小兒機器人手術(shù)的進(jìn)展及展望

卞紅強 孫桂林 郭宏溪

1495年藝術(shù)家列奧納多·達(dá)·芬奇,超越時代設(shè)計的一個仿人型機械隨筆夢想,經(jīng)過人類多年不懈設(shè)計與改進(jìn)產(chǎn)生了現(xiàn)代機器人。1999年1月由美國Intuitive surgical公司發(fā)布一款外科手術(shù)機器人系統(tǒng),2000年經(jīng)FDA 批準(zhǔn)在普通外科手術(shù)中使用[1]。全球手術(shù)機器人裝機數(shù)量不斷增加,目前累積約七千余臺機器人裝機,合計完成一萬余臺機器人手術(shù)量。機器人手術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用讓外科醫(yī)生再次開啟了對生命的認(rèn)知、探索、實踐,同時具有進(jìn)入智能化的劃時代意義。

一、小兒外科機器人手術(shù)的應(yīng)用

成人泌尿外科、心胸外科、婦產(chǎn)科、普外科等各專業(yè)機器人手術(shù)操作的逐漸成熟,機器人系統(tǒng)的迭代優(yōu)化,推動了小兒外科機器人手術(shù)的開展。2001年Meininger等[2]首次報道兒童機器人成功應(yīng)用于10歲女孩胃折疊手術(shù),標(biāo)志小兒外科智能化及微創(chuàng)化手術(shù)時代的開始。但隨后很長時間內(nèi)于小兒外科機器人發(fā)展緩慢,Najmaldin等[3]通過12類不同兒童手術(shù)共50例的早期經(jīng)驗,表明了兒童機器人手術(shù)的安全性,其中最小患兒年齡4個月。

傳統(tǒng)手術(shù)轉(zhuǎn)為內(nèi)窺鏡手術(shù)標(biāo)志著外科微創(chuàng)手術(shù)理念的啟動,微創(chuàng)使得大部分手術(shù)簡化,部分手術(shù)最終達(dá)到與傳統(tǒng)開放手術(shù)相同甚至更佳的療效,腹腔鏡于復(fù)雜器官手術(shù)中應(yīng)用仍然受到一定限制,各種內(nèi)窺鏡操作鉗前端一般為360°旋轉(zhuǎn)操作,呈二維平面圖像,手眼協(xié)調(diào)性降低,機械尖端的觸覺感消失,操作空間相對有限,術(shù)中根據(jù)病情需調(diào)整病人體位彌補使用角度,長時間操作增加術(shù)者疲勞感等。機器人輔助腹腔鏡因其在復(fù)雜器官手術(shù)中靈活、精準(zhǔn)的獨特優(yōu)勢應(yīng)運而生。小兒組織的脆弱性和空間的有限性,更加需要精細(xì)靈巧的手術(shù)系統(tǒng),機器人智能化及微創(chuàng)化手術(shù)系統(tǒng)于小兒外科中使用恰到好處,最終會推動小兒外科的迅速發(fā)展。

機器人手術(shù)系統(tǒng)由外科醫(yī)生控制臺系統(tǒng)、床旁機械臂系統(tǒng)(靈活操作7個自由度的新型技術(shù)+濾顫功能)、成像系統(tǒng)(可10倍以上放大+高清三維立體成像)三部分組成。其擁有3D的視覺及7個自由度(垂直軸360°,水平軸720°旋轉(zhuǎn)即對人體手臂的完美模擬)的靈活機械臂解決了手眼協(xié)調(diào)性,主刀操控臺讓醫(yī)生猶如擁有一雙可延伸且更加精細(xì)的手,舒適的操作環(huán)境更利于手術(shù)的順利進(jìn)行。如果說腹腔鏡、胸腔鏡、宮腔鏡等讓手術(shù)醫(yī)生從另一個視角進(jìn)行手術(shù)猶如發(fā)現(xiàn)新大陸,那么機器人讓手術(shù)醫(yī)生看清了這片土地上擁有的溝壑,充斥著艱難險阻,其精準(zhǔn)性使得血管、淋巴結(jié)、神經(jīng)等解剖結(jié)果更加精準(zhǔn)顯示,切割、止血、縫合、打結(jié)等操作更便捷,對于盆腔、腹膜后較深處或狹小空間的操作更具優(yōu)勢。清晰的視野,消除手術(shù)震顫信號,機器人的精準(zhǔn)性、靈活性、穩(wěn)定性已超越人類。機器人手術(shù)系統(tǒng)對組織損傷小,出血更少,更加適合在兒童狹小的空間內(nèi)進(jìn)行操作。目前機器人缺點及不足之處在于:(1)價格昂貴,維護(hù)成本高,普及需要時間;(2)不能為術(shù)者提供直接的觸覺反饋,觸覺的缺失導(dǎo)致現(xiàn)階段具有較強的視覺依賴性,大部分操作是術(shù)者的經(jīng)驗操作;(3)裝機時間較腹腔鏡長,目前整體手術(shù)時間無優(yōu)勢,患兒麻醉風(fēng)險增加。

二、目前小兒機器人在各亞專業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

近5年來,不僅綜合性醫(yī)院內(nèi)小兒外科開展小兒機器人手術(shù),部分兒童?？漆t(yī)院也逐漸引入機器人設(shè)備開展機器人手術(shù),小兒外科機器人手術(shù)數(shù)量突飛猛進(jìn),小兒外科各亞專業(yè)病種大幅增加。

1.小兒泌尿外科:小兒泌尿外科最早開展的機器人手術(shù):腎盂成形術(shù)是手術(shù)量最多的機器人術(shù)式,目前公認(rèn)小兒機器人手術(shù)的最佳適應(yīng)證,已成為多家醫(yī)療機構(gòu)大齡兒童治療腎盂輸尿管連接處梗阻標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式,與腹腔鏡手術(shù)相比其效果更優(yōu)、并發(fā)癥更少,特別是在復(fù)雜重建手術(shù)中,優(yōu)勢更明顯[4-6]。借助機器人高清成像系統(tǒng)能更好地分辨正常腎臟組織與病變組織界限,靈活操作臂在狹小空間操作更順暢,彌補傳統(tǒng)手術(shù)空間限制,對于復(fù)雜型部分腎切除可保留更多正常腎組織,選擇性腎腫瘤切除時易分辨界限,同時利于淋巴結(jié)清掃,輸尿管再植術(shù)、輸尿管-輸尿管吻合術(shù)、腎盞輸尿管吻合術(shù)、膀胱闌尾造口術(shù)、膀胱憩室切除術(shù)、膀胱擴大術(shù)或膀胱頸部重建術(shù)、輸尿管膀胱再植術(shù)、可控性尿流改道術(shù)、腎盂切開取石術(shù)、膀胱頸懸吊術(shù)等復(fù)雜型手術(shù)也可完成,但數(shù)量相對少,需擴大樣本證實有效性或?qū)嵱眯訹7-9]。機器人運用于泌尿外科手術(shù)目前報道最小年齡8天,通過Trocar位置的變化充分應(yīng)用機器人空間性已突破機器人使用年齡限制[10],但后腹腔空間狹小,目前在泌尿系統(tǒng)疾病后腹膜途徑應(yīng)用較少[7]。對于小兒泌尿手術(shù)機器人解決了腹腔鏡時空間限制;減少了周圍組織神經(jīng)血管損傷;保護(hù)了正常腎組織及輸尿管;降低了手術(shù)操作難度,克服了傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)的技術(shù)缺陷,將越來越廣泛的應(yīng)用于小兒泌尿外科。

2.小兒普外科:達(dá)芬奇機器人在小兒普外科首先開展的手術(shù)是胃底折疊術(shù)[2]。腹腔鏡下膽總管囊腫切除術(shù)在國內(nèi)外技術(shù)已非常成熟,臍部單孔全程腹腔鏡操作也有報道,機器人輔助下膽總管囊腫切除+肝管空腸吻合術(shù)有其特有優(yōu)勢,機器人下可更好發(fā)現(xiàn)迷走肝膽管畸形或吻合更便捷,減少術(shù)后膽漏、胰漏等并發(fā)癥。2006年全球首例達(dá)芬奇膽總管囊腫手術(shù),2013年中國首例小兒膽總管囊腫機器人手術(shù)由中國香港大學(xué)黃元等[8]完成。2006～2018年全球陸續(xù)報道達(dá)芬奇小兒膽總管囊腫手術(shù)約100例左右,多為國外文獻(xiàn)報道。2019～2022年期間,總共報道約400例左右,其中中國占80%以上。達(dá)芬奇手術(shù)機器人系統(tǒng)的雙極電凝和單極電凝協(xié)同操作,對于膽總管囊腫手術(shù)中分離和止血有特別的優(yōu)勢,大于3個月或體重5 kg以上患兒可考慮機器人輔助膽總管囊腫根治術(shù),但達(dá)芬奇超聲刀止血功能與傳統(tǒng)腹腔鏡并沒有更大的優(yōu)勢,建議避開大齡且大囊腫患兒[11-12]?？赡芤蜓b機時間及手術(shù)者熟練程度不同,目前機器人手術(shù)與腹腔鏡或傳統(tǒng)手術(shù)相比,手術(shù)時間長,但術(shù)后并發(fā)癥更少,住院時間縮短[13]。機器人先天性巨結(jié)腸根治術(shù)對于盆腔深部組織解剖更精細(xì),對周圍神經(jīng)及括約肌的保護(hù)更有優(yōu)勢。Kasai 手術(shù)、肝母細(xì)胞瘤切除術(shù)、膽囊切除術(shù)、脾臟切除術(shù)、經(jīng)肛門直腸拖出術(shù)治療先天性肛門閉鎖、闌尾切除術(shù)、腹股溝斜疝修補術(shù)、胰腺腫瘤切除術(shù)等手術(shù)均有報道行機器人輔助下手術(shù)治療[14-17]。小兒普外機器人手術(shù)主要以膽總管囊腫及巨結(jié)腸為主,其余手術(shù)報道數(shù)量相對較少,其可行性和安全性還沒有大宗樣本量的證實?？梢钥隙ǖ氖?對于普外科而言,機器人技術(shù)使外科醫(yī)生更便捷地進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù),而這些手術(shù)在腹腔鏡器械下可能是相對困難的或難以完成的。

3.小兒心胸外科:2002年Le等[18]報道了機器人動脈導(dǎo)管未閉手術(shù)的可行性,隨之機器人逐漸在小兒心胸外科使用。目前國內(nèi)外成功開展手術(shù)中,肺葉切除術(shù)、縱隔腫瘤切除術(shù)、膈疝修補術(shù)三者最為常見,零散報道有機器人下肺囊腫/腫塊切除、肺段切除、食管裂孔疝修補術(shù)、膈膨升、膈肌折疊、食管閉鎖、食管狹窄、交感神經(jīng)斷離、后縱隔神經(jīng)源性腫瘤切除[19]。有報道認(rèn)為,體重小于15 kg的患兒因機器人套管直徑與肋間隙不匹配而不能完成胸腔鏡手術(shù),心胸外科手術(shù)具有局限性,對于食管下段的手術(shù)操作選擇膈腹入路更好[2]。

4.新生兒外科:新生兒體重小,達(dá)芬奇機器人公司并不推薦在新生兒開展,有專家認(rèn)為,年齡與體重已不是機器人手術(shù)的絕對禁忌癥[6],有研究中心表示,體重不影響手術(shù)結(jié)局[20]。有學(xué)者認(rèn)為患兒體型小、體重小于10 kg不一定為禁忌證[21]。也有部分學(xué)者認(rèn)為,目前機器人的體重限制可能為10～15 kg[22]。實際上,對于新生兒外科,相關(guān)手術(shù)已有多中心報道[23]。

5.小兒耳鼻喉科:小兒耳鼻喉科機器人手術(shù)目前可開展扁桃體或舌根切除術(shù)、咽部腫物切除術(shù)、甲狀腺癌根治術(shù)、環(huán)狀軟骨成形術(shù)、部分杓狀軟骨切除、喉裂修補術(shù)、甲狀腺或甲狀旁腺切除術(shù)、腮腺腫瘤切除術(shù)、胸腺、皮樣囊腫或鰓裂囊腫切除術(shù)。雖然兒童耳鼻喉頭頸科可開展多種機器人輔助手術(shù),但仍存在術(shù)野暴露困難、手術(shù)器械之間干擾的問題[24]。機器人高清放大輔助下對頸部解剖層次更清晰,局部靜脈神經(jīng)分界清,同時具有CO2激光功能的機械臂切割止血功能優(yōu)于傳統(tǒng)電刀,更加精準(zhǔn)微創(chuàng)的理念推動小兒耳鼻喉頭頸外科機器人手術(shù)的發(fā)展。

6.我國成人骨科及神經(jīng)外科具有豐富機器人手術(shù)經(jīng)驗,在小兒骨科、小兒神經(jīng)外科近3年逐漸開始報道。

三、小兒機器人手術(shù)技術(shù)的培訓(xùn)與提高

兒童疾病種類較成人具有明顯差別,由于小兒外科機器人操作的風(fēng)險,建議操作團(tuán)隊從出血風(fēng)險較小的疾病開始累積經(jīng)驗后使用。目前,大部分已行小兒外科機器人手術(shù)操作時間普遍較腹腔鏡操作時間長,但因新技術(shù)的扶持,機器人下操作更精確、術(shù)后并發(fā)癥率降低及住院時間可縮短。

機器人技能培訓(xùn)納入小兒外科住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)具有必要性[9]。2023年武漢兒童醫(yī)院已成立小兒外科機器人培訓(xùn)基地,開展線上直播及線下培訓(xùn)課程等,增加小兒外科醫(yī)師機器人技術(shù)的切磋與交流,以縮短小兒外科機器人手術(shù)學(xué)習(xí)曲線。由于機器人本身的優(yōu)勢適合行復(fù)雜手術(shù),使得學(xué)習(xí)并利用機器人行小兒外科復(fù)雜手術(shù)曲線縮短,更有利于機器人在小兒外科手術(shù)中使用。

機器人可以完全取代腔鏡手術(shù)嗎,預(yù)計短期內(nèi)不能取代。腹腔鏡下腹股溝斜疝疝囊或鞘狀突高位結(jié)扎術(shù)、闌尾切除術(shù)、幽門環(huán)肌切開術(shù),這些簡單、快速、成熟且對解剖組織結(jié)構(gòu)要求不高的部分手術(shù),腹腔鏡在性價比上更具優(yōu)勢。而粘連嚴(yán)重的腸梗阻因為空間的有限性依然需要開腹手術(shù)。機器人手術(shù)操作復(fù)雜手術(shù)優(yōu)勢明顯,但費用貴、費時長的問題還需要一段時間及技術(shù)與設(shè)備的提升來解決。

四、展望

在智能化時代,醫(yī)生掌握機器人技術(shù),延長手術(shù)職業(yè)生涯,可以服務(wù)更多的病人。目前,雖然沒有小兒機器人的專用設(shè)備,但小兒外科醫(yī)師克服各種困難,努力探索機器人的應(yīng)用范疇,小兒機器人手術(shù)已經(jīng)打破了生產(chǎn)廠家建議的年齡及體重限制,新生兒期亦可開展機器人手術(shù),證實了機器人用于小兒外科的安全性及實用性。機器人鏡頭操作通道由三代的12 mm改進(jìn)至四代的8 mm后,越來越適用于小兒外科手術(shù),但是小兒專屬機器人更小鏡頭及操作通道目前沒有出現(xiàn)。小兒外科機器人手術(shù)仍處于初級階段,術(shù)后并發(fā)癥的統(tǒng)計及隨訪時間相對較短,機器人手術(shù)的優(yōu)勢和缺點,有待更多病例的積累。大數(shù)據(jù)時代,全球聯(lián)網(wǎng)的機器人手術(shù)數(shù)據(jù)的記錄和總結(jié)為未來優(yōu)化手術(shù)方案和步驟的改進(jìn)提供幫助,有助于不斷挖掘機器人潛在優(yōu)勢,使其充分合理地應(yīng)用于小兒外科手術(shù)。隨著機器人手術(shù)技術(shù)的提高和機器人科技進(jìn)一步升級換代,操作更加靈活,Trocar間距離縮小甚至單孔機器人的普及,機器人腹腔鏡與傳統(tǒng)腹腔鏡共存,3D腹腔鏡或?qū)⒈惶蕴?。機器人最終在復(fù)雜小兒外科手術(shù)領(lǐng)域逐步完全替代傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)。

達(dá)芬奇那古老的機器人夢想已經(jīng)逐漸變成現(xiàn)實,未來5G技術(shù)聯(lián)合機器人手術(shù)實現(xiàn)術(shù)者與病人之間的超遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)(距離大于3 000 km)醫(yī)療[25],將大大縮短未來地區(qū)醫(yī)療水平差距,機器人在小兒外科的應(yīng)用前景值得期待。