機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應(yīng)用

李德閩

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院心胸外科，江蘇 南京 210002)

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應(yīng)用

李德閩

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院心胸外科，江蘇 南京 210002)

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)用于早期肺癌治療是近10年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的微創(chuàng)治療技術(shù)。與傳統(tǒng)的電視胸腔鏡(video-assisted thoracoscopic surgery，VATS)比較，除具有VATS微創(chuàng)的基本優(yōu)點(diǎn)外，其3D高清成像，高倍數(shù)放大，符合人體工程學(xué)的仿真機(jī)械臂及多自由度轉(zhuǎn)腕功能(Endowrist)等，通過(guò)人機(jī)交流還原了開(kāi)放式手術(shù)中術(shù)者眼與器械、手與器械的同步運(yùn)動(dòng)，將微創(chuàng)外科技術(shù)提高到了一個(gè)新的境界。本文就機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在早期肺癌治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀做一簡(jiǎn)述。

機(jī)器人外科；微創(chuàng)外科；早期肺癌；電視胸腔鏡

外科手術(shù)為早期肺癌(I、II期)的最有效治療手段，其標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式為解剖肺葉切除+系統(tǒng)性淋巴結(jié)清掃。傳統(tǒng)開(kāi)胸手術(shù)仍有一定的創(chuàng)傷及風(fēng)險(xiǎn)，自1992年首例電視胸腔鏡(video-assisted thoracoscopic surgery，VATS)肺葉切除成功，VATS已成為肺癌微創(chuàng)的主流術(shù)式，歷經(jīng)20年的臨床應(yīng)用，證實(shí)其有減輕術(shù)后疼痛，減少創(chuàng)傷，減少輸血，縮短胸管留置時(shí)間及縮短住院日等優(yōu)點(diǎn)[1]。同時(shí)源自單中心臨床報(bào)道顯示，VATS手術(shù)遠(yuǎn)期療效與常規(guī)開(kāi)胸手術(shù)相近[2]。但是，VATS由于單鏡頭為二維成像，缺乏立體感；操作過(guò)程為單純的杠桿原理，將器械經(jīng)胸壁洞孔進(jìn)入胸腔操作，其準(zhǔn)確性及協(xié)調(diào)性不盡人意，尤其對(duì)復(fù)雜的手術(shù)，其應(yīng)用有一定的局限性[3]。同時(shí)VATS對(duì)淋巴結(jié)清掃的徹底性與傳統(tǒng)開(kāi)胸手術(shù)比較存在一定的不足，其在早期肺癌手術(shù)腫瘤學(xué)的有效性仍有質(zhì)疑[4～6]。迄今為止，VATS能否作為早期肺癌的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式而完全取代傳統(tǒng)開(kāi)胸手術(shù)，仍需通過(guò)大量的隨機(jī)、前瞻及多中心的研究才能得出結(jié)論[7]。

達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)(da Vinci surgical system)為目前臨床唯一在用的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)[8，9]，自2000年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)后，在外科領(lǐng)域的發(fā)展極為迅猛，目前全球裝機(jī)量已近3000臺(tái)。其臨床應(yīng)用涵蓋了心臟外科、胸外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、腹部外科、骨科、口腔及耳鼻喉科等。機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)除具備VATS的微創(chuàng)基本優(yōu)點(diǎn)外，其硬件系統(tǒng)遠(yuǎn)優(yōu)于VATS，包括3D高清成像，高倍數(shù)放大，符合人體工程學(xué)用仿真機(jī)械臂及多自由度轉(zhuǎn)腕功能(endowrist)等，通過(guò)人機(jī)交流還原了開(kāi)放式手術(shù)中術(shù)者眼與器械、手與器械的同步運(yùn)動(dòng)，將微創(chuàng)外科技術(shù)提高到了一個(gè)新的境界。我院自2010年10月引進(jìn)第二代達(dá)芬奇機(jī)器人系統(tǒng)以來(lái)，共開(kāi)展各類胸部手術(shù)已超過(guò)300臺(tái)，其中早期肺癌手術(shù)近120例，現(xiàn)就我院機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國(guó)、內(nèi)外使用情況做一介紹。

1 機(jī)器人系統(tǒng)與VATS的區(qū)別[1，8，9]

機(jī)器人和VATS二者均在內(nèi)窺鏡輔助經(jīng)胸壁3～4個(gè)洞孔(port)進(jìn)行操作，由于二者間硬件上的不同而存在極大的差異。VATS主要包括窺鏡、成像系統(tǒng)，術(shù)者及助手立于患者身旁，通過(guò)杠桿原理將器械胸壁洞孔進(jìn)入胸腔由手進(jìn)行操作，窺鏡僅提供術(shù)中光源及二維鏡像，尤其進(jìn)行深部精細(xì)操作及縫合重建時(shí)較為困難。而機(jī)器人系統(tǒng)由操控臺(tái)、雙目高清窺鏡、機(jī)械臂(三臂或四臂)、7個(gè)自由度的轉(zhuǎn)腕器械組成。因此，機(jī)器人系統(tǒng)的雙目視頻鏡頭提供了真正3D高清鏡像，術(shù)者的視野與正常手術(shù)無(wú)異；由機(jī)器臂固定鏡頭，集固定、變焦等功能為一體，放大倍數(shù)達(dá)10倍以上，不需助手扶鏡；仿真機(jī)械臂末端關(guān)節(jié)具有7個(gè)自由度及雙軸向的轉(zhuǎn)腕功能，可完成人手在狹小空間不能完成的動(dòng)作，包括深部精細(xì)分離及縫合重建等，其靈活及協(xié)調(diào)性遠(yuǎn)超VATS；另外機(jī)器人6 Hz的動(dòng)態(tài)過(guò)濾器可消除人手的抖動(dòng)；集視頻、操作指令為一體的操控臺(tái)，術(shù)者可遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)進(jìn)行手術(shù)操作。

2 機(jī)器人肺葉切除術(shù)麻醉、體位及機(jī)械臂設(shè)置[1，3]

麻醉及體位：可選用雙腔支氣管管插或單腔氣管插管+術(shù)側(cè)支氣管封堵。將手術(shù)臺(tái)反向安放，即患者的頭側(cè)位于手術(shù)臺(tái)的尾端，以便機(jī)器人主機(jī)位于患者的頭側(cè)擺放?；颊叱?0°側(cè)臥位，要求肩胛骨頂端與臀部呈一直線，腋下墊高，以利胸廓外展。目前肺葉切除時(shí)胸壁洞孔的位置相對(duì)恒定，有三臂和四臂二種方法，三臂法相對(duì)簡(jiǎn)單且節(jié)省一機(jī)械臂可減少耗材費(fèi)用，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下：包括左、右機(jī)械臂和窺鏡臂，另加一輔助操作孔?；驹瓌t要求窺鏡孔與左、右臂呈三角排列，各自間隔6～8 cm，以避免操作過(guò)程中機(jī)械臂間的相互碰撞。以右胸為例，通常于腋中線第8～9肋間(相當(dāng)于膈頂水平)切開(kāi)皮膚 1.2 cm，經(jīng)肋骨上緣分離進(jìn)入胸腔放置鞘卡，置入30度窺鏡，胸腔內(nèi)充CO2，保持胸腔內(nèi)壓力8～10 cmH2O，使肺充分萎陷，探查胸腔內(nèi)有無(wú)粘連及肺部腫瘤與術(shù)前評(píng)估是否一致等。于腋后線第6～7或第7～8肋間切開(kāi)皮膚8 mm，該切口與窺鏡切口間距約四橫指(6～8 cm)，經(jīng)肋骨上緣置入鞘卡，此為左手臂；另于腋前線第6～7肋間切開(kāi)皮膚8 mm，置入鞘卡，此為右手臂。輔助孔通常設(shè)于腋前線膈頂水平，用于助手送入抓鉗幫助牽引顯露、吸引及送入腔鏡器械等。左側(cè)肺葉切除胸壁打孔的位置與右側(cè)大致相同，只是由于左側(cè)心臟的影響，光源孔應(yīng)在腋中線偏后2 cm。

3 機(jī)器人肺切除學(xué)習(xí)曲線

機(jī)器人肺切除作為一項(xiàng)新的技術(shù)開(kāi)展，其初始階段有一學(xué)習(xí)曲線，包括熟悉機(jī)器人各機(jī)械部件及操作，適應(yīng)機(jī)器人操作環(huán)境，術(shù)者、助手、麻醉及護(hù)士的整體協(xié)調(diào)等[3]。雖然具有VATS基礎(chǔ)和無(wú)VATS基礎(chǔ)者學(xué)習(xí)曲線有所不同，但總體上機(jī)器人的學(xué)習(xí)曲線較VATS要短[10]。Chang等發(fā)現(xiàn)[11]，經(jīng)8～10小時(shí)的機(jī)器人訓(xùn)練，體內(nèi)打結(jié)速度要快于具有腔鏡基礎(chǔ)的醫(yī)生在腔鏡下的打結(jié)速度；經(jīng)14小時(shí)訓(xùn)練后，其打結(jié)速度可進(jìn)一步提高。Melfi[12]、Ghragozloo[13]和Veronesi等[3]均一致認(rèn)為具有開(kāi)放胸部手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生，經(jīng)20例機(jī)器人肺葉切除手術(shù)后即可達(dá)到熟練水平。而VATS的訓(xùn)練，通常需經(jīng)30～50例手術(shù)后才能達(dá)到熟練水平。但對(duì)原有較好VATS基礎(chǔ)者開(kāi)展機(jī)器人手術(shù)，則可縮短機(jī)器人的學(xué)習(xí)曲線，一般經(jīng)5～10例肺切除后就能較好地掌握此項(xiàng)技術(shù)。我們對(duì)機(jī)器人肺癌手術(shù)的體會(huì)，初期5～10例主要為手術(shù)、麻醉及器械護(hù)士團(tuán)隊(duì)的配合，包括體位、機(jī)位擺放及裝機(jī)等，對(duì)具有較好開(kāi)放肺葉切除經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生而言，經(jīng)過(guò)10例以上肺葉切除的手術(shù)過(guò)程，基本具備熟練肺葉切除的能力，并隨手術(shù)例數(shù)的增加，熟練程度進(jìn)一步提高。值得重視的是，由于機(jī)器人術(shù)者通常不洗手在操孔臺(tái)操作，助手應(yīng)有常規(guī)開(kāi)胸的應(yīng)急能力，同時(shí)掌握如何迅速撤機(jī)的流程，手術(shù)間常規(guī)備有開(kāi)胸包，以便發(fā)生各種意外情況時(shí)可快速中轉(zhuǎn)開(kāi)胸。

4 機(jī)器人操作的便利及安全性

機(jī)器人應(yīng)用于肺癌手術(shù)已有10年的時(shí)間，尤其近5年來(lái)，機(jī)器人肺切除的報(bào)道逐漸增多。但早期報(bào)道機(jī)器人肺葉切除手術(shù)時(shí)間偏長(zhǎng)。2002年Melfi[12]報(bào)道初期5例機(jī)器人肺葉切除，手術(shù)時(shí)間在2.5～5 h；2003年Ashton等報(bào)道[14]手術(shù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)530 min(包括支氣管鏡、縱隔鏡及病理檢查時(shí)間)，2006年P(guān)ark等報(bào)道[15]肺葉切除平均手術(shù)時(shí)間218 min(155～350 min)。早期報(bào)道機(jī)器人肺切除時(shí)間偏長(zhǎng)可能與學(xué)習(xí)曲線有關(guān)。2011年Dylewski等報(bào)道[16]200例解剖肺葉切除的經(jīng)驗(yàn)，其中3例中轉(zhuǎn)開(kāi)胸，手術(shù)平均時(shí)間縮短至90 min，術(shù)后死亡率及并發(fā)癥率分別為2%和26%。Lee等[2]報(bào)道機(jī)器人右上肺葉切除平均172 min，較VATS(134 min)明顯延長(zhǎng)，但下肺葉切除時(shí)兩者間無(wú)明顯差異(140 min vs 123 min)。Jang等[17]比較同一術(shù)者在初期開(kāi)展機(jī)器人和VATS手術(shù)時(shí)，機(jī)器人和VATS肺葉各為40例的數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人組術(shù)后并發(fā)癥率低于VATS(10% vs 32%)，隨著VATS經(jīng)驗(yàn)成熟，二組間手術(shù)并發(fā)癥率大致相同。由于機(jī)器人自身硬件的優(yōu)勢(shì)及操作的便利性，隨著機(jī)器人手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)步積累，縮短機(jī)器人解剖肺切除手術(shù)時(shí)間仍有較大的空間。我們的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)初期20例肺葉切除后，單肺葉切除+淋巴結(jié)清掃大部分可在2小時(shí)內(nèi)完成，而50例手術(shù)后，機(jī)器人手術(shù)的優(yōu)勢(shì)將更為明顯。

機(jī)器人肺癌手術(shù)的并發(fā)癥率在10%～39%，最常見(jiàn)的為房顫、長(zhǎng)時(shí)間漏氣、肺炎及呼吸功能不全等，與常規(guī)開(kāi)胸手術(shù)比較，其各種并發(fā)癥明顯減低，而與VATS手術(shù)大致相近[18]。Kent等統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)[6]，2008～2011年美國(guó)33095例肺癌手術(shù)中(常規(guī)手術(shù)20238例，VATS12427例，機(jī)器人430例)，機(jī)器人手術(shù)比例從2008年的0.2%上升至2010年的3.4%，死亡率0.2%，住院時(shí)間5.9d，并發(fā)癥率43.8%，均低于常規(guī)開(kāi)胸的2.0%、8.2d和54.1%；與VATS手術(shù)比較，死亡率、并發(fā)癥及住院時(shí)間均無(wú)差異，提示機(jī)器人肺切除術(shù)與VATS手術(shù)相當(dāng)，具有較好的安全性。

5 機(jī)器人早期肺癌手術(shù)的腫瘤學(xué)因素

解剖性肺切除+淋巴結(jié)清掃是保證早期肺癌療效的核心因素，并對(duì)患者準(zhǔn)確病理分期。雖然VATS手術(shù)開(kāi)展已超過(guò)20年，對(duì)其腫瘤學(xué)的徹底性仍有爭(zhēng)議，未將其作為早期肺癌治療的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式，歐、美國(guó)家采用VATS治療早期肺癌的比例不足50%[19]。Boffa等對(duì)2001～2010年STS數(shù)據(jù)庫(kù)11500例早期肺癌手術(shù)治療資料顯示[4]，開(kāi)胸組N1淋巴結(jié)病理陽(yáng)性上調(diào)率為9.3%，VATS組為6.7%(P< 0.001)，N2淋巴結(jié)上調(diào)率兩組相近。Licht對(duì)2007～2012年丹麥國(guó)家肺癌數(shù)據(jù)庫(kù)1513例I期肺癌手術(shù)治療結(jié)果的分析表明[5]，VATS手術(shù)占47%，常規(guī)開(kāi)胸占53%，雖然兩組間5年生存率無(wú)差異性，淋巴結(jié)清掃站數(shù)相同，但常規(guī)開(kāi)胸組N1和N2淋巴結(jié)陽(yáng)性上調(diào)率分別為13.1%和11.5%，明顯高于VATS的8.1%和3.8%(P< 0.001)。由此可見(jiàn)，VATS淋巴結(jié)清掃徹底程度不如常規(guī)開(kāi)胸手術(shù)。Wilson等對(duì)3個(gè)中心2009～2011年302例I期肺癌機(jī)器人肺切除淋巴結(jié)清掃的資料比較，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)病理淋巴結(jié)分期上調(diào)達(dá)平均達(dá)10.9%，其中N1淋巴結(jié)上調(diào)占6.6%，N2占4.3%，其淋巴結(jié)清掃效果優(yōu)于VATS，與常規(guī)開(kāi)胸相近[20]。

機(jī)器人肺葉切除術(shù)時(shí)淋巴結(jié)清掃優(yōu)于VATS，并達(dá)到傳統(tǒng)開(kāi)胸手術(shù)相同的效果，可能二者間操作技術(shù)不同有直接關(guān)系。VATS對(duì)肺裂直接分離較為困難，尤其對(duì)肺裂發(fā)育不全時(shí)，通常采用無(wú)裂技術(shù)(fissureless technique)，即在肺門部血管及支氣管處理完畢后以切割縫合器行葉間裂進(jìn)行切割，由此容易帶來(lái)葉裂間及支氣管殘端淋巴結(jié)清掃的不足[5]。而機(jī)器人術(shù)者則可采用機(jī)器人器械直接進(jìn)行葉間分離，并將肺門血管旁及支氣管旁清掃，其操作流程及方式與開(kāi)胸手術(shù)相同[21]。

6 機(jī)器人對(duì)術(shù)后患者生活質(zhì)量的影響

VATS手術(shù)與開(kāi)胸手術(shù)相比可減輕術(shù)后患者的疼痛。VATS與機(jī)器人手術(shù)比較，雖然兩者間具有諸多的相似性，但VATS手術(shù)過(guò)程中，其胸壁洞孔處為器械杠桿支撐點(diǎn)，術(shù)者進(jìn)行胸腔內(nèi)操作時(shí)器械不同方向地往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，可造成洞孔處肋間神經(jīng)肌肉磨擦及挫傷，因此術(shù)后疼痛者并不少見(jiàn)。而機(jī)器人則為機(jī)械臂末端Endowrist在胸腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)完成操作，明顯減少了對(duì)神經(jīng)肋間肌肉的損傷而減少術(shù)后疼痛。Louie等對(duì)機(jī)器人與VATS肺切除比較，兩組間手術(shù)時(shí)間，術(shù)后并發(fā)癥，失血量及術(shù)后住院時(shí)間均無(wú)差異，但機(jī)器人組術(shù)后鎮(zhèn)痛藥物使用時(shí)間及體能恢復(fù)時(shí)間較VATS組明顯縮短[22]。

7 結(jié)語(yǔ)

雖然機(jī)器人與VATS同為內(nèi)窺鏡輔助、經(jīng)胸壁洞孔完成的胸部微創(chuàng)手術(shù)，二者間仍存在一定不同。VATS用于早期肺癌的治療已有20年的時(shí)間，臨床應(yīng)用已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，與常規(guī)開(kāi)胸手術(shù)比較，可減少創(chuàng)傷應(yīng)激、減輕術(shù)后疼痛、減少輸血、縮短術(shù)后ICU留置及住院時(shí)間，有利于患者術(shù)后的早日康復(fù)及接受后繼的抗腫瘤等相關(guān)治療，對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的術(shù)者及大容量的手術(shù)中心，其手術(shù)安全及便利性毋庸置疑，遠(yuǎn)期療效也與常規(guī)開(kāi)胸手術(shù)相近，可否替代或作為早期肺癌治療的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式，仍需經(jīng)前瞻性、多中心及隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)一步證實(shí)。機(jī)器人手術(shù)應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，其硬件及手術(shù)器械的優(yōu)越性在早期肺癌的手術(shù)治療擁有廣闊的前景，3D視野、高倍數(shù)放大、多臂協(xié)調(diào)及Endowrist的特有功能，為深部手術(shù)精細(xì)化、復(fù)雜重建等創(chuàng)造了極大的便利性。機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的誕生并不是完全取代VATS的存在，而是現(xiàn)代高科技技術(shù)在臨床外科的具體應(yīng)用，將內(nèi)窺鏡輔助的微創(chuàng)技術(shù)提高至一個(gè)新的境界。

近5年來(lái)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)在早期肺癌手術(shù)治療獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，除了手術(shù)的安全性及便利性達(dá)到VATS及開(kāi)胸手術(shù)相同的效果外，其在腫瘤學(xué)的可靠性顯示出獨(dú)有的優(yōu)越性，隨著機(jī)器人早期肺癌手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的積累及病例數(shù)的增加，在早期肺癌治療中的地位將得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。目前多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道除手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)手術(shù)費(fèi)用高于VATS外，不論在手術(shù)便利性、安全性、腫瘤切除可靠性及術(shù)后早期康復(fù)等方面，機(jī)器人均優(yōu)于VATS。但最近Paul等統(tǒng)計(jì)美國(guó)2008～2011年2498例機(jī)器人與37595例VATS肺葉切除的結(jié)果顯示[23]，機(jī)器人肺切除除費(fèi)用高于VATS外，心血管并發(fā)癥及術(shù)中出血并發(fā)癥亦均高于VATS(分別為23.%vs20.0%和5.0%vs2.0%，P< 0.05)。但手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)論硬、軟件及器械等各方面均優(yōu)于VATS，無(wú)疑是微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的進(jìn)步，并將微創(chuàng)胸部手術(shù)推向了更高的平臺(tái)，特別是同時(shí)從事VATS和機(jī)器人手術(shù)者，更能從具體的操作及實(shí)踐中感悟及甄別出手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)與VATS間的異同及微創(chuàng)手術(shù)的真諦。

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Application of robotic surgery system in the treatment of early-stage lung cancer

LIDe-min

(DepartmentofCardiothoracicSurgery，NanjingGeneralHospital，NanjingMilitaryAreaofPLA，Nanjing210002，China)

The robotic surgical system for surgical resection of early-stage non-small cell lung cancer is the one of new techniques of minimally invasive surgery in the last decade.Compare to the traditional video-assisted thoracoscopic surgery(VATS)，the technique provides more intuitive movements，greater flexibility，higher definition 3-dimentional vision，and the Endowrist instrument system in addition to the advantages of minimally invasiveness.Through man-machine communication，its seven degrees of freedom and two degrees of axial rotation replicate the synchronous movement of eye and hand in open surgery.This raises the minimal invasive surgical technique to a new level.The article reviewed the recent advances of robotic surgical system in the treatment of early non-small cell lung cancer.

Robotic surgery；Minimally invasive surgery；Early-stage lung cancer；Video-assisted thoracoscopic surgery

李德閩，男，主任醫(yī)師，教授，碩士生、博士生導(dǎo)師。國(guó)際微創(chuàng)心胸血管外科學(xué)會(huì)會(huì)員，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)心血管外科分會(huì)委員，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)機(jī)器人外科分會(huì)委員，江蘇省胸心血管外科專業(yè)委員會(huì)副主任委員。主要研究方向：體外循環(huán)臟器保護(hù)、冠心病外科治療、胸部微創(chuàng)手術(shù)

R655.3

A

1672-6170(2015)01-0008-04

2014-10-21)