機(jī)器人給外科手術(shù)帶來革命性巨變

摘 要：手術(shù)機(jī)器人由主控制平臺(tái)，移動(dòng)平臺(tái)和三維成像視頻影像平臺(tái)三部分組成。機(jī)器人手術(shù)不僅微創(chuàng)，而且針對(duì)狹小空間的手術(shù)具有無與倫比的優(yōu)勢(shì)，因此機(jī)器人給外科手術(shù)帶來了革命性巨變。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；外科手術(shù)；革命性巨變

18世紀(jì)80年代，Billroth用手術(shù)刀打開病人腹腔，完成了首例外科手術(shù)。這種傳統(tǒng)的開刀手術(shù)為第一代手術(shù)方式。上世紀(jì)80年代，腹腔鏡下微創(chuàng)手術(shù)取得突破性進(jìn)展，在許多領(lǐng)域取代傳統(tǒng)開刀手術(shù)，稱為第二代外科手術(shù)方式。21世紀(jì)以來，手術(shù)機(jī)器人得到開發(fā)并迅速投入臨床，預(yù)示著第三代外科手術(shù)時(shí)代的來臨[1]。本文就機(jī)器人給外科手術(shù)所帶來的革命性變化進(jìn)行綜述。

1 機(jī)器人輔助手術(shù)簡(jiǎn)介

機(jī)器人輔助手術(shù)最早要追溯到1985年，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)到了達(dá)芬奇外科機(jī)器人時(shí)代。它自2000年獲得FDA批準(zhǔn)用于臨床手術(shù)以來，已有近千臺(tái)機(jī)器人在投入使用[2]。它相對(duì)于傳統(tǒng)開放型手術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如切口小、出血少、疼痛輕、零感染和康復(fù)快等。腹腔鏡有四個(gè)活動(dòng)度，而機(jī)器人有七個(gè)活動(dòng)度。尤其是機(jī)器人有腕關(guān)節(jié)，極大地方便了體內(nèi)縫合等活動(dòng)，還能克服手工操作的顫抖等[3]。盡管現(xiàn)有設(shè)備對(duì)兒童心臟手術(shù)來說尺寸有點(diǎn)兒大，但并未留下過大的疤痕，在兒童胸外科也有一定程度的應(yīng)用[4]。機(jī)器人輔助手術(shù)的主要缺點(diǎn)是缺乏觸覺反饋，在通過較大外科空間時(shí)容易出現(xiàn)儀器碰撞，器械笨重，價(jià)格昂貴等。

2 手術(shù)機(jī)器人輔助設(shè)備的構(gòu)成

機(jī)器人主要由三部分構(gòu)成：主控制平臺(tái)，機(jī)械臂、攝像臂和手術(shù)器械組成的位于手術(shù)床邊的移動(dòng)平臺(tái)，三維成像視頻影像平臺(tái)。手術(shù)過程中，醫(yī)生不與病人直接接觸，而是通過三維視覺系統(tǒng)和動(dòng)作動(dòng)標(biāo)系統(tǒng)操作。醫(yī)生手臂、手腕和手指動(dòng)作通過傳感器在計(jì)算機(jī)中記錄下來，同步翻譯給機(jī)械手臂，進(jìn)而傳遞給機(jī)械前端安裝的手術(shù)器械，由其模擬醫(yī)生操作。機(jī)器人手術(shù)在狹小空間操作具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，如盆腔和胸腔內(nèi)的手術(shù)中，有十分廣闊的應(yīng)用前景[2]。手術(shù)時(shí)，醫(yī)生坐在主控制平臺(tái)旁，距離病人手術(shù)臺(tái)數(shù)英尺遠(yuǎn)，通過放大的三維圖像觀察手術(shù)視野，雙手通過主控制臺(tái)同步操作系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)。移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械臂直接接觸病人，它有2-3個(gè)機(jī)械臂和一個(gè)內(nèi)窺鏡臂。其感覺反饋目前僅限于感知工具之間的碰撞，所以醫(yī)生在縫合或接觸軟組織的時(shí)候只能依靠視覺。可拆卸部分使得機(jī)器人手臂能夠靈活地模擬人手功能。每一個(gè)部件都有其自己的功能，可以進(jìn)行縫合及鉗夾等操作。這些部件可以通過位于機(jī)械臂上的杠桿快速拆卸。設(shè)備具有良好的記憶功能，第二個(gè)部件可以準(zhǔn)確地放置于第一個(gè)部件曾經(jīng)所在的位置。機(jī)械手可以自由旋轉(zhuǎn)，這是非機(jī)械手所不能具備的優(yōu)點(diǎn)。此外，機(jī)器人可以很準(zhǔn)確地控制力量的使用，完全濾除手工操作的顫抖。手術(shù)空間靠充二氧化碳?xì)怏w維持。三維視覺系統(tǒng)提供了清晰的高保真放大圖像，醫(yī)生可以清楚地看到手術(shù)野，而且不受霧氣的影響，其效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)[2]。視野的轉(zhuǎn)換靠踩動(dòng)腳踏板來實(shí)現(xiàn)。

3 機(jī)器人輔助的常見手術(shù)

機(jī)器人輔助手術(shù)由于其獨(dú)特的深部操作和精細(xì)操作的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其能夠廣泛地應(yīng)用于狹小空間手術(shù)。目前經(jīng)常使用機(jī)器人輔助的手術(shù)主要有心胸外科和盆腔內(nèi)手術(shù)等。心臟搭橋手術(shù)和二尖瓣成型手術(shù)是機(jī)器人輔助手術(shù)在心胸外科開展的代表手術(shù)[5]；盆腔手術(shù)則以泌尿外科手術(shù)為代表[6]。傳統(tǒng)心胸外科手術(shù)需要開胸，創(chuàng)傷大，術(shù)后遺留疤痕大，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高，術(shù)后恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。機(jī)器人輔助手術(shù)能在不損壞胸廓完整性的前提下，可以高質(zhì)量地完成手術(shù)操作。適應(yīng)證范圍廣泛，幾乎能夠包含所有的心胸外科手術(shù)，如心臟搭橋術(shù)、瓣膜成型術(shù)、瓣膜置換術(shù)、缺損修補(bǔ)術(shù)和心臟腫瘤切除術(shù)等[5]。泌尿外科手術(shù)是機(jī)器人的另一個(gè)好戰(zhàn)場(chǎng)，如前列腺癌根治、腎盂成形、腎切除、膀胱切除、輸尿管成形、輸精管吻合和活體供腎切取等是機(jī)器人手術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)。前列腺癌根治術(shù)是最能體現(xiàn)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)的手術(shù)之一。手術(shù)能夠在寬闊而清晰的視野下進(jìn)行，能夠清楚呈現(xiàn)組織、器官的解剖構(gòu)造和神經(jīng)血管束的走行，操作精準(zhǔn)、靈活，能夠精細(xì)地分離淋巴結(jié)，縫合質(zhì)量高、吻合好[6]。

綜上所述，機(jī)器人輔助手術(shù)是開始于21世紀(jì)的新型手術(shù)方式，創(chuàng)傷小、手術(shù)視野清晰、技術(shù)操作精準(zhǔn)，在狹小空間操作更是具有傳統(tǒng)手術(shù)及腔鏡手術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)，開創(chuàng)了外科手術(shù)的新紀(jì)元。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：朱博（1991，5-），男，長(zhǎng)春市人，吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院2010屆卓越工程師班。