机器人手术开展的现状与展望

微创外科因为其良好的手术效果，例如痛苦小、恢复时间短、并发症发生率低，在过去二十年内得到了快速的发展，同时逐渐被广大患者广泛接受。微创技术给外科领域带来了革新,而机器人手术系统则进一步完善了微创手术的定义，开拓了新的视野。

1987年,当Moret第一次报道完成了腹腔镜胆囊切除术时,就给外科手术带来了一场名为“微创”的革命。然而，在某些方面腹腔镜技术也有一定的局限性。如手术器械移动的限制（可自由活动度问题），二维的图像画面，图像的不稳定性（长时间持镜可能造成的频繁移动）以及对于外科医生来说不符合人体工程学的姿势及角度等。机器人手术系统为这些腔镜手术的缺陷提供了解决方法。

历史

早在80年代晚期，就已出现了一些简单的计算机辅助机器人手术系统，而其在腹部外科的应用与发展则开始于90年代初。1991年，Computer Motion公司首先为微创手术设计了世界第一个机器人装置。名为AESOP(automated endoscopic system for optimal positioning )，为一个声控的机器人手臂内镜摄像头。1993年，Cedars-Sinai医学中心的Jonathan Sackier医生实施了世界上首例机器人系统辅助腹腔镜胆囊切除术。2001年9月，J.Marescaux教授和他的团队第一个完成了远程外科手术（即Lindbergh手术）。目前，在不同程度的机器人辅助系统的帮助下，已完成了超过200000例外科操作，范围遍布几乎所有的外科领域。而机器人手术系统也已更加完善。

机器人手术系统

现在，常用的机器人系统包括Da Vinci系统和Zeus机器人。以Da Vinci系统为例，机器人系统包括三部分：操作台（图1）、机器人手臂（图2）及腔镜器械。操作台提供给医生的图像，来自于左右眼独立的取景器，系统通过模拟人脑的能力，整合图像偏差、产生视深度，从而给术者提供一个高清立体的三维图像。除了控制摄像头的机器人手臂外，Da Vinci系统还包括三个用来装配腔镜器械的机器人手臂。机器人系统的腔镜器械和开腹手术的人类手腕活动度一样，拥有7度的自由度（图3），而传统腔镜手术器械只有四度的活动自由度。外科医生可以坐在操作台前通过操纵类似于游戏手柄的操纵杆来控制机器人手臂完成精细的手术操作。

机器人系统的优缺点

机器人系统具有多项优点。首先，机器人系统能为术者提供高清的三维立体的图像画面，而不是仅依赖于偏光及颜色分离技术。因此，即使手术野由于镜头角度关系受到限制，但却有超乎想象的真实度。这套系统能使术者如同开腹手术一般看清周围的情况并同时具有放大缩小的功能。其次，机器人可以过滤掉外科医生在术中操作器械时的手部振颤。这种处理方式使外科手术达到了空前的精准性。再次，与传统腔镜相比，机器人的器械拥有接近人手的活动范围度以及能在极小的切口中超过360度的移动。最后，将机器人操作系统与远程通讯结合在一起就能完成远程协作手术。在过去的几十年里，机器人远程手术被用来消除距离的障碍。它可以使无法到达现场的医生参与并共同完成手术步骤。由于上述优势，机器人手术系统可以实现复杂手术的微创化。

高昂的器械费用，是机器人系统的最大缺陷。一套Da Vinci系统约需数百万美金，而其每年的维护费用约为总价值的10%，此外还有手术器械的消耗费用。机器人系统的价格限制了它在大型医疗中心的作为手术首选的普及和对其技术的深入研究。它的其他缺点还包括缺乏触觉反馈等。

机器人手术的现状与发展

目前，机器人系统的应用几乎已涉及所有的外科领域。包括大部分的消化道手术（

腔镜胆囊切除术，Nissen/Toupet胃底折叠术，肥胖症的胃转流手术，食管手术，直结肠、胰腺和肝脏手术）、泌尿外科手术（前列腺癌根治术、肾癌根治术）、妇科手术、机器人辅助胸腔镜等。

虽然机器人系统弥补了很多传统腔镜上的不足，但就目前来说，它的普及还有很多的局限因素。首先，限制机器人系统普及的最主要的原因还是价格问题。我们相信，随着技术的发展，总会出现适应市场高需求的低成本机器人系统。此外，尽管机器人系统的三维图像系统能通过提高手术的安全性、精确度来弥补腔镜手术触觉反馈的缺乏。但是在一些病例中，缺乏触觉反馈仍会引起某些意外状况。因此，各种替代方案正在实施和研究当中。由于机器人系统的信息转换全由电子化控制，所以它使远程协作手术变成了可能。能够使发展中国家的患者在自己国家就能享受到世界知名外科医生的治疗。最后，通过虚拟现实技术与术前模拟的结合，机器人系统将会引领外科手术进入一个半自动甚至全自动远程手术的新时代。通过将病人解剖数据与三维重建的融合，可以使术者在术前对某个特定病人模拟的结果进行多次实践，从而找出对于该病人的最佳方案。

结论

在过去的近20年中，我们经历了从传统开腹手术到腹腔镜手术，从机器人手臂镜头辅助系统到机器人手术，最终到现在的远程协作手术。虽然目前机器人系统并没有普及到成为手术室的必备装备，但是如果能够预测未来的话，我们可以说，这只是一个时间问题。未来的机器人将会变得更小、更便宜、具有触觉反馈系统以及能够完成远程协作手术。目前，显而易见，机器人系统对于我们来说还是一项较先进的技术，其临床应用和优点仍有较大的发展空间。