達芬奇機器人手術系統(tǒng)——原理、系統(tǒng)組成及應用

張偉 青島大學附屬醫(yī)院醫(yī)學工程科 （青島 266003）

1.原理

達芬奇機器人手術系統(tǒng)以美國麻省理工學院研發(fā)的機器人外科手術技術為基礎，經過逐步開發(fā)而成為當今最先進的微創(chuàng)外科治療平臺，它使外科手術的精度超越了人手的極限，對整個外科手術觀念來說是一次革命性的飛躍。簡單地說，達芬奇機器人手術系統(tǒng)就是高級的腔鏡系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)組成

達芬奇機器人手術系統(tǒng)由三個部分組成：

（1）醫(yī)生控制系統(tǒng)：主刀醫(yī)生坐在控制臺中，位于手術室無菌區(qū)之外，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。正如在立體目鏡中看到的那樣，手術器械尖端與外科醫(yī)生的雙手同步運動。系統(tǒng)要求在病人身體開多達五個小型的切口，用于插入兩個手術機械手臂和一個攝像頭。放置在病人床邊的配套推車將手術器械移動到病人身邊，病人床邊會有外科手術助手在。與此同時，醫(yī)生可以坐到房間的控制臺來操作系統(tǒng)，外科醫(yī)生的所見和感受與開放式手術是相同的。外科醫(yī)生通過對主控裝置（用于將外科醫(yī)生的動作翻譯并傳遞給機械手臂）進行操縱來進行手術。外科醫(yī)生用手抓住顯示屏下方的主控裝置，手腕相對其眼睛自然地動作。外科醫(yī)生對主控裝置的動作被轉換成在患者體內進行的精確的、實時的機器手臂動作。通過外科醫(yī)生的手腕、手和手指的運動來控制主刀的機器手臂，這和典型的開放式手術是一樣的。

（2）床旁機械臂系統(tǒng)：床旁機械臂系統(tǒng)是外科手術機器人的操作部件，其主要功能是為器械臂和攝像臂提供支撐。助手醫(yī)生在無菌區(qū)內的床旁機械臂系統(tǒng)邊上工作，負責更換器械和內窺鏡，協(xié)助主刀醫(yī)生完成手術。病人旁邊的推車用于容納兩個機器人手臂和一個內窺鏡手臂，它們用來復制外科醫(yī)生的動作。腹腔鏡手臂以手術部位作為支樞，不用依靠患者的體腔壁來做支撐，這樣就把對組織和神經的損傷降到了最低程度。外科醫(yī)生的助手們安裝好合適的手術器械，在患者身上準備合適的切口，并監(jiān)管腹腔鏡機械手臂和正在使用的工具。為了確?；颊甙踩?，助手醫(yī)生比主刀醫(yī)生對于床旁機械臂系統(tǒng)的運動具有更高的優(yōu)先控制權。

（3）立體成像系統(tǒng)：成像系統(tǒng)內裝有外科手術機器人的核心處理器以及圖像處理設備，在手術過程中位于無菌區(qū)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鏡頭，對手術視野具有10 倍以上的放大倍數，能為主刀醫(yī)生帶來患者體腔內三維立體高清影像，使主刀醫(yī)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。

3.臨床應用

達芬奇機器人手術系統(tǒng)對傳統(tǒng)的腔鏡手術均能高效、高質量的完成，用于治療泌尿外科、肝膽胰腺科、胸外科、肛腸科、婦科等多科室的相應疾病，尤其是一些普通手術沒法做的，風險難度較高的，具體病種如肝膽胰腺外科的肝膽結石、肝膽腫瘤、胰腺腫瘤；婦產科的子宮腫瘤、卵巢腫瘤；心外科的冠心病、先心??；泌尿外科的前列腺癌、腎腫瘤、膀胱腫瘤等。表1 列出了達芬奇機器人手術系統(tǒng)與傳統(tǒng)手術、腔鏡手術的比較，相信隨著醫(yī)學、生物工程技術的發(fā)展，該系統(tǒng)會越來越完善，必將成為造福人類健康的利器。

表1. 達芬奇機器人手術系統(tǒng)與傳統(tǒng)手術、腔鏡手術的比較

傳統(tǒng)開放手術 腹腔鏡手術 達芬奇機器人手術靈活性和精準程度用手指和手腕控制器械，直觀、靈活，但有時達不到理想的精度 器械只有4個自由度，不如人手靈活、精確 仿真手腕器械有7個自由度，比人手更靈活、準確器械控制 直觀的同向控制 套管逆轉器械的動作，醫(yī)生需反向操作器械 器械完全模仿術者的動作，直觀的同向控制穩(wěn)定性 人手存在自然的顫抖 套管通過器械放大了人手的震顫 控制器自動濾除震顫，使得器械比人手穩(wěn)定創(chuàng)傷性 創(chuàng)傷較大，術后恢復慢 微創(chuàng)，術后恢復較快 微創(chuàng)，術后恢復較快安全性 常規(guī)的手術風險 常規(guī)的手術風險外，存在一些機械故障的可能 常規(guī)的手術風險外，死機等機械故障的幾率大于腔鏡手術系統(tǒng)術者姿勢 術者站立完成手術 術者站立完成手術 術者采取坐姿，利于完成長時間、復雜的手術

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