达芬奇智能手术机器人的概况及临床应用

李军 房爱玲 天津医科大学肿瘤医院，国家肿瘤临床医学研究中心 （天津 300060）

内容提要： 本文从设备工作原理，临床应用领域及临床技术优势等几个方面介绍手术机器人的基本情况，该设备是高级智能的机器人外科手术平台，它由医生操作系统手术控制台、机械臂系统、视频处理成像系统三大部分组成，达芬奇手术机器人广泛应用于泌尿外科，胸外科和妇科等临床的微创手术中，是应用于外科手术技术的新一代智能高科技产品，具有患者创伤小，痛苦小、失血量减少，恢复时间缩短，手术清扫精细等技术优势。

达芬奇智能手术机器人是一种高级智能的机器人外科手术平台，它由手术操作系统控制台、机械臂系统、视频处理成像系统三大部分组成，同时也是高级的腹腔镜系统。该设备可以通过使用微创的方法，实施各种复杂的临床外科手术，对整个临床外科手术领域来说是一次巨大的技术飞跃，尤其是应用于泌尿外科领域，临床病种的适应类型比较广泛。

1.手术机器人平台的工作原理

1.1 医生操作系统控制台

在手术室无菌区之外手术医师可在主控制台中操作两个主控制器及通过脚踏板来控制机器人的器械和高清三维内窥镜成像系统，正如在3D视野目镜中看到的一样，手术器械末端与手术医生在控制台的双手操作进行同步运动，该操作系统控制台是符合人体工程力学的原理的设计可操控性强。

1.2 床旁机械臂

床旁机械臂系统是智能手术机器人的主要操作部件，其主要功能是为了完成器械臂和摄像臂提供支撑作业，它有七个自由度的转动方式，手术医生的助手可以在无菌区内的机械臂系统旁边进行操作，负责及时更换相关器械和内窥镜，协助手术医生完成一系列外科手术操作，它比人手的五个自由度转动更加灵活和精细。为了确保患者的安全，手术医生的助手应该比手术医生对于床旁机械臂系统的运动具加有更优先的控制操作权。

1.3 视频处理成像系统

视频处理成像系统也是机器人的重要组成部分，其内部安装有达芬奇智能手术机器人的核心处理器以及图象处理单元系统，在手术过程中位于无菌区之外，可由护士进行操作，并可以放置各类辅助的手术器械。手术机器人的内窥镜系统均为高分辨率的3D高清镜头，对手术过程中的视野能达到放大十倍以上的功能，并能清楚显示出来患者体内的三维立体的高清影像，使得外科手术医生能够比普通的腹腔镜手术更好把握住操作的距离和精确度，更方便能辨认解剖结构，充分提高了患者手术的精确度从而提高手术质量。

2.智能手术机器人的临床应用范围

2.1 泌尿外科

泌尿外科手术目前利用腹腔镜技术来完成各种手术治疗，这一微创的手术方式适用于肾脏、膀胱肿瘤、前列腺肿瘤及肾上腺的切除术等疾病。但是由于人体解剖学上泌尿系统的其特殊性，使得腹腔镜技术在一些复杂的手术中难以普及推广和掌握，并且患者手术后并发症比较多，部分愈后效果不理想。达芬奇手术机器人具有独特的灵活的七个自由度的转动腕手术器械突破了人手转动的局限性，因此手术深部操作和精细操作的技术优势可以广泛应用于各种泌尿外科手术，包括前列腺癌的根治、肾脏切除、膀胱切除、输精管吻合等。其中，前列腺癌根治术是最能体现其设备技术优势的手术，手术机器人可以有相当灵活的控制能力，宽阔的3D高清视野，能够清楚呈现各种组织及各个器官的解剖构造，做到精细分离，更有利于周围淋巴结的清扫，它准确的缝合技术充分保证了高质量的吻合，使得患者术后有良好的效果。目前手术机器人对于前列腺癌根治性切除有明显的优势，该术式在临床得到迅速推广使用。

2.2 胸外科

以往的胸外科手术需要开胸，是手术创伤较大的开放式术式，分离胸骨，游离肋骨，在体外循环下完成，手术风险较高，患者术后恢复时间长。胸腔镜这种微创的手术方法虽然不用开胸，仅需在肋间打几个小孔，就能完成一些手术操作，病人痛苦相对较小，术后恢复较快，但其适用范围有有一定的局限性，无法完成一些解剖结构复杂的手术术式，临床普及率相对比较小。然而达芬奇手术机器人在胸外科的肺叶切除术、食管癌切除、胸腺切除术等症的临床治疗显示出其优势，尤其食管癌手术中震颤过滤、七个自由度旋转手臂及高清的3D视角等优势使得在狭小的空间更容易完成手术，淋巴结清扫更彻底，临床应用表明手术机器人的手术安全性高，能够完成高精度、高难度的手术操作，并且能取得比开放式手术和胸腔镜手术更好的远期疗效。

2.3 妇科

临床的大部分妇科手术需要在狭小的患者盆腔内操作完成，手术医生的普通视野和操作空间都有一定的局限性，另外人手操作的动作有不稳定性，很难完成淋巴结清扫和精细分离的术中操作。手术机器人机械臂的腕部的七个自由度可以任意360度旋转拐弯，能够完成人手所不能完成的动作，做到精细分离，淋巴结彻底清扫，精细缝合等等，从而更好地完成高难度的妇科手术。妇科领域临床应用的结果表明手术机器人的手术具有更高的精准性及操控性，能在骨盆中完成高难度精细的操作，有利于自身功能的重建和盆腔淋巴结清扫，可以充分发挥手术机器人的技术优势，有助于减少患者术后并发症的发生，达到理想的预期手术效果。

3.手术机器人的临床技术优势

3.1 稳定性高精细度高

机器人拥有七个自由度，突破人手极限的可转腕手术器械，使得手术操作更精确，在狭小解剖区域中比人手操作更加灵活，与二维视觉效果的普通腔镜手术对比，三维的视觉效果可放大十至十五倍之多，使手术精确度明显大幅度提高，患者愈合效果较好，术后身体恢复快。

3.2 创伤小疗效显著

机器人手术只是在手术部位切开几个非常小的切口，创伤小，病人的痛苦明显减少、失血量下降，减少了输血的几率，减少了对患者脏器的损伤，患者术后恢复时间缩短，并减少术中的组织创伤和各种原因导致的术后粘连等并发症状，皮肤疤痕小并可以增加美容效果。

3.3 三维立体图形

手术机器人是三维高分辨率立体腔镜，具有可以进入人体内部的特殊镜头，从而产生三维的立体图像，使手术视野高清放大一定的倍数，高清立体图像为医生提供了身临其境的手术感觉，手术中可以实时进行信息整合显示，手术医生可自行控制镜头，保证了治疗的准确性和精确性，可取得比传统腔镜手术更好的远期治疗效果。

3.4 直觉式运动

手术医生可完全复制现有的手术经验进行眼和手协调，手和器械尖端实时同步，医生手部动作可以调节，颤抖可滤除，机械手臂和器械在病人体内可以准确无延时的重现完成人手动作。

3.5 节约技术人力

使用达芬奇手术机器人进行手术治疗灵活性强，稳定性精确度高，大大缩短手术时间，并减少了大夫及护士等操作人员的数量，从而节约了技术人力，甚至完成一台高难度的外科手术只需要外科医生、麻醉师及护士各一名。

达芬奇手术机器人是目前最先进的微创手术设备，它使外科手术的精细度超越了人手的极限，这个全程高智能的机器人，是专为外科手术技术而生的新一代智能高科技产品。达芬奇手术机器人具有很多人类无可比拟的优点，能够提高手术的稳定性和精确程度，达芬奇机器人经过精密仪器计算过的每一步操作也能使手术更加有保障地顺利进行。