机器人手术——一个医学新时代正在到来

    近日，在第四届北京国际机器人手术演示及专题研讨会上，与会医学专家演示了当今国际最先进的机器人手术。

    20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一是微创外科的形成与发展，这种手术与传统的打开式手术相比，具有创伤、瘢痕小，恢复快等特点。

1、微创技术30多年间从无到有

    20世纪90年代，机器人手术的概念第一次被引进心脏外科领域。1997年，法国的卡本特教授在早期的机器人手术系统辅助下进行了首例二尖瓣成形手术；1998年，世界上第一例机器人辅助下的冠状动脉搭桥手术完成，随后又成功地进行了全机器人操作下的冠状动脉搭桥手术；2001年，出现了全机器人下二尖瓣成形手术；同年，有部分心脏中心开始陆续开展全机器人房间隔缺损修补和房颤消融手术。目前世界上只有少数几个心脏中心可以开展全机器人下心脏手术。

    应该说，机器人手术是从胸腔镜的使用开始的，医生借助胸腔镜——电视监视系统所提供的良好视野来完成整个手术。但这时的手术还是难以避免较大切口。此类手术实际上是内镜辅助心脏手术，而非真正意义上的全机器人心脏手术。

    医疗外科机器人系统的研究和开发引起了许多发达国家如美国、意大利、日本等国政府和学术界的极大关注，并投入了大量的人力和财力开展研究。1994年，美国研制了第一套协助微创手术的内窥镜自动定位系统，虽然该系统只是一支“扶镜”的电子机械手，却迈出了机器人手术系统研制的关键一步。在手术机器人系统方面取得突破性进展的是1999年推出的“达芬奇”机器人手术系统，标志着世界第一台真正的手术机器人诞生。2000年7月11日通过美国FDA市场认证后，“达芬奇”成为世界上首套可以正式在手术室中使用的机器人手术系统，并主要用于腹腔手术中。该系统可以使医生从1厘米的切口进入病人体内进行手术。由于心血管手术的复杂和危险性，机器人手术系统成功应用于心脏手术具里程碑意义。

2、机器人手术的优点

    心脏手术时，前正中开胸、体外循环下完成手术是最常用和传统的方法。因手术中需要纵行劈开胸骨，出血量大并破坏了胸廓的稳定性，术后患者疼痛较明显，甚至可能发生胸骨裂开、感染等并发症，延长了患者的恢复时间并极大地降低了患者的生活质量，这种潜在的手术风险使许多患者对接受心脏手术望而却步。

    目前作为商品出售的手术机器人和使用最广泛的“达芬奇”机器人手术系统，手术设备主要分为3部分：（1）手术医师操作的主控台；（2）机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台；（3）三维成像视频影像平台。手术时需要两名针对“达芬奇”系统进行过专门训练的医生，主刀医生在控制台控制机器手臂的运作，另一名医生在病人旁协助。“达芬奇”系统是一种视频操纵系统，操作者与机器手臂间通过电路相连。医生控制台装有三维视觉系统和动作定标系统，医生手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中精确记录下来，并同步翻译给机器手臂。振动消除系统和动作定标系统保证了机械臂在狭小的手术野内进行精确的操作。在3个机械手臂中，中间的手臂连接胸腔内镜，其通常包括2个平行的内镜以建立三维视图。手术野图像被放大10倍后以最佳的视觉效果在监视器上显示出来，左右两支机械手臂均安装有类似手腕关节的机械腕，可以灵活地控制末端的特制手术器械。新一代的“达芬奇S”系统在原来的基础上发展出第四手臂，极大地方便手术操作中的暴露需要，并可采用广角镜头，视野扩大，更方便胸腔内定位。

    机器人系统具有的三维视觉和深度知觉，较传统的腔镜摄像系统有了很大的提高，不怕放射性物质和感染性疾病。此外，机器人系统使得一些原先手术医师在技术上很难甚至几乎不可能克服的一些问题变得可能。所有的这些优点提高了图像的分辨率，结合自由度的提高和灵活性的增强，将极大地提高手术医师对分离解剖组织的鉴别能力。

    机械臂增加了活动的自由度，大大提高了手术医生的操作能力，保证了高难度动作的完成并扩大了手术可覆盖范围。但触觉反馈体系的缺陷是机器人手术的一大缺陷，使术者只能通过视觉信息反馈弥补触觉反馈的不足，对术者的外科技能提出了更高的要求。术者必须经过专业的培训和对操作的熟悉过程，并能及时、有效地处理手术过程中可能出现的机械障碍。

3、我国微创外科发展与国外同步

    目前，全世界只有几个心脏外科中心能够开展机器人心脏手术，国内除解放军总医院外，尚无其他医院拥有该系统开展此类手术。该院的手术量和手术种类目前在亚洲处于最高水平，也标志着中国微创心脏外科达到世界先进水平。

    解放军总医院心血管外科于2007年初引进了世界上最先进的微创心脏外科手术系统——“达芬奇S”全机器人手术系统，并建立了国内第一个全机器人心脏外科的技术团队。当年完成国内第一例机器人不开胸微创心脏手术，开创了中国机器人微创心脏手术的先河。迄今，解放军总医院已完成全机器人心脏手术450余例，病种包括冠状动脉旁路移植、房间隔缺损修补、室间隔缺损修补、二尖瓣成形、二尖瓣置换、胸廓内动脉游离、左房粘液瘤摘除、纵隔肿瘤切除等，所有患者均顺利恢复，无并发症发生。出血量、住院时间、术后恢复等指标明显优于常规心脏开胸手术，良好的美容效果——无常规手术切口瘢痕备受好评。

    机器人手术的不断普及，标志着一个崭新的医学时代正在到来。现代高科技的不断飞跃发展，计算机技术、精密机械技术、远程通讯技术和现代医学知识的结合，将开创一个机器人心脏外科的新世纪。可以认为，它带来的不仅是医学外科技术上的飞跃，而且是医学伦理学和人类社会观念的巨变。（本报记者 金振蓉 通讯员 罗国金）