機器人微創(chuàng)技術(shù)在結(jié)直腸腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用

王福奇,楊帥璽,袁維堂

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院結(jié)直腸肛門外科 鄭州 450052

2000年6月，達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)被美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批準用于外科手術(shù)，目前已在心胸外科、普通外科、泌尿外科、婦科等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。機器人手術(shù)系統(tǒng)這一里程碑式的技術(shù)使外科手術(shù)發(fā)展到可遠程操控的模式。 中國大陸2008年7月開展了首例機器人手術(shù)，之后這一微創(chuàng)技術(shù)得到迅速發(fā)展，中國大陸已是全球手術(shù)數(shù)量和質(zhì)量提升速度最快的地區(qū)之一。機器人手術(shù)系統(tǒng)具有可在狹小空間內(nèi)操作的優(yōu)勢，在普外科領(lǐng)域多應(yīng)用于肝、膽、胰腺、結(jié)直腸腫瘤手術(shù)。鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院2013年引進達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)，我科自2014年10月開展首例機器人手術(shù)以來，已完成了500余例手術(shù)，其中大部分是結(jié)直腸腫瘤手術(shù)。本文結(jié)合自身的經(jīng)驗和文獻，從機器人手術(shù)的特點、手術(shù)方式的創(chuàng)新、手術(shù)安全性和有效性等方面，對機器人微創(chuàng)技術(shù)在結(jié)直腸腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用進行了總結(jié)，對結(jié)直腸腫瘤領(lǐng)域機器人手術(shù)的應(yīng)用前景進行了展望。

1 機器人手術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)成和特點

1.1機器人手術(shù)系統(tǒng)的基本組成機器人手術(shù)系統(tǒng)從整體結(jié)構(gòu)來說，分為三部分(圖1)。第一是操作控制臺，其是機器人手術(shù)系統(tǒng)的核心組件，主要由計算機系統(tǒng)、操作手柄和輸入、輸出設(shè)備等組成，是外科醫(yī)生進行遠程手術(shù)操作的控制平臺。第二是多自由度的機械手臂，通常有4個具有7個自由度的機械手臂，包括3個操作機械手臂和1個腹腔鏡控制手臂。機械手臂經(jīng)光纖傳輸系統(tǒng)接收操作控制臺的信號，經(jīng)計算機智能分析、加工、處理后，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定精準的手術(shù)操作動作。第三是高清三維影像系統(tǒng)，術(shù)者可利用操作臺左右眼視角圖像形成三維立體高清手術(shù)視野，不僅可以獲得類似開腹的直觀視覺，還可以在保證高清的基礎(chǔ)上縮放手術(shù)視野。

1.2機器人手術(shù)系統(tǒng)的操作流程手術(shù)開始前，醫(yī)生通過機器人控制監(jiān)視器設(shè)置手術(shù)器械動作的幅度、張開角度，器械閉合后鎖定參數(shù)及操作機械手臂的活動范圍等。系統(tǒng)設(shè)置完成以后，醫(yī)生坐于遠離手術(shù)臺的操作控制臺，在實時三維高清圖像的協(xié)助下操縱手柄，同步控制操作機械手臂進行微創(chuàng)手術(shù)[1]。

1.3機器人手術(shù)系統(tǒng)的特點相比于傳統(tǒng)的開腹手術(shù)，機器人微創(chuàng)技術(shù)具備腹腔鏡手術(shù)的諸多優(yōu)點，如創(chuàng)傷小、康復(fù)時間短、并發(fā)癥少等。與傳統(tǒng)腹腔鏡微創(chuàng)技術(shù)相比，機器人手術(shù)系統(tǒng)也具有鮮明的優(yōu)勢。①手術(shù)視野優(yōu)勢：相比于腹腔鏡的平面視野，機器人手術(shù)系統(tǒng)特有的同步三維高清成像可獲得開腹手術(shù)般直觀的視覺感受，便于術(shù)中操作和定位；在保證高清的前提下?lián)碛?0～15倍的圖像放大功能，同時可靈活切換視野角度，提高術(shù)者手術(shù)精準度，便于精細操作[2]。②操作優(yōu)勢：機器人仿真機械手腕經(jīng)計算機智能分析，可過濾人手自然顫動。機械手臂可進行7個自由度的轉(zhuǎn)動，較人手操作更加靈活、多變和精準，可在狹小空間內(nèi)完成復(fù)雜操作，幫助外科大夫完成高難度手術(shù)。機械手腕配有多種手術(shù)器械，可滿足多種操作需要[3-4]。③術(shù)者手術(shù)優(yōu)勢(圖1)：機器人微創(chuàng)手術(shù)打破了傳統(tǒng)的手術(shù)模式，外科醫(yī)生無需無菌操作，可在遠離手術(shù)臺的相對輕松寬敞的環(huán)境中坐位完成手術(shù)，減少了醫(yī)生的體力消耗，有利于完成復(fù)雜的長耗時手術(shù)[5]。④遠程優(yōu)勢：機器人操作系統(tǒng)的誕生使手術(shù)會診進入到遠程操控時代，通過光纜同步傳播手術(shù)圖像以及操作信號，主刀醫(yī)師可遠程控制機械進行手術(shù)。

圖1 機器人手術(shù)系統(tǒng)的基本組成(左)及操作(右)

2 機器人微創(chuàng)技術(shù)在結(jié)直腸惡性腫瘤中的應(yīng)用

隨著腹腔鏡技術(shù)的普及，以傳統(tǒng)腹腔鏡為代表的微創(chuàng)理念已在結(jié)直腸腫瘤手術(shù)領(lǐng)域得到廣泛認可。機器人微創(chuàng)技術(shù)具有更高的穩(wěn)定性和靈活性，在結(jié)直腸癌，尤其是低位直腸癌手術(shù)中有著獨特的優(yōu)勢。

2.1機器人手術(shù)的圍術(shù)期安全性圍術(shù)期并發(fā)癥是影響結(jié)直腸癌患者手術(shù)效果的重要因素。多項研究[6-8]結(jié)果顯示，機器人微創(chuàng)技術(shù)用于結(jié)直腸腫瘤手術(shù)是安全可行的，手術(shù)的創(chuàng)傷性更小，術(shù)中出血量比傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)更少[9-11]。Mirnezami等[12]認為，雖然結(jié)直腸腫瘤機器人手術(shù)時間更長，費用更高，但能夠減少住院時間、術(shù)中失血量和中轉(zhuǎn)開腹率。一項有關(guān)結(jié)直腸癌手術(shù)的大樣本研究[13]結(jié)果顯示，機器人輔助手術(shù)的中轉(zhuǎn)開腹率低于腹腔鏡。Wilkie等[14]對213例擇期結(jié)直腸癌手術(shù)(機器人手術(shù)59例，腹腔鏡手術(shù)154例)的資料進行了回顧，結(jié)果顯示，與腹腔鏡手術(shù)相比，機器人手術(shù)的手術(shù)時間和住院時間更長，重癥監(jiān)護更頻繁，耗材成本更高，但是手術(shù)的安全性更高。Cui等[15]的研究結(jié)果顯示，相對于腹腔鏡，機器人微創(chuàng)技術(shù)應(yīng)用于直腸癌保留括約肌手術(shù)中失血量更小，轉(zhuǎn)化率更低，住院時間更短，術(shù)后并發(fā)癥更少。Lee等[16]的研究結(jié)果顯示，在括約肌間切除術(shù)中，機器人手術(shù)和腹腔鏡手術(shù)的血液流失率分別為1.31%、5.59%，失血量分別為(137.2±79.2)、(173.6±95.6) mL,機器人手術(shù)的血液流失率和失血量低于腹腔鏡手術(shù)。Xu等[17]關(guān)于機器人與腹腔鏡右半結(jié)腸切除術(shù)的薈萃分析結(jié)果顯示，機器人手術(shù)時間較長，但總體并發(fā)癥發(fā)生率較低，腸功能恢復(fù)也較快，失血更少。Zarak等[18]、Solaini等[19]的研究證實，與腹腔鏡手術(shù)相比，接受機器人右半結(jié)腸切除術(shù)的患者腸道功能恢復(fù)得更快。Zhu等[6]對284例接受結(jié)直腸癌根治術(shù)患者的手術(shù)資料進行了回顧，其中機器人手術(shù)104例，傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)180例；機器人手術(shù)組術(shù)后腸道通氣時間更短。Esen等[20]認為，對于肥胖的結(jié)直腸腫瘤患者，因骨盆操作空間有限，腹腔鏡輔助下直腸癌根治術(shù)的操作難度較大；機器人手術(shù)系統(tǒng)由于可以在狹小空間和角度中完成精細操作，在肥胖結(jié)直腸惡性腫瘤患者全直腸系膜切除術(shù)中具有更大的優(yōu)勢。而Bayraktar等[21]對比了肥胖和非肥胖直腸癌患者機器人輔助下直腸癌根治術(shù)的資料，結(jié)果顯示兩組手術(shù)具有同樣的安全性和有效性。張海榮等[22]對腹腔鏡和機器人輔助下直腸癌根治術(shù)的資料進行了對比，與腹腔鏡手術(shù)比較,機器人手術(shù)的術(shù)中出血量更少[(100.3±43.7) mLvs(150.3±68.2) mL],首次排氣時間更早[(49.3±12.4) hvs(58.6±12.5) h]，尿管拔除時間更早[(3.0±0.7) dvs(4.8±0.9) d],但手術(shù)時間偏長[(217.3±57.8) minvs(187.9±23.1) min]。

2.2機器人手術(shù)的有效性結(jié)直腸癌具有高度侵襲和快速轉(zhuǎn)移性，腫瘤根治性切除是治療的關(guān)鍵，因此正確客觀地評價機器人微創(chuàng)輔助下結(jié)直腸癌的根治性是推廣機器人手術(shù)的必要前提。Kim等[23]的資料顯示，在腫瘤根治切除方面，機器人手術(shù)的淋巴結(jié)檢出率、遠端切緣陽性率、局部復(fù)發(fā)率和患者長期生存率方面與傳統(tǒng)腹腔鏡、開腹手術(shù)相近，在降低環(huán)周切緣陽性率方面具有優(yōu)勢。資料[24-26]顯示，對于局部晚期行擴大根治術(shù)和側(cè)方清掃的病例，機器人手術(shù)能夠達到良好的效果(圖2)，5 a局部復(fù)發(fā)率為 3.6%。Fransgaard等[13]報道應(yīng)用機器人輔助下直腸癌根治切除術(shù)706例，獲得了與腹腔鏡手術(shù)相同的R0切除率。一項前瞻性多中心研究[27]證實，50例接受機器人輔助下直腸癌根治術(shù)的患者均達到了根治性切除標準。Park等[28]的研究結(jié)果顯示，133例接受機器人微創(chuàng)手術(shù)的直腸癌低位前切除術(shù)患者，生存率和局部復(fù)發(fā)率與84例腹腔鏡手術(shù)者相近。一項大規(guī)模的研究[29]結(jié)果顯示，傳統(tǒng)腹腔鏡和機器人輔助結(jié)直腸癌根治切除術(shù)的術(shù)后無病生存率差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。近來Polat等[30]的研究納入了378例Ⅰ～Ⅲ期結(jié)直腸癌患者，其中206例(129例結(jié)腸癌和77例直腸癌)行機器人手術(shù)，172例(138例結(jié)腸癌和34例直腸癌)行傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)；結(jié)果兩組患者的術(shù)后轉(zhuǎn)移率、生存率、手術(shù)時間、住院時間和嚴重術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。ACS-NSQIP數(shù)據(jù)庫中的資料[31]顯示，在基于傾向性評分匹配的分組基礎(chǔ)上，機器人、腹腔鏡和開放性直腸癌切除術(shù)在環(huán)切緣陽性或平均淋巴結(jié)清掃方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義。同時，也有多項研究[32-34]結(jié)果顯示機器人手術(shù)能夠降低直腸癌切除術(shù)環(huán)周切緣陽性率。Spinoglio等[35]比較了機器人與腹腔鏡右半結(jié)腸切除術(shù)患者(每組101例)的5 a總生存期和無病生存期,結(jié)果差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。綜合來看，機器人手術(shù)系統(tǒng)在結(jié)直腸惡性腫瘤手術(shù)的安全性和效果上與傳統(tǒng)開腹手術(shù)和腹腔鏡手術(shù)相當，甚至在減少出血量、加速康復(fù)方面更具優(yōu)勢。

圖2 側(cè)方淋巴結(jié)清掃

2.3機器人微創(chuàng)手術(shù)盆腔植物神經(jīng)的保護作用近年來，結(jié)直腸腫瘤的診療技術(shù)不斷革新，患者的生存率和生存時間顯著改善，如何最大程度減少手術(shù)并發(fā)癥、改善患者生活質(zhì)量是后續(xù)治療的關(guān)鍵。結(jié)直腸癌根治術(shù)中大范圍的淋巴結(jié)清掃及全直腸系膜的切除可損傷盆腔植物神經(jīng)，嚴重影響患者的泌尿生殖功能。機器人微創(chuàng)技術(shù)的精細操作，可在保證腫瘤根治切除的前提下，最大程度地保護患者(尤其是低位直腸癌患者)的盆底自主神經(jīng)和輸尿管，大大提高了直腸癌患者的保肛率，有效地保護了盆腔植物神經(jīng)[9，36]。 盆腔自主神經(jīng)是由交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)纖維組成的混合神經(jīng)叢(圖3)。交感神經(jīng)腹主動脈叢下行至腸系膜下動脈根部形成腸系膜下叢，其部分纖維下行形成上腹下叢，上腹下叢約在骶骨岬水平分為左、右腹下神經(jīng)，此神經(jīng)受損易引起射精功能障礙。來自骶2～骶4前支的盆腔內(nèi)臟神經(jīng)匯合腹下神經(jīng)形成下腹下叢，此段神經(jīng)損傷容易引起陰莖勃起功能障礙[37]。不難發(fā)現(xiàn)，直腸癌根治術(shù)中在腸系膜下動脈根部、骶骨岬前方、直腸側(cè)韌帶處、直腸前間隙及鄧氏筋膜與前列腺的分離處最容易損傷盆腔自主神經(jīng)[37]。

圖3 腸系膜下叢(A)和腹下神經(jīng)(B)

與腹腔鏡手術(shù)相比，機器人手術(shù)系統(tǒng)提供了10～15倍的視野放大，視野更清晰，可精確定位自主神經(jīng)，在骨盆狹小空間內(nèi)游離組織時避免損傷神經(jīng)，從而減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，改善患者生活質(zhì)量。有研究者[3]對直腸癌根治術(shù)的患者行前列腺功能以及勃起功能評分，結(jié)果顯示，機器人組患者排尿功能和性功能恢復(fù)速度優(yōu)于腹腔鏡組。Park等[38]的回顧性研究結(jié)果顯示，機器人輔助直腸癌根治術(shù)患者術(shù)后3個月和6個月性功能改善較腹腔鏡患者更顯著。其他類似的研究[39-40]也顯示，機器人全直腸系膜切除術(shù)患者術(shù)后勃起功能障礙的發(fā)生率有所降低。Kim等[41]評估了直腸癌根治術(shù)患者的術(shù)后排尿功能，與傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)(n=30)相比，機器人手術(shù)(n=39)組術(shù)后3個月排尿功能即可恢復(fù)，但是1 a后兩組排尿功能沒有明顯差異。有研究者[38-39]發(fā)現(xiàn)，機器人直腸癌根治切除術(shù)組患者術(shù)后3個月時國際前列腺癥狀評分低于腹腔鏡組，但術(shù)后6個月和12個月時兩組無明顯差異，說明機器人手術(shù)能夠改善患者早期前列腺功能。此外，Li等[42]的研究發(fā)現(xiàn)機器人手術(shù)可以降低尿潴留發(fā)生率。然而，很少有研究評估機器人與腹腔鏡直腸癌根治切除術(shù)對女性性功能障礙的影響。

3 機器人微創(chuàng)技術(shù)在結(jié)直腸腫瘤領(lǐng)域應(yīng)用的拓展及前景

在結(jié)直腸外科領(lǐng)域，機器人手術(shù)最先應(yīng)用于直腸癌手術(shù)，隨著機器人手術(shù)系統(tǒng)的改進和技術(shù)的成熟，機器人手術(shù)逐漸應(yīng)用于左半結(jié)腸、右半結(jié)腸和全結(jié)腸手術(shù)。利用機器人操作靈活性的優(yōu)勢，術(shù)者可以順利完成各種縫合，如荷包縫合、腸吻合等。另外微創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用使得消化管重建可以在腹腔內(nèi)完成，若切除標本自陰道等自然腔道取出，機器人下縫合陰道切口非常容易，這樣可以做到腹部無輔助切口，獲得更微創(chuàng)、更美觀的效果。近幾年來作者拓展了機器人手術(shù)，相繼開展了機器人直腸脫垂懸吊術(shù)、盆腔臟器懸吊術(shù)、盆底加固術(shù)、骶前腫瘤切除術(shù)等(圖4)。

A：切除的標本；B:腹部無切口

在結(jié)直腸外科領(lǐng)域，隨著機器人微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)的日漸完善，機器人手術(shù)的推廣應(yīng)用是精準外科未來的發(fā)展趨勢。機器人手術(shù)系統(tǒng)一個最大的優(yōu)勢，就是能在狹小的操作空間中進行靈活的操作，可以更精確地進行組織分離和縫合，有效地降低術(shù)中組織損傷，有助于患者的術(shù)后快速康復(fù)[43]。當然，任何事物都具有兩面性。機器人微創(chuàng)手術(shù)存在其自身的缺點。首先，機器人手術(shù)費用高昂，系統(tǒng)維護費用也很高，這給機器人手術(shù)系統(tǒng)的普及帶來一定困難。其次，因外科醫(yī)生沒有與人體組織直接接觸，主刀醫(yī)生失去了觸覺反饋，不能直觀地感受病變組織的質(zhì)地、大小等特征。此外，盡管目前應(yīng)用的機器人手術(shù)系統(tǒng)(如達芬奇手術(shù)機器人)具備一定的操控性和靈活性，但距臨床的實際需要還有一定距離，還需要進一步改進和完善。最后，關(guān)于機器人手術(shù)的大型循證醫(yī)學(xué)證據(jù)仍然比較匱乏，機器人手術(shù)的遠期療效仍待進一步隨訪。

展望未來，隨著科技進步，機器人手術(shù)系統(tǒng)將會更靈活、更精巧、更智能、更易操控，預(yù)期在不遠的將來，大部分外科手術(shù)將在機器人輔助下完成。隨著5G信息技術(shù)的發(fā)展，機器人微創(chuàng)技術(shù)遠程醫(yī)療的應(yīng)用前景將更加廣闊。地震、海嘯等災(zāi)難救援，戰(zhàn)爭醫(yī)療，偏遠地區(qū)遠程醫(yī)療協(xié)助等都將成為可能。