唐 魯,李 翠,李曉芳,田 秀,蘇艷磊,王 飛

達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)及其研究進(jìn)展

唐 魯,李 翠,李曉芳,田 秀,蘇艷磊,王 飛

介紹了手術(shù)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究狀況,綜述了達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)于心胸外科、泌尿外科、婦科、普外科等領(lǐng)域手術(shù)應(yīng)用進(jìn)展以及手術(shù)室護(hù)士配合要點(diǎn)。

達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng);機(jī)器人;進(jìn)展

微創(chuàng)甚至無(wú)創(chuàng)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)發(fā)展與追求的必然,在這條道路上有3項(xiàng)標(biāo)志性事件。1846年麻省總醫(yī)院施行乙醚麻醉,標(biāo)志著現(xiàn)代手術(shù)的開(kāi)始;1987年Moure報(bào)道腹腔鏡膽囊切除術(shù),標(biāo)志微創(chuàng)外科手術(shù)時(shí)代的開(kāi)始;達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)完全有別于傳統(tǒng)胸腔鏡、腹腔鏡,被視為21世紀(jì)微創(chuàng)手術(shù)的革命性標(biāo)志[1]。該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于心胸外科、泌尿外科、婦科、普外科等領(lǐng)域[2-5]。隨著衛(wèi)生部將達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)納入“十二五”甲類(lèi)大型醫(yī)用設(shè)備配置規(guī)劃,我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)該系統(tǒng)并取得了良好效果。本文對(duì)手術(shù)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用進(jìn)展做一綜述,旨在為對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用與配合提供參考。

1 機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)的演變

到目前為止,機(jī)器人輔助手術(shù)系統(tǒng)主要經(jīng)歷了三代產(chǎn)品[6]。第一代持鏡機(jī)器人伊索(AESOP):1994年,美國(guó)食品和藥品管理局(Food and Drug Administration,FDA)首次批準(zhǔn)Computer Motion公司生產(chǎn)的AESOP 1000手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用于手術(shù);1996年,AESOP 2000手術(shù)機(jī)器人加入聲控裝置;AESOP 3000手術(shù)機(jī)器人的活動(dòng)度增大;到1999年底,AESOP系統(tǒng)在心臟外科、胸外科、婦產(chǎn)科、泌尿外科等領(lǐng)域應(yīng)用并取得了良好的手術(shù)效果,共完成手術(shù)80 000例。第二代遙控機(jī)器人宙斯(Zeus):1995年,Computer Motion公司繼續(xù)開(kāi)發(fā)出機(jī)器人Zeus手術(shù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控、精細(xì)手術(shù)操作和穩(wěn)定的機(jī)械抓持等功能,2000年該系統(tǒng)獲得FDA認(rèn)證[7]。第三代達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)(da Vinci Surgical System):達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)源于美國(guó)軍方用于處置遠(yuǎn)距離進(jìn)行手術(shù)治療的研究,美國(guó)Intuitive Surgical Inc.(直觀(guān)手術(shù)公司)從軍方取得專(zhuān)利,研制出的機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)系統(tǒng)于1999年獲得FDA批準(zhǔn)。2000年7月達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)成為唯一通過(guò)FDA核準(zhǔn)運(yùn)用于腔鏡手術(shù)的機(jī)械手術(shù)系統(tǒng)。2003年Intuitive Surgical公司合并Computer Motion公司獨(dú)家壟斷全球市場(chǎng)。目前達(dá)·芬奇系統(tǒng)第一代產(chǎn)品da Vinci Standard已被2005年上市的第二代S系統(tǒng)(da Vinci S)和2009年上市的第三代Si系統(tǒng)(da Vinci Si)所取代。第三代Si系統(tǒng)具有雙重控制功能,便于微小創(chuàng)傷手術(shù)時(shí)進(jìn)行人員培訓(xùn),具有更高分辨率的3D視野、最新的用戶(hù)界面以及可整合入數(shù)字化手術(shù)室系統(tǒng)[8]。

2 國(guó)內(nèi)外達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用

2000年6月德國(guó)法蘭克福大學(xué)醫(yī)院泌尿外科醫(yī)生利用da Vinci手術(shù)機(jī)器人完成世界首例內(nèi)窺鏡下前列腺切除根治。2001年6月,FDA批準(zhǔn)da Vinci手術(shù)機(jī)器人用于腹腔鏡的前列腺切除術(shù)。目前da Vinci手術(shù)種類(lèi)涵蓋普通外科、心胸外科、泌尿外科、婦科等學(xué)科的數(shù)十種手術(shù),典型手術(shù)包括膽囊切除術(shù)、胰十二指腸切除術(shù)、胃腸手術(shù)、肝切除術(shù)、二尖瓣成形術(shù)、心臟不停跳搭橋術(shù)、縱隔腫瘤切除術(shù)、前列腺癌根治術(shù)、卵巢切除術(shù)等[8]。截至2013年12月31日,全球裝機(jī)總量為2 966臺(tái),其中美國(guó)2 083臺(tái),歐洲476臺(tái),亞洲288臺(tái)(日本159臺(tái),韓國(guó)43臺(tái),中國(guó)43臺(tái),印度24臺(tái),新加坡7臺(tái),泰國(guó)6臺(tái),菲律賓2臺(tái),印度尼西亞1臺(tái)),其他地區(qū)119臺(tái);2013年完成手術(shù)約52.3萬(wàn)例,比2011年增長(zhǎng)16%[9]。

在我國(guó),最早引進(jìn)達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)的醫(yī)院多是軍隊(duì)系統(tǒng)的綜合性醫(yī)院,完成的成功病例也最多,此外,多集中在北京和上海兩大城市。自2006年12月,中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院率先引進(jìn)我國(guó)第一臺(tái)達(dá)·芬奇S機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng),目前中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院(先后購(gòu)置5臺(tái))、北京地壇醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍第二炮兵總醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)附屬西南醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍南京軍區(qū)南京總醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院、北京協(xié)和醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院、中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京醫(yī)院共14家醫(yī)院擁有18臺(tái)機(jī)器。截至2013年12月31日,我國(guó)達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)共完成手術(shù)6 535例,其中泌尿外科1 764例,胃腸外科1 647例,肝膽胰外科1 052例,心外科863例,胸外科607例,婦產(chǎn)科585例,其余7例。預(yù)計(jì)2013年—2015年我國(guó)公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)規(guī)劃配置36臺(tái),覆蓋全國(guó)24個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)的公立醫(yī)院,同時(shí)社會(huì)資本舉辦醫(yī)療機(jī)構(gòu)按照全國(guó)總量20%規(guī)劃配置,該系統(tǒng)將在國(guó)家政策支持下規(guī)范有序地在臨床應(yīng)用中合理推廣[10]。

3 達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)造

達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)由醫(yī)生操作系統(tǒng)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)3部分組成。床旁機(jī)械臂系統(tǒng)為機(jī)械臂和內(nèi)窺鏡臂提供支撐,包括1個(gè)鏡頭臂和3個(gè)機(jī)械臂。鏡頭臂裝有雙鏡頭,能把組織器官放大10倍,并以三維畫(huà)面呈現(xiàn)給醫(yī)生,高清、立體、直觀(guān)、準(zhǔn)確。達(dá)·芬奇的前臂長(zhǎng)近50 cm,尤其特殊的是機(jī)械手的內(nèi)腕,直徑僅0.5 cm,具有7個(gè)自由度可以自由旋轉(zhuǎn)540°,使其靈活度達(dá)到或超過(guò)了人手的活動(dòng)度,是Intuitive Surgical公司的專(zhuān)利技術(shù)[11]。醫(yī)生操作系統(tǒng)是達(dá)·芬奇機(jī)器人的控制中心,機(jī)器人操作員坐在無(wú)菌區(qū)外,用手或腳來(lái)控制機(jī)器人和一個(gè)3D內(nèi)窺鏡。成像系統(tǒng)在手術(shù)過(guò)程中由一名無(wú)需在無(wú)菌區(qū)的人員操作。

世界著名外科學(xué)家、法國(guó)Jacques Marescaux教授評(píng)價(jià)說(shuō):“達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)是外科史上繼微創(chuàng)技術(shù)及電腦輔助應(yīng)用以來(lái)的第三次變革,成功引入一個(gè)全球外科技術(shù)共享的理念:外科醫(yī)生無(wú)論身處何方,都可參與世界上任何地方的手術(shù)?！迸c腔鏡手術(shù)相比,達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)具備以下優(yōu)點(diǎn):①擴(kuò)大了人眼的視野,可以進(jìn)入人體內(nèi)部的特殊鏡頭,產(chǎn)生三維立體的圖像,并可使手術(shù)視野放大10倍～15倍;②延長(zhǎng)了人手的極限,機(jī)械手臂增加了活動(dòng)的自由度,大大提高了手術(shù)醫(yī)師的操作能力,在原來(lái)手伸不進(jìn)的區(qū)域,機(jī)械手可以在360°的空間里靈活穿行完成轉(zhuǎn)動(dòng)、挪動(dòng)、擺動(dòng)、緊握等動(dòng)作,且機(jī)械手上有穩(wěn)定器,具有人手無(wú)法相比的穩(wěn)定性及精確度;③切口小、出血少、愈合快,有助于最小化手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),降低術(shù)后并發(fā)癥以及轉(zhuǎn)開(kāi)放手術(shù)的幾率,提高醫(yī)療質(zhì)量和病人安全;④節(jié)省醫(yī)生人力資源,達(dá)·芬奇機(jī)器人自動(dòng)化程度很高,一臺(tái)高難度的外科手術(shù)只需要1名外科醫(yī)生、1名麻醉師以及1名或2名護(hù)士[12,13],可有效克服手術(shù)室可負(fù)荷量的限制,提高手術(shù)室的利用效率。同時(shí),達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)也存在一些不足之處:①?zèng)]有觸覺(jué),無(wú)法分辨組織的韌度、觸摸血管搏動(dòng);②沒(méi)有溫?zé)嵊X(jué),無(wú)法分辨不同體內(nèi)組織間的溫度差異;③對(duì)大的動(dòng)作有力反饋?zhàn)饔?但對(duì)精細(xì)動(dòng)作卻不起作用;④需要助手更換機(jī)械臂;⑤控制臺(tái)與機(jī)械臂之間的無(wú)線(xiàn)通訊易受到干擾;⑥價(jià)格昂貴、體積龐大[14,15]。

4 手術(shù)護(hù)士配合要點(diǎn)

達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)要求手術(shù)護(hù)士除具備開(kāi)腹、開(kāi)胸等傳統(tǒng)手術(shù)和腔鏡等微創(chuàng)手術(shù)配合經(jīng)驗(yàn)外,還必須接受香港威爾斯親王醫(yī)院嚴(yán)格的理論和操作培訓(xùn),并取得該機(jī)構(gòu)頒發(fā)的全球認(rèn)證的達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人護(hù)士操作資格證書(shū)[16]。手術(shù)護(hù)士主要負(fù)責(zé)機(jī)器在手術(shù)間的布局?jǐn)[放、機(jī)器的開(kāi)機(jī)、器械臂無(wú)菌套的安裝、鏡頭白平衡調(diào)節(jié)、器械的傳遞、器械的清洗消毒滅菌、機(jī)器的管理與養(yǎng)護(hù)等[17]。

4.1 巡回護(hù)士的配合 病人入手術(shù)間前,完成機(jī)器人系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作。根據(jù)手術(shù)入路的不同,調(diào)整該系統(tǒng)3個(gè)組成部分與手術(shù)床位置關(guān)系,連接各組成部分并啟動(dòng)系統(tǒng)[18]。嚴(yán)格操作規(guī)范,及時(shí)調(diào)節(jié)術(shù)野亮度和氣腹機(jī)壓力,嚴(yán)格觀(guān)察病人各項(xiàng)生命體征。備好搶救和開(kāi)放手術(shù)設(shè)備、物品。術(shù)畢正確記錄此次使用的器械名稱(chēng)及器械可使用的剩余次數(shù),使所有系統(tǒng)歸位。

4.2 器械護(hù)士的配合 在巡回護(hù)士協(xié)助下,完成器械臂、鏡頭臂的防護(hù)罩的安裝。每次手術(shù)前或每次更換攝像頭、內(nèi)窺鏡、燈模塊或光源后,都必須對(duì)攝像鏡頭進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)[18]。常規(guī)消毒后,與巡回護(hù)士一起正確連接儀器部件、導(dǎo)線(xiàn),協(xié)助醫(yī)生置入Trocar并建立氣腹。放入鏡頭探查腹腔,在顯示屏指引下,依次完成其余穿刺器的置入。協(xié)助醫(yī)生完成所有機(jī)械臂與穿刺器的連接及所需器械的安裝。時(shí)刻關(guān)注顯示屏上和各機(jī)器臂上的信號(hào),出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)排除[19]。術(shù)畢對(duì)器械進(jìn)行正確清洗、消毒、滅菌及養(yǎng)護(hù)。

5 達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)展望

在現(xiàn)代手術(shù)所表現(xiàn)出的更加自動(dòng)化、更加電腦化、更依賴(lài)于機(jī)械化輔助趨勢(shì)下,達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)著技術(shù)的不斷優(yōu)化以及應(yīng)用市場(chǎng)的快步拓展。該系統(tǒng)已開(kāi)發(fā)出雙控制臺(tái)配備、術(shù)中熒光顯影技術(shù)、術(shù)中沖洗器、術(shù)中組織切割吻合器、術(shù)中超聲輔助定位、手術(shù)模擬訓(xùn)練器等技術(shù)。截至2013年12月31日超過(guò)800所美國(guó)醫(yī)院購(gòu)買(mǎi)單孔(Single-Site)手術(shù)設(shè)備[8,20]。

Intuitive Surgical公司的營(yíng)銷(xiāo)目標(biāo):①宣傳達(dá)·芬奇機(jī)器人的安全性、有效性及成本效益;②加大支持達(dá)·芬奇機(jī)器人在普外科手術(shù)中的應(yīng)用;③在婦科手術(shù)和泌尿外科手術(shù)中推廣達(dá)·芬奇機(jī)器人創(chuàng)傷小的優(yōu)點(diǎn);④推廣單入口達(dá)·芬奇機(jī)器人的應(yīng)用。而達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)向更小、更輕便、更方便移動(dòng)方向發(fā)展將是必然趨勢(shì),并有望在以下方面進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化:①加入精細(xì)動(dòng)作的動(dòng)力回饋,并可通過(guò)軟件設(shè)置和對(duì)張力數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)分析,為醫(yī)生提供手術(shù)提示和報(bào)警;②在機(jī)械手上整合影像學(xué)系統(tǒng),如CT、B超,從而幫助醫(yī)生在不定型手術(shù)中判斷組織、血管,決定手術(shù)方式;③在軟件中加入圖像分析功能,幫助醫(yī)生判讀內(nèi)鏡下解剖結(jié)構(gòu),加快手術(shù)進(jìn)程;④機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換[21]。

[1] Jones A,Sethia K.Robotic surgery[J].Ann R Coll Surg Engl, 2010,92(1):5-13.

[2] Rodriguez E,Chitwood WR.Robotics in cardiac surgery[J].Scand J Surg,2009,98(2):120- 124.

[3] Lee EK,Baack J,Duchene DA.Survey of practicing urologists:Robotic versus open radical prostatectomy[J].Can J Urol,2010,17 (2):5094-5112.

[4] Cho JE,Nezhat FR.Robotics and gynecologic ontology:Review of the literature[J].J Minim Invasive Gynecol,2009,16(6):669-681.

[5] Wilson EB.The evolution of robotic general surgery[J].Scand J Surg,2009,98(2):125-134.

[6] 沈周俊,王先進(jìn),何威.達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在泌尿外科的臨床應(yīng)用體會(huì)[J].微創(chuàng)醫(yī)學(xué),2013,8(5):531- 535.

[7] 溫武,石崧.達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在OSAHS手術(shù)中應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)文摘:耳鼻咽喉科學(xué),2013,28(6):314-316.

[8] 李萬(wàn)剛,崔靜,王建軍.機(jī)器人輔助外科的歷史、現(xiàn)狀和展望[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2012,22(36):45- 50.

[9] Intuitive Surgical Inc.Annual report 2013[EB/OL].[2014- 05-20].http://phx.corporate- ir.net/phoenix.zhtml?c= 122359&p=irol IRHome.

[10] 衛(wèi)生部,衛(wèi)規(guī)財(cái)發(fā)〔2013〕12號(hào).衛(wèi)生部關(guān)于印發(fā)2013—2015年全國(guó)高端放射治療設(shè)備和內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)配置規(guī)劃的通知[EB/OL].[2014- 05- 16].http://www.moh.gov.cn/mohghcws/s2909/list.shtml.

[11] 肖鐘,黃宗海.外科手術(shù)機(jī)器人的研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代普通外科進(jìn)展,2011,14(11):880-884.

[12] 鄒來(lái)賓,張中林,何躍明,等.手術(shù)機(jī)器人在微創(chuàng)外科的應(yīng)用進(jìn)展[J].中華普通外科學(xué)文獻(xiàn)(電子版),2013,7(1):52- 55.

[13] 李建平,楊軍,顧元龍.達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人在腹部外科的臨床應(yīng)用進(jìn)展[J].中華肝膽外科雜志,2012,18(11):883-886.

[14] 嵇武,胡新勇,黎介壽.手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)展與前景展望[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào),2010,23(9):994- 998.

[15] 余佩武,唐波.達(dá)·芬奇機(jī)器人胃癌手術(shù)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用前景[J].中國(guó)微創(chuàng)外科雜志,2012,12(7):584-585.

[16] Patel HR,Linares A,Joseph JV.Robotic and laparoscopic surgery:Cost and training[J].Surg Oncol,2009,18(3):242- 246.

[17] 楊凡,王宇,李武平,等.達(dá)·芬奇機(jī)器人手術(shù)配合流程再造及效果評(píng)價(jià)[J].中華腔鏡外科雜志(電子版),2013,6(5):383-387.

[18] 張玲琳,曾俊,陳小麗.達(dá)·芬奇機(jī)器人下肺葉切除術(shù)的護(hù)理配合[J].護(hù)理學(xué)雜志,2013,28(2):58-59.

[19] 王春靈.達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)手術(shù)的護(hù)理配合[J].中國(guó)臨床醫(yī)學(xué),2013,20(1):87- 88.

[20] 金振宇.中國(guó)達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人臨床應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志,2014,38(1):47 -49.

[21] Maeso S,Reza M,Mayol JA,et al.Efficacy of the Da Vinci surgical system in abdominal surgery compared with that of laparoscopy:A systematic review and meta- analysis[J].Ann Surg, 2010,252(2):254-262.

Da Vinci robotic surgical system and its research progress

Tang Lu,Li Cui,Li Xiaofang,et al
(General Hospital of Jinan Military Area of PLA,Shandong 250031 China)

R473.6

A

10.3969/j.issn.1009-6493.2015.16.004

1009 6493(2015)06A-1932-04

2014 09 24;

2015 03 13)

(本文編輯 孫玉梅)

山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金,編號(hào): BS2014SW010;濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院院長(zhǎng)基金及博士科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目,編號(hào):2013BS09。

唐魯,主管護(hù)師,博士研究生,單位:250031,中國(guó)人民解放軍濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院;李翠、李曉芳、田秀、蘇艷磊、王飛(通訊作者)單位: 250031,中國(guó)人民解放軍濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院。