達(dá)芬奇機(jī)器人在小兒外科手術(shù)中的應(yīng)用(附20例報(bào)告)

黃格元 藍(lán)傳亮 劉雪來(lái) 鐘浩宇 陳巧兒 譚廣亨

(香港大學(xué)瑪麗醫(yī)院小兒外科，香港 999077)

腹腔鏡手術(shù)已被廣泛應(yīng)用于小兒外科，并取得了滿意的治療效果。盡管如此，人們發(fā)現(xiàn)它仍有局限性，例如:術(shù)者操作過程中看到的是腹腔鏡顯示下的二維平面圖像、有限的器械操作空間，以及由于手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)所致的術(shù)者疲勞等［1，2］。在解決這些技術(shù)問題和改善微創(chuàng)手術(shù)操作的過程中，達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱:機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng))應(yīng)運(yùn)而生。目前，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于成人普通外科［3～5］、泌尿外科［6～8］和心臟手術(shù)中［9，10］，并正向小兒外科手術(shù)領(lǐng)域延伸。

小兒外科手術(shù)效果受諸多因素影響，包括患兒年齡、疾病狀態(tài)、病變的解剖位置、體位和手術(shù)復(fù)雜性等，這也使得機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)越性在小兒外科治療領(lǐng)域內(nèi)得以充分發(fā)揮［11］。近年來(lái)，國(guó)際上許多小兒外科手術(shù)已在機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)輔助下成功完成，相關(guān)報(bào)道已涉及小兒腹腔［12，13］、盆腔［14］和胸腔內(nèi)的各類手術(shù)［15］。我中心于2007年開始探索機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在小兒外科手術(shù)中的應(yīng)用，截至2012年12月累計(jì)完成手術(shù)20例。本文通過回顧和總結(jié)過去6年間機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)完成小兒外科手術(shù)的臨床資料，旨在探索采用機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)實(shí)施小兒外科手術(shù)的可行性，為今后該技術(shù)在小兒外科手術(shù)中的深入開展提供參考。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本組20例，男女各10例。年齡3～18歲，平均10.7歲。術(shù)前診斷胃食管反流性疾病6例，胃食管反流復(fù)發(fā)1例，胃食管反流伴食管裂孔疝1例，賁門失弛緩癥1例，先天性食管狹窄2例，先天性膽總管囊腫2例，腎盂輸尿管連接部梗阻5例，膀胱輸尿管反流1例，神經(jīng)性膀胱功能障礙1例。其中，胃食管反流性疾病和先天性食管狹窄患兒10例就診時(shí)伴輕度脫水，經(jīng)糾正后緩解，其他患者伴有不同程度的腹脹，生命體征平穩(wěn)。

病例選擇標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)患兒體型大小，嬰兒期(1歲以內(nèi))尤其是新生兒(生后30天之內(nèi))不適宜接受機(jī)器人手術(shù)。

1.2 方法

達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)(主控臺(tái))、機(jī)器臂EndoWrist系統(tǒng)(工作臂和攝像臂)和三維成像視頻系統(tǒng)(圖1)。機(jī)器臂包括攝像臂和工作臂(圖1)，攝像臂的鏡頭是雙鏡頭制式，可提供高清三維視頻圖像，該視像直接連接到主控臺(tái)的監(jiān)視器，呈現(xiàn)給術(shù)者;工作臂是末端裝有四組滑輪的操作裝置，當(dāng)連接鉗子、剪刀、縫合針線等器械之后，操作裝置可在體內(nèi)像手腕般轉(zhuǎn)動(dòng)和操作，因此也稱為EndoWrist仿真機(jī)械手。術(shù)者根據(jù)攝像臂提供的視頻圖像來(lái)操控工作臂，實(shí)施手術(shù)操作(圖2)。仿真機(jī)器手可模擬人手各種操作動(dòng)作，可沿垂直軸360°和水平軸270°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且活動(dòng)度大于90°，靈活完成左右、旋轉(zhuǎn)、開合和末端彎曲等7種動(dòng)作，準(zhǔn)確完成鉗夾、抓持、切割，縫合等各種手術(shù)動(dòng)作。常規(guī)安裝機(jī)器人，切口的選擇與腹腔鏡切口選擇相同;工作臂和攝像臂的安放時(shí)兩臂間距要超過8 cm，以防操作時(shí)掣肘。此外，工作臂及其所連接的器械，以及攝像臂可根據(jù)實(shí)際情況，選擇直接或經(jīng)trocar進(jìn)入腹腔。機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)配有專用超聲刀，手工更換，手術(shù)操作方便，更利于術(shù)中止血。

圖1 機(jī)器臂和部分視頻系統(tǒng)示意圖 圖2 機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)操作原理示意圖

2 結(jié)果

手術(shù)情況見表1。1例膽總管囊腫切除術(shù)中因組織分離困難而行中轉(zhuǎn)開腹，原因?yàn)榻M織感染和電凝無(wú)法控制的肝組織創(chuàng)面滲血。9例胃底折疊手術(shù)時(shí)間(220.1±86.6)min，其中手術(shù)時(shí)間最短的是一例伴有胃食管反流癥狀而行胃底折疊術(shù)的精神障礙患兒(表1第3例);5例腎盂成形手術(shù)時(shí)間(204.2±68.9)min。本組手術(shù)時(shí)間最長(zhǎng)的是可控性尿流改道術(shù)，該患兒為12歲女童，患有神經(jīng)性膀胱功能障礙，手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)的主要原因是術(shù)中機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置、附屬設(shè)施的移動(dòng)，以及皮瓣的建立。所有患兒圍手術(shù)期未出現(xiàn)并發(fā)癥。

全部患兒出院后接受定期隨訪，隨訪方式為復(fù)診，平均隨訪時(shí)間為3.3年(1～5年)。1例因先天性食管狹窄伴食管氣管瘺而行食管部分切除，術(shù)后2周狹窄復(fù)發(fā)，經(jīng)二次機(jī)器人食管部分切除手術(shù)后治愈。其余患兒隨訪未見并發(fā)癥和復(fù)發(fā)現(xiàn)象。

表1 機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)輔助下實(shí)施小兒外科手術(shù)情況

3 討論

3.1 機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2000年美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)授權(quán)Intuitive Surgery公司開發(fā)機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)。從那時(shí)起，各種類型手術(shù)系統(tǒng)被研發(fā)和生產(chǎn)，但最終只有達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)被投入市場(chǎng)并步入臨床應(yīng)用。以達(dá)芬奇的名字來(lái)命名的原因是:制造商認(rèn)為達(dá)芬奇是世界上第一臺(tái)機(jī)器人的發(fā)明者。目前該機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)每臺(tái)價(jià)格約200萬(wàn)美金。

香港地區(qū)于2005年11月安裝了我國(guó)第一臺(tái)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。目前，在香港包括我院在內(nèi)共有7臺(tái)機(jī)器人應(yīng)用于外科手術(shù)。這套機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)(主控臺(tái))、EndoWrist系統(tǒng)(工作臂和攝像臂)和三維成像視頻系統(tǒng)(圖1)。機(jī)器人采用的是主－仆式遠(yuǎn)距離操作模式，手術(shù)時(shí)EndoWrist系統(tǒng)的不同攝像臂將二維視頻圖像傳輸?shù)揭曨l系統(tǒng)，經(jīng)主控臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)合成清晰的三維立體圖像，這樣外科醫(yī)生可在遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)的主控臺(tái)前清晰地了解術(shù)野情況，醫(yī)生雙手控制操縱桿，手部動(dòng)作被傳送到工作臂的尖端，實(shí)施精確而平穩(wěn)的手術(shù)操作(圖2)。

3.2 機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)輔助下完成小兒外科手術(shù)情況

2007年，香港大學(xué)瑪麗醫(yī)院安裝了第一臺(tái)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。到目前為止，我中心采用該系統(tǒng)累積完成外科手術(shù)超過500例，而小兒外科手術(shù)到現(xiàn)在20例，平均年齡10.7歲(3～18歲)。遵照知情同意原則，患兒家屬術(shù)前同意采用機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)實(shí)施手術(shù)。全部手術(shù)由已取得機(jī)器人手術(shù)操作資質(zhì)的小兒外科醫(yī)生來(lái)完成。如表1所示，手術(shù)包括9例胃底折疊術(shù)(其中1例因賁門失弛緩癥術(shù)中行機(jī)器人輔助下Heller手術(shù))，5例腎盂成形術(shù)，2例膽總管囊腫切除術(shù)，2例食管部分切除術(shù)，1例輸尿管膀胱再植術(shù)和1例可控性尿流改道術(shù)。

3.3 我們的經(jīng)驗(yàn)

機(jī)器人手術(shù)已被廣泛應(yīng)用于成人外科手術(shù)之中。它不但拓展了微創(chuàng)外科治療手段，而且可有效縮短腔鏡手術(shù)的學(xué)習(xí)曲線，使得傳統(tǒng)腔鏡下高難度手術(shù)或復(fù)雜手術(shù)相對(duì)容易完成［16］。此外，與傳統(tǒng)腹腔鏡、胸腔鏡手術(shù)相比，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):①清晰準(zhǔn)確的三維立體視野:腔鏡手術(shù)是彩色顯示屏幕下的二維平面圖像，而機(jī)器人手術(shù)采用雙鏡頭三晶片數(shù)碼攝像系統(tǒng)，具有三維景深和高分辨率功能，三維立體感更強(qiáng)，可放大10～15倍，這使得術(shù)者對(duì)術(shù)野信息掌握更加清晰，操控更加準(zhǔn)確。②智能動(dòng)作:操控者手部動(dòng)作可被實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為精確的機(jī)械動(dòng)作，所有機(jī)械動(dòng)作與開放手術(shù)中的動(dòng)作技巧高度仿真。③動(dòng)作校正和抖動(dòng)過濾功能:EndoWrist工作臂比腹腔鏡更加靈活，可選擇不同角度在病灶周圍實(shí)施操作，操控者根據(jù)手術(shù)圖像可隨時(shí)校正操作角度，保證最大視野，使操作更加完美，此外，內(nèi)部防抖動(dòng)程序提供了更加精確的動(dòng)作緩沖體系，使操作過程中的動(dòng)作抖動(dòng)被降至最低。④遠(yuǎn)程控制:操作者無(wú)須貼近患者進(jìn)行操作，節(jié)省空間，避免術(shù)者和助手間的擁擠，以及對(duì)手術(shù)視野的阻擋。⑤適合小兒手術(shù):與成人相比，小兒(尤其是新生兒)體腔空間狹小，傳統(tǒng)手術(shù)操作受到限制，盡管腔鏡手術(shù)已經(jīng)解決了這個(gè)問題，但對(duì)局限性病灶的準(zhǔn)確操作，仍有不足。在有限空間內(nèi)實(shí)施精細(xì)操作，減少副損傷，提高療效的同時(shí)最大限度地減少患兒痛苦［17，18］，這些是對(duì)小兒外科手術(shù)的特殊要求，而機(jī)器人外科手術(shù)的應(yīng)用可在小兒外科手術(shù)領(lǐng)域內(nèi)更好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，使得小兒外科手術(shù)向“微創(chuàng)精準(zhǔn)”的目標(biāo)更邁進(jìn)一步。⑥減緩術(shù)者疲勞:與傳統(tǒng)手術(shù)和腔鏡手術(shù)相比，良好的三維視野和簡(jiǎn)化的配合方式，有效地減少了視野差異和手術(shù)人員配合差異，使得術(shù)者能更集中精力去應(yīng)對(duì)手術(shù)器械差異、觸覺差異和手眼協(xié)調(diào)差異，若輔以熟練操作，能較大程度減輕術(shù)者疲勞。

我中心在實(shí)際操作中，可明顯體會(huì)到上述優(yōu)勢(shì)的存在。術(shù)者可舒適地坐在主控臺(tái)進(jìn)行操作，并可同時(shí)借助監(jiān)視器下清晰的三維成像來(lái)觀察術(shù)野，通過手控和踏板裝置對(duì)放置在術(shù)野內(nèi)的器械實(shí)施操控。術(shù)者手部操控被轉(zhuǎn)化成機(jī)械手臂的精細(xì)操作，且最多可同時(shí)操控3部機(jī)械手臂。機(jī)械手臂裝置包括鉗子、持針器以及分離電鉤等，術(shù)者手部的可操控性隨意運(yùn)動(dòng)信息與機(jī)器人機(jī)械手臂借助系統(tǒng)內(nèi)裝置連接，這樣術(shù)者就可以在遠(yuǎn)離患者的主控臺(tái)實(shí)施操作，完成分離解剖和縫合等動(dòng)作。盡管遠(yuǎn)距外科(Tele-surgery:術(shù)者的操作與患者不在同一房間)已成為可能，但由于數(shù)據(jù)傳送等潛在問題，目前尚未在臨床推廣普及。而對(duì)于機(jī)器人手術(shù)而言，對(duì)機(jī)械手臂實(shí)施間接操控，以及操作中防抖動(dòng)功能的存在，術(shù)者可借助圖像放大和器械的精密運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)的精細(xì)操控，這對(duì)未來(lái)遠(yuǎn)距外科的有效開展可起到“拋磚引玉”的作用。

從我中心初步經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，對(duì)于初次開展機(jī)器人手術(shù)的小兒外科醫(yī)生而言，我們主張將胃底折疊術(shù)作為首選術(shù)式。該術(shù)式操作技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，術(shù)者可在胃食管連接處充分地實(shí)施組織分離、解剖和縫合。就本組臨床數(shù)據(jù)來(lái)看，盡管前2例手術(shù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但隨后的手術(shù)時(shí)間很快被縮短，并與國(guó)際上慣用的腹腔鏡胃底折疊術(shù)手術(shù)時(shí)間相當(dāng)［19］。而且所有患兒出院后隨訪未發(fā)現(xiàn)有并發(fā)癥和復(fù)發(fā)現(xiàn)象，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致［19］。在手術(shù)操作掌握方面，Patel等［20］曾對(duì)機(jī)器人輔助下行前列腺癌根治術(shù)的臨床資料進(jìn)行總結(jié)，并提出:與腹腔鏡手術(shù)相比，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)更能夠幫助術(shù)者通過學(xué)習(xí)曲線的陡坡。盡管如此，和許多外科新技術(shù)一樣，機(jī)器人手術(shù)的開展，尤其是在起步階段會(huì)受到爭(zhēng)議甚至質(zhì)疑，因此無(wú)論是術(shù)者還是家屬都需要一個(gè)心理適應(yīng)過程。國(guó)外泌尿外科學(xué)者大力倡導(dǎo)對(duì)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的接受和關(guān)注，認(rèn)為機(jī)器人手術(shù)是行之有效的微創(chuàng)外科治療手段［21］。此外，國(guó)內(nèi)亦有學(xué)者倡導(dǎo)采用機(jī)器人實(shí)施小兒泌尿外科的手術(shù)，他們提出:對(duì)一些小兒泌尿外科重建手術(shù)如腎盂成形、經(jīng)膀胱輸尿管重建及抗反流手術(shù)等，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)開放或普通腹腔鏡手術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)更加明顯［22］。

對(duì)于胃底折疊術(shù)，部分學(xué)者認(rèn)為機(jī)器人手術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)而言，手術(shù)時(shí)間和療效方面的優(yōu)勢(shì)并不明顯。但是，我們的體會(huì)是該術(shù)式可促進(jìn)術(shù)者掌握重要的操控技能，當(dāng)采用機(jī)器人熟練完成胃底折疊術(shù)后，術(shù)者很容易熟練掌握其他的機(jī)器人外科手術(shù)，包括腎盂成形術(shù)。在這一方面，其他小兒外科中心也有類似經(jīng)驗(yàn)［23］。機(jī)器人外科手術(shù)與腹腔鏡手術(shù)的原則相同，術(shù)者仍需采用經(jīng)腹膜入路實(shí)施手術(shù)，對(duì)于機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)而言，它提供了三維清晰手術(shù)圖像和精密操作環(huán)境，使外科縫合過程不再?gòu)?fù)雜，術(shù)者可在主控臺(tái)輕松采用縫線進(jìn)行精細(xì)的吻合。機(jī)器人外科手術(shù)的這種優(yōu)勢(shì)也可從本文臨床數(shù)據(jù)中得到體現(xiàn):患兒術(shù)后未出現(xiàn)并發(fā)癥，手術(shù)時(shí)間與腹腔鏡手術(shù)亦無(wú)差異，部分手術(shù)甚至短于腹腔鏡手術(shù)。上述良好的手術(shù)效果目前已被一些國(guó)際小兒外科中心報(bào)道［24，25］。對(duì)于其他較復(fù)雜的小兒外科手術(shù)，比如膽總管囊腫切除術(shù)和食管手術(shù)，雖然我中心病例相對(duì)少，但從目前數(shù)據(jù)來(lái)看，我們的觀點(diǎn)是不主張采用機(jī)器人系統(tǒng)。對(duì)于上述兩種疾病而言，采用機(jī)器人系統(tǒng)治療主要優(yōu)勢(shì)僅限于放大視野，而對(duì)于新生兒或嬰兒而言，雖然膽總管囊腫或食管畸形診斷相對(duì)容易，但機(jī)械手臂的大小并不很適合這類患兒。因此，現(xiàn)階段機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)僅限于體形相對(duì)大，適合于可放置機(jī)械手臂的患兒實(shí)施手術(shù)。

如上所述，機(jī)器人系統(tǒng)可輔助進(jìn)行精細(xì)解剖和縫合，尤其是在空間狹小的體腔內(nèi)。放大視野和防抖動(dòng)效果，以及精細(xì)的觸覺感應(yīng)，使得機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)勢(shì)超越了傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)。因此，該技術(shù)不但是對(duì)微創(chuàng)治療小兒外科疾病手段的有益補(bǔ)充，而且更加符合“微創(chuàng)精準(zhǔn)”的治療理念。小兒外科醫(yī)生對(duì)復(fù)雜疾病實(shí)施腹腔鏡治療，甚至無(wú)需經(jīng)過非常系統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練也可能完成手術(shù)。盡管如此，我們認(rèn)為當(dāng)一個(gè)中心在開始實(shí)施機(jī)器人手術(shù)的時(shí)候，仍需慎重并把握一些重要原則:第一，盡管無(wú)需經(jīng)過腹腔鏡訓(xùn)練，但規(guī)范的機(jī)器人手術(shù)訓(xùn)練仍是不可或缺的;在開始正式手術(shù)之前，術(shù)者需取得相應(yīng)資質(zhì)。小兒外科醫(yī)生從事腹腔鏡培訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)提示:嫻熟的腹腔鏡操作主要得益于高水平的腹腔鏡訓(xùn)練和動(dòng)物實(shí)際操作，以及平時(shí)操作時(shí)的經(jīng)驗(yàn)積累，特別是在縫合技術(shù)等基本功方面，要求精細(xì)、嚴(yán)密［26］，而規(guī)范化的機(jī)器人手術(shù)操作訓(xùn)練對(duì)熟料操作和技能掌握是非常重要的。第二，助手和手術(shù)護(hù)士職責(zé)重要，他們?cè)诖才圆倏貦C(jī)械手臂的位置和方向，并與術(shù)者間充分溝通，配合術(shù)者成功完成手術(shù)。第三，在術(shù)中意外情況發(fā)生時(shí)，比如術(shù)中大出血，術(shù)中電凝無(wú)法做到充分止血，此時(shí)手術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)做好中轉(zhuǎn)開腹的準(zhǔn)備。鑒于此，助手和手術(shù)護(hù)士應(yīng)該對(duì)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)充分地熟悉和了解，以做到配合充分，因此同樣需要接受規(guī)范化的機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)。第四，應(yīng)充分考慮患兒體形和手術(shù)空間大小，否則很難放置機(jī)械手臂。第五，采用機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)實(shí)施手術(shù)，器械的循環(huán)使用非常有限，對(duì)患者而言花銷較大。

機(jī)器人手術(shù)目前仍處于臨床應(yīng)用的初級(jí)階段，尚未推廣和普及。我們?cè)诔浞掷盟膬?yōu)勢(shì)的同時(shí)，也應(yīng)看到它和許多新技術(shù)一樣，自身尚有革新的空間，例如，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)目前尚缺乏觸覺反饋系統(tǒng)，通過革新傳感系統(tǒng)和(或)反饋信號(hào)的整合，提高術(shù)者的觸覺和感知，這些不僅能促進(jìn)精細(xì)操作，而且有助減少副損傷。對(duì)術(shù)者而言，仍需要熟練操作技能和積累操作經(jīng)驗(yàn)，這不但能提高術(shù)者對(duì)術(shù)野內(nèi)組織器官的感知度，而且有助于減少疲勞，提高手術(shù)療效。機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)自身的不斷革新和發(fā)展，也必然有助于推動(dòng)外科手術(shù)的不斷進(jìn)步。

綜上，我們認(rèn)為機(jī)器人系統(tǒng)用于小兒外科手術(shù)是可行的。在將來(lái)，隨著手術(shù)設(shè)備的完善和操控技術(shù)的成熟，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)會(huì)逐漸得到推廣和普及?，F(xiàn)階段，由于各方面條件有限，正確選擇患者、提高操作熟練度和積累操作經(jīng)驗(yàn)，以及循序漸進(jìn)地拓展手術(shù)術(shù)式，對(duì)于防止術(shù)中意外情況的發(fā)生和并發(fā)癥的出現(xiàn)，以及提高臨床療效，仍是至關(guān)重要的。

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