机器人辅助下腹腔镜泌尿外科手术

　　　作者：刘承,综述,徐忠华 作者单位：山东大学齐鲁医院，山东 济南，250012

　　【摘要】 为了减少手术创伤并提高手术效果，新的设备和方法被不断引入到外科手术中。以da Vinci系统为代表的机器人辅助下腹腔镜泌尿外科手术克服了开放手术和普通腹腔镜手术的一些技术缺陷，目前发展迅速。现将经da Vinci系统前列腺癌根治术为代表的机器辅助下腹腔镜泌尿外科手术作一综述。

　　【关键词】机器人辅助,泌尿外科手术,腹腔镜术,前列腺癌根治术,综述文献

　　腹腔镜手术的出现是泌尿外科手术史上的一次技术革命。目前腹腔镜手术在泌尿外科手术中的比例和数量日趋增加，其应用的范围也愈来愈广泛。虽然腹腔镜手术在一定程度上克服了开放手术中组织损伤大、深部视野不清等问题，然而由于解剖位置较深等原因，经腹腔镜前列腺癌根治术、膀胱癌全切术等手术即使是对经验丰富的泌尿外科医师也是相当困难的[1]。机器人辅助腹腔镜手术明显提高了腹腔镜在深部狭小空间内的操作性和精确性，并且比传统的腹腔镜手术更容易掌握。

　　1  技术平台

　　目前机器人辅助腹腔镜手术主要分为三种类型：自动型、半自动型和人工操控型。自动型装备人工智能装置，可以在医师的监控下实施自动操作，如PARK-RCM经皮肾镜系统[2]。半自动系统可以在医师的操控下自动完成部分操作。人工操控型系统不设人工智能设备，整个过程由手术医师直接通过操作台或工作站完成，近来在泌尿外科手术中应用最为广泛。虽然机器人手术系统种类繁多，但是目前真正在临床上得到广泛应用的只有美国加州Intuitive Surgical公司制造的da Vinci(达芬奇)机器人辅助腹腔镜手术系统，因此本文着重对此系统进行介绍。

　　达芬奇机器人辅助腹腔镜手术系统主要由三部分组成：有三维成像视频系统的主控台;带有一个摄像臂、2～3个机械臂组成手术台车及InSite显示系统。达芬奇系统通过InSite显示系统为主控台的手术医师提供一套高清晰度的手术视野三维成像装置。该系统的立体成像技术是通过腹腔镜摄像臂的2个摄像头和2个光源由计算机整合实现的。主控台为手术医师的操作平台，术者坐于主控台前根据三维成像系统所提供的立体手术野信息通过手指控制精细操作并通过脚踏板控制摄像头和操纵臂的位置与方向。手术台车包含3～4个交互式的机械臂(2～3个工作臂、一个摄像臂)。每个工作臂可有一个带7个活动自由度的机械手(EndoWrist技术)EndoWrist机械手通过抓钳、电钩、剪刀、针持不同的控件可以像人手一样进行精细灵敏的钳抓、分离、缝合等手术操作。在需要时，一名辅助医师可在手术床旁通过平面成像的显示器应用普通腹腔镜技术实施对机器人腹腔镜辅助操作。

　　对前列腺癌根治手术等泌尿外科深部手术而言，达芬奇机器人辅助腹腔镜手术与普通腹腔镜手术相比具有手术时间短、操作精确、出血少、住院时间短、术后并发症少等优点，这主要源于该系统的立体InSite三维成像、灵活精准的EndoWrist等技术优势。

　　达芬奇系统的三维成像技术克服了传统腹腔镜技术平面成像带来的手术野中组织器官相对解剖位置、手术器械移动方向及与组织位置关系不清的问题。这些问题给腹腔镜技术不熟练的医师造成相当大的麻烦。在达芬奇三维立体成像系统下进行缝合、打结等操作明显比平面成像条件下操作更容易。另外，机械臂控制的摄像头比普通腹腔镜人工操控的摄像头更加稳定，InSite可以提供6～10倍的放大率，术者可以通过数码变焦改变视野范围而无需改变摄像头的插入深度[3]。

　　达芬奇系统更大的优势在于其提供的2～3个可以深入深部狭小术野的EndoWrist机械手。达芬奇机械手体积较小，其活动具有7个自由度，每个关节的活动范围超过90°，可以在手术医师指腕的控制下模拟人手进行灵活的深部手术操作。而普通的腹腔镜只能在4个自由度上以手术创口为支点进行运动，工作端与手术医师手的运动方向反相，外科医师需要相当长时间的训练去适应这种情况并建立条件反射。Ahlering等[4]报道在前列腺癌根治手术中具有开放手术基础的医师进行10例达芬奇腹腔镜手术学习曲线的斜率与约100例普通腹腔镜手术的斜率相似，可见达芬奇腹腔镜手术更易掌握。瑞典卡洛林斯卡医院统计泌尿外科手术医师完成约100例达芬奇系统前列腺癌根治手术的手术时间可以控制在2h之内，有时约1h即可完成[5]。

　　EndoWrist技术的另一个优势是计算机系统可以将手术医师的手部抖动信号自动过滤，配合稳定的摄像系统，对于分离神经等精细操作非常有利。另外，达芬奇系统手术医师手指的运动行程与机械手的运动行程比例可以调整，这使精细手术操作更为准确安全。

　　该系统的另一个优点是术者坐于主控台前操作，其手臂可以置于托架上，这使得医师操作起来更省力并不易疲劳，对于耗时较长的手术非常有利。

　　从技术层面上而言目前机器人腹腔镜系统的一个问题在于术者对手术野内的组织器官没有触觉感知，无法通过触觉判断血管、肿瘤等组织的弹性、搏动性、硬度、韧性等，这对于某些复杂的肿瘤根治手术尤为不利。影响机器人腹腔镜手术在国内广泛普及的更主要因素还在于经济成本方面。目前在临床应用的腹腔镜机器人系统只有Intuitive Surgical公司制造的达芬奇系统的一种，该系统不但价格昂贵，其维护保养成本也相当惊人。特别是EndoWrist机械臂的剪刀、抓钳、针持等大部分配件都是限次使用的，其使用次数大多在10～20次，普通患者很难承受如此巨大的手术开销。随着机器人腹腔镜手术系统的广泛使用和日后生产企业间竞争的出现，这一问题有望得到缓解。

　　2  机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术

　　目前达芬奇机器人腹腔镜系统在泌尿外科主要应用于前列腺癌根治等深部手术，对肾癌部分切除等其他手术的效果尚待观察。在泌尿外科手术中，达芬奇系统以其独特的技术优势首先应用到前列腺癌根治术中。目前在北欧国家超过一半以上的前列腺癌根治手术由达芬奇系统完成，一些城市的大型医院每年完成达芬奇系统前列腺癌根治术达200例以上。

　　在前列腺癌根治手术中，达芬奇系统发挥了其深部操作和精细操作的优势。利用该系统可以比较轻松达到保留神经血管束的目的。另外，应用该技术使术中保留从膀胱颈到耻骨前列腺韧带间的前列腺侧筋膜成为可能。由于支配海绵体的部分神经穿行其中，这一措施有利于减少手术对患者性生活的影响[6]。

　　达芬奇系统前列腺癌根治手术的术中出血明显少于开放手术或普通腹腔镜手术。美国Vanderbilt大学医学中心Farnham等[7]报道达芬奇系统176例前列腺癌根治手术平均术中出血量约为191ml，而103例开放手术平均术中出血量约为664ml。经达芬奇系统前列腺癌根治术术中出血量少的主要原因在于达芬奇系统提供的高精度三维成像系统和精细灵巧的机械手。气腹造成的压力也起到了一定的止血作用。在经达芬奇系统，阴茎背静脉和前列腺体在手术早期即被结扎，这一措施有力抑制了术中出血。术中出血的减少使手术操作更加容易、周围组织的损伤更小，这对于准确控制手术切除范围、保持患者控制排尿的能力和性能力等都是非常有利的。经达芬奇系统前列腺癌根治术后患者的红细胞压积明显高于开放性手术，这有利于患者的术后恢复，然而其具体的量化指标还有待进一步调查[7]。美国芝加哥大学Zorn等对2003年～2006年完成的725例达芬奇系统前列腺癌根治术进行统计分析，术中输血率为9%;中转开放率为9%，多因出血造成[8]。在此725例中，前期完成手术的出血量和中转开放率明显高于后期完成的手术，可见达芬奇系统成熟运用后术中出血和中转开放率将比开放手术或普通腹腔镜手术明显下降。

　　经达芬奇系统前列腺癌根治术的术后并发症主要包括疼痛、直肠损伤、肠梗阻、尿潴留、尿漏等。由于机器人腹腔镜前列腺癌根治手术开展时间较短，很多手术医师的操作还不成熟，关于术后并发症发病率的报道一致性较差。Wood等[9]报道经达芬奇系统前列腺癌根治术术后患者服用阿片类镇痛药的剂量明显低于开放手术。大部分报道除疼痛外并发症总发病率不超过10%，总体低于开放手术和普通腹腔镜手术[10]。

　　由于成熟的经达芬奇系统前列腺癌根治术开展较晚，目前没有5年生存率的报道。美国阿拉巴马州泌尿中心Patel等[11]报道200例经达芬奇系统前列腺癌根治手术的9.7个月后95%患者PSA为阴性。目前人们采用被达芬奇系统切除的前列腺组织边缘的恶性组织病理检出率为指标预测肿瘤复发率以代替术后5年生存率对手术效果进行评估。切除组织边缘恶性率往往与该手术开展的成熟程度密切相关。近年几家开展达芬奇系统前列腺癌根治术较早的医学中心的报道显示，目前的边缘恶性率为手术开展初期的一半左右，总体为5%～10%，其中T2期约为5%，T3期为25%～30%[10]。一些医学中心对经达芬奇系统前列腺癌根治术和开放手术的边缘恶性率进行了比较，但结果尚存争议。美国加州大学医学中心分别对术前情况相似的60例经达芬奇系统和60例普通腹腔镜前列腺癌根治术对比调查显示两种方法切除组织边缘的边缘恶性率分别为16.7%和20%，但在统计学上没有显著性差异[12]。Frota等[13]的调查显示以上两种方法的边缘恶性率分别为16.5%和18.6%，同样无统计学意义。然而近来Vanderbilt大学医学中心Smith等[14]报道该医院200例经达芬奇系统和200例普通腹腔镜下前列腺癌根治术边缘恶性率分别为15%和35%，其中T2期前列腺癌根治术边缘恶性率分别为9.4%和24.1%，两组数据均存在显著统计学意义。切除的前列腺组织边缘恶性组织病理检出率并不能完全代表手术预后，经达芬奇系统前列腺癌根治术后生存率尚需进一步的资料积累。

　　3  其他达芬奇机器人辅助腹腔镜泌尿外科手术

　　膀胱癌全切手术的深部分离较为困难，术中出血量也较大。美国Menon等[15]于2003年首次报道了经达芬奇系统膀胱癌全切术。术者先用达芬奇系统切除膀胱，将其从耻骨上5～6cm的切口取出，然后经此切口行直肠代膀胱造口术。作者实施了17例手术，其平均出血量小于150ml，手术时间为2.5h，明显优于传统的开放手术。其他医学中心实施的经达芬奇系统膀胱癌全切术在出血量和患者恢复时间上也优于传统手术[3]。但经达芬奇系统膀胱癌全切术的长期效果还有待于进一步研究。

　　肾盂成形术为治疗成人肾盂输尿管连接部狭窄的标准术式，在欧美国家其成功率稳定在90%以上。腹腔镜的应用使该手术创伤明显减小，患者康复快，而且腹腔镜下肾盂成形术的成功率与开放手术相似。有医学中心尝试小规模应用达芬奇系统进行肾盂成形术，但并未发现该技术在这一手术中比普通腹腔镜技术有明显优势[16]。

　　美国纽约大学医学院对10例早期肾癌患者在经达芬奇系统进行肾部分切除术并与另外10例条件相似的患者行普通腹腔镜下肾部分切除术进行对比，认为经达芬奇系统行肾部分切除术安全可行，但术中及术后近期效果与普通腹腔镜手术相比没有明显优势[17]。目前很少有人用达芬奇系统行肾癌根治手术。肾的解剖位置使得其普通腹腔镜手术操作要比前列腺或膀胱容易，在这种情况下机器人腹腔镜系统的优势难以完全发挥出来。

　　4  展 望

　　虽然以达芬奇为代表的机器人辅助腹腔镜系统是手术技术的一个飞跃，但该系统还有待完善的地方或进一步发展的空间。制造达芬奇系统的Intuitive Surgical公司表示下一代的达芬奇系统将把X线三维成像技术整合到该系统中。新一代的达芬奇系统将为在手术床边应用腹腔镜进行辅助操作的手术助手提供一套三维成像的控制台，这同时也有利于手术医师间的沟通配合。另外，新一代机械臂的直径将有望减小到5mm。随着机器人辅助腹腔镜技术的广泛应用，制造商之间的竞争将使该系统的成本有所减低，使得更多的患者可以受益于这一技术。

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