKeown術可以清掃更多的淋巴結，且不增加術后喉返神經麻痹的發生率。

YANG Y等[60]通過傾向評分匹配對271對患者術后3年的中期生存狀況進行分析，發現RAMIE組患者中有30例（11.8%）出現腫瘤復發，其中包括9例局部轉移、17例全身轉移和4例合并轉移，而TLMIE組患者中共有26例（10.2%）出現腫瘤復發，包括10例局部轉移、7例全身轉移及9例合并轉移。RAMIE與較低的縱隔淋巴結復發率相關（2.0% Vs 5.3%，P=0.044）。兩個隊列的總體生存率和無病生存率沒有差異（P=0.097、0.248）。目前尚無已發布的前瞻性數據比較RAMIE與傳統胸腹腔鏡的優劣，正在進行的機器人食管癌手術隨機對照試驗有REVATE[61]和RAMIE[62]。

4.3 Ivor-Lewis食管切除術

機器人Ivor-Lewis術式主要適用于病變位于食管下段及胃食管交界部的患者，歐美國家多數中心采取這種術式，這與歐美國家食管腺癌高發的流行病學特點有關[52]。

2013年Cerfolio R J等[63]報道了22例RAILE術，其中嚴重并發癥5例，發生吻合口瘺1例。2018年本中心對70例接受機器人Ivor-Lewis術的患者進行回顧性分析[64]結果提示，平均手術時間為308.7min，平均出血量為190.0ml，術后中位住院時間為9.0d，其中2例中轉開放，24例 （34.3%） 患者發生術后并發癥，所有手術均為R0切除，術后30d無死亡病例。Nora I等[65]對847例接受食管癌切除術的患者回顧性分析中發現，與開放Ivor-Lewis術式相比，RAILE的總體并發癥發生率（23.6% Vs 30.9%），其中吻合口瘺、吻合口狹窄、肺部感染、切口感染等并發癥發生率也低于開放手術。

Ivor-Lewis入路RAMIE對中下段食管癌的治療具有一定優勢。一般認為，相比傳統腔鏡手術（Thoracoscopic-assisted Ivor-Lewis esophagectomy，TAILE），機器人輔助Ivor-Lewis術更具操作優勢，但目前尚無對比RAILE和TAILE的前瞻性研究報道。本中心對184例Ivor-Lewis入路食管中、下段癌患者進行回顧性匹配分析，結果顯示RAILE手術時間顯著長于TAILE組（302.0min Vs 274.7min），二者在失血量、總體并發癥發生率、住院時間、淋巴結清掃數上無顯著差異[66]。

4.4 其他食管手術

機器人輔助手術還廣泛地運用于賁門失弛緩癥的食管下端肌層切開手術、巨大食管裂孔疝的膈肌修補術及胃折疊成型手術、食管良性腫瘤的切除（包括食管憩室）等食管手術中[41]。由于RATS獨特的內腕縫合技術，機器人手術系統在上述手術中，大大簡化了手術操作，降低了技術難度。

5 總結與展望

綜上所述，以達芬奇手術系統為代表的機器人在胸外科各類手術中運用越來越廣泛，手術數量與質量不斷提升。與傳統開放及胸腔鏡手術相比，機器人輔助手術擁有高清三維視野、靈活的機械臂、震顫過濾等優勢，在胸外科各類疾病的治療中保證安全性及腫瘤學根治效果的同時，具有減少出血、縮短住院時間、減少并發癥發生等優勢。另外，相比傳統腔鏡手術，機器人手術具有更短的學習曲線。然而，達芬奇機器人也存在固有的缺點，如手術費用昂貴、缺乏力反饋、裝機時間長、中轉開胸耗時長等，但隨著技術發展和制造升級，這些問題有望得到解決。

達芬奇手術機器人的最新技術包含輔助單孔技術、術中超聲探查定位、畫中畫同步觀察技術、術中熒光顯影技術，這些也可作為胸外科機器人手術未來發展方向的重要參考。作為單孔機器人的代表，第五代達芬奇SP產品已在美國上市，但目前尚未在中國注冊。該系統只有單個機械臂，器械和攝像頭均穿過單個套管進入體內，可以實現靈活的單孔入路定位，并且能夠減少手術切口，減少創傷。對于胸外科手術，由于胸部肋骨的存在，單孔Trocar置入肋間隙較為困難，但隨著劍突下切口入路手術的不斷成熟，單孔達芬奇手術系統亦有參考價值[67]。

機器人手術術中超聲定位使用BK腔內超聲探頭，在肝膽外科手術中常用于胰腺、肝臟腫瘤位置和邊界，以及血管的探查，已有研究報道[68]將超聲用于RATS，對CT難以定位的肺結節（尤其是混合磨玻璃結節）進行快速術中定位。

術中熒光顯影技術是達芬奇Si升級的視覺部件和軟件，使用紅外熒光可注射染料吲哚菁綠（Indocyanine green，ICG），用于關鍵解剖部位的結構識別，例如血管探查、淋巴結探查、軟組織及實質灌注顯影，在胸外科手術中可用于評估吻合口灌注評估、淋巴結尋找及判斷段間平面等。

手術機器人的另一較大發展前景是人工智能手術機器人，即通過深度學習，為外科醫生提供手術方案指導和術中導航，同時具備獨立完成包括腔內、介入或外科操作的能力，人工智能與手術機器人的一體化需要數據科學家、工程師和臨床醫生的共同努力。

雖然手術機器人應用于胸外科的時間不長，但其發展前景十分廣闊。期待未來有更多前瞻性臨床研究為RATS的臨床應用提供循證依據，有更多技術復雜的手術可以通過RATS輔助完成。

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