手术机器人发展史和展望.pdf

？泌尿外科杂志（电子 版）年期述手术机 器人发展史和展望褚光迪，牛海涛（青岛大学附属医院泌 尿外科，山东青岛 ）摘要：手术机器人在医疗卫生行业已广泛普及应用，其精细化操作、信息化集成及智 能化控制使其在患者治疗过程中可发挥重要作用。手术机器人可有效避免外科医师术中操作抖动、减缓术者操作疲劳并提供高清术野。此外，机器人融合交叉多学科技术，可创新性催生术前数字化重建、术中导航配准及机器人远程手术等新型诊疗方案，更有助于提升国民生命健康。虽然手术机器人目前已部分应用于临床实践，但其更新迭代较快，针对其安全性及患者长期获益的探素也从未停止。因此，本文将对手术机器人在医疗领域的发展历程做一概述，系统总结目前手术机器人的典型临床应用，并提出进一步研究的展望。关键词：机器人；手术治疗；外科；数字化重建中图分类 号：文献标识码：文章编号：（）：，：，：，：；腹腔镜手术较传统开放手术而言实现了手术的微创化及操作的精细化，但传统腹腔镜手术依然存在部分不 足，如术中视野不清晰、缺乏图像立体感、手术器械活动范围受限、主刀医生与助手配合不一致等。手术机器人系统作为 高度集 成化高端医疗设备，可在狭小空间内实现精细化手术操作，既基金项目：山东 省泰山学者特聘专 家计划（）；山东 省重点研发计划（重大科技创新工程）（）通信作者：牛海涛，：能满足人体工程学要求缓解术 者疲劳，又可保持操作 稳定 精准 提升手 术安全，同时降 低患者 术中创伤、促进术后康复，符合手术微创化要求。目前手术机器人领域发展迅速，既往研究大多针对特定疾病或学科展开综述，缺乏对整体手术机器人应用的概括与对比，笔 者针对手术机器人的国 内外发展历程及在不同学科中的典型应用做此综述，以期促进手术机器人领域的进一步发展。手术机器人发展史 年，等首次将泌尿外科杂志（电子版）年期？工业机器人应用于脑肿瘤组织活检，有效避免了操作人员手部抖动，提高了操作的精准度。自此，手术机器人相关技术迅速发展。年，伊索（）声控机器人系统被设计推出，其可根据主刀医生指示控制内镜方向与视角，减少医生手部疲劳，并成为第一个被美国食品和药品管理局（，）批准用于临床的手 术机器人，有效解决了主刀医生与 助手配合不协调的困扰。年，公司研发成功宙斯（）手术机器人系统，于次年 获得 欧洲市场认证，标志着真正主从模式的机器人系统进人国际医疗领域。同期，公司开发出达芬奇（）手术机器人系统，并于 年获得美国准许应用于外科手术。随后，手术机器人领域再次迎来了新的发展高潮，其中尤以达芬奇机器人发展迅速，目前在全球腔镜手术机器人领域已呈现垄断趋势。近年来我国手术机器人也迅猛发展，以妙手、康多、图迈等为代表的新型腔镜手术机器人接连成功应用于临床实践，将有望克服国外技术垄断，实现高端医疗设备领域国产化超越。手术机器人在不同临床学科的典型应用泌尿外科方向典型应用手术机器人已广泛应用于 泌尿外科领域，尤以前列腺癌根治术为典型代表。前列腺位于盆腔深部，血管神经分布密集，精细组织解剖困难，而手术机器人提供的高清三维术野、精细稳定操作及狭小空间内的灵活旋转可有效解决这一难题。既往研究也表明机器人辅助前列腺癌 根治术与传统 手 术相比，远期临床结局安全可靠，同时具备更好的短期疗效，可以有效提升患者术后生活质量。同时，机器人辅助手术对比开放手术在接受肾根治术或根治性膀胱切除术人群中具有更短的住院时间及更少的围术期并发症。并且手术机器人已被证实可有效应用于自体移植复杂输尿管成形并可在肿瘤合并癌栓等高难度手术中发挥独特优势。骨科方向典型应用骨科手术复杂多样，各种新型机器人类型繁多，在关节、脊柱、创伤等不同亚专业中均有较多成熟典例。如手术机器人目前广泛应用于全髋关节置换与膝关节置换等关节外科手术。既往报道已证实，与传统全髋关节置换相比，机器人辅助系统可有效减少术后疼痛并改善植入物定位，同时具有 类 似或更好的功 能结局。脊柱 外科领域中、？、是目前认可度较高的手术机器人，机器人可为外科医生提供毫米级的椎弓根螺钉置入精度，并可结合基于计算机的导航平台，利 用增强现实提高手术安全性，并显著降低术中辐射时间和辐射剂量。血管介入方向典型应用介人手术机器人通过远程遥控完成导管与导丝的控制操作，可有效提高操作精度并避免医师的长期辐射暴露，是目前研究的热点。在心血管介人方向，磁导航操作系统介人手术机器人和电机械操作系统介人手术机器人已应用于心脏射频消融 等介人手术，通过术中融合三维电解剖成像在三维心房图中精准定位导管。在脑血管介入方向，目前研究尚处于动 物实验及小规模试用 阶段，年，￥抑等 试用系统成功完成世界首例人体机器人辅助颅内动脉瘤介人手术，随后多项关于该系统成功应用于脑血管介人的研究也被多次报道。神经外科方向典型应用手术机器人的 临床实践起源于神经外科，目前手术机器人也已较为 常规应用于该方向，尤其在立体定位和功能神经外科领域已成为基础技术。神经外科机器人可执行，颃底钻孔、椎弓根螺钉和耳蜗电极插入等特定手术任务。既往研究指出、和是目前应用最活跃的神经外科手术机 器人系统，但由于成本、技术限制、市 场规模和监管途径等重要因素也使得其技术发展仍进展缓慢。国外手术机器人的发展现状达芬奇机器人发展现状达芬奇手术机器人系统自年首次获批准以来，不断更新迭代，目前已广泛应用于世界各国，对外科学领域产生了巨大影响。目前最先进的是第四代机器人手术系统及机器人手术系统。在前代基础上进一步实现了解剖通路扩展、集成工作台运动、动臂旋转及轴旋转。则允许外科医生通过单一端口进行机器人辅助手术，同时患者推车可提供 嘴剖通道，并配备有全关节内镜。外科医生通过一个手术切口控制三个手术器械和一个内镜，可获得比人手更大的自然运动范围，并实现在患者体内的远端三角测量。目前在以前列腺癌根治术为代表的泌尿外科领域已展开多项临床研究，论证新型系统的安全有效。？泌尿外科杂志（电子 版）年期机器人发展现状由公司推出的系统，目前已获欧洲 标志批准用于成人妇科和泌尿科手术。系统是一个多端口模块化机器人平台，配备独立手臂 推车和带有三维高清眼镜的开放式控制台设置。临床研究已证实新型系统用于前列腺癌根治手术及妇科手术的可行性和安全性，并确定了机器人理想配置 。教授团队 已验证可在内简单快速打开系统并完成机械手臂对接，这将有利于该系统的 临床应用及推广。未来机器人或将成为达芬奇机器人强有力的竞争产品。国产手术机器人的发展现状腔镜手术机器人因适应证广泛，对机器人灵活性、准确度要求高而一直是手术机器人领域最具挑战性的研究方向，近年来随着我国研究技术的不断进步，国产腔镜机器人也有了较大的进展。妙手手术机器人系统妙手手术机器人系统是我国首台获批的腔镜手术机器人，由医生控制台、机器人台车和成像系统构成，可用于胸腹腔复杂外科腔镜手术，目前已完成系统动 物实验及多中心临床研究。该手术机器人系统针对直肠癌全直肠系膜切除术、机器人辅助胆囊切 除术、机器人辅助乙状结肠癌根治术 等复杂手术与达芬奇机器人系统展开了系统对照研究，证实了其手术系统临床应用的安全可行。康多内镜手术机器人系统康多内镜手术机器人系统是我国具有自主知识产权的机器人辅助 腔镜手术系统，主要特点在于开放式的控制台 以及悬吊式的床旁手术臂系统。在动 物实验基础上，研究者利 用康多机器人研究了肾盂成形术、肾部分切 除术 及根治性前列腺切 除术等多种复杂泌尿外科手术的应用，均取得成功，其所开展的前瞻性单臂临床试验及对照试验也取得了不劣于达芬奇机器人的临床结局。图迈？腔镜手术机器人图迈？腔镜手术机器人是当前第一款我国研发并获准上市的四臂 腔镜手术机器人，具有手术视野立体真实、微型器械精细操控、狭窄空间下高灵巧运动等众多技术优势。目前已在上海、甘肃等多省市开展临床研究，研究结果证实图迈？腔镜手术机器人应用于肺叶切 除术等 复杂腔镜手术安全有效，相较于达芬奇机器人手术系统，有相 似的清晰视野、灵活稳定的操作，可成为新一代微创 手术的重要选手术机器人的创新应用远程手术作为手 术机器 人应用前沿方向，自 年世界首 例远程手术“”手术成功开展以来，国内外医学专家便从未停止对其探索 。年，教授跨越建立了世界首个为农村 社区服务的远程机器人系统。年月，中国人民解放军总医院刘荣教授应用国产手术机器人在福州顺利 完成远程手术动 物实验。次年，青岛大 学附属医院牛海 涛教 授 成功开 展国产“妙手”机器人辅助远程手术，跨越近 为实验动物实施机器人辅助腹腔镜下肾脏切除术、肝切除术、胆囊切除术及膀胱切除术。年月，北京协和医院纪志 刚教授与北京大学第一医院李学松教授合作成功完成首例跨运营商、跨网域“固网专线”国产康多手术机器人多 点远程实时交互肾盂成形手术。国 内远程手术近年来已由单中心探索模式转型为多中心、大样本临床研究。年月起，牛海涛教授在既往研究基础上开展了大型远程手术临床研究，完成各类泌尿外科复杂远程手术余例，构建了国际样本量 最大的远程手术临床队列，并 提出 网络延迟为远程手术安全操作界限，实现了手术机器人的创新应用。展望和总结手术机器人作为医用机 器人的成熟应用方向，发展迅速、应用前景广阔。各类学科的交叉融合也为手术机器人的发展迎来了新的契机，远程手术 等先进诊疗方式或将推动未来就医模式的新变化。但目前手术机器人对于精准力反馈、准确 可靠操作以及系统小型化、便携化、保密化等需 求的实现，仍有 待于进一步探索。随着机器人性能的不断改进及创新应用的不断挖掘，手术机器人必成为未来就医诊疗不可或缺的重要因素。参考文献：田伟医用机器人的发展现状中华医学杂志，（）：乔梁，遇涛，李勇杰手术机器人在神经外科中的应用 现状中华神经外科杂志，（）：，（）：泌尿外科杂志（电子版）年期？，：，（）：，：，（），（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，：，：，：，：，（）：，：，（）：李学松，樊书菠，熊盛炜，等国产内窥镜手术机器人系统在肾部分切除术中的初步临床应用中华泌尿外科杂志，（）：，：，？泌尿外科杂志（电子 版）年期，（）：黄佳，田禹，陆佩吉，等国产图迈？微创腔镜手术机器人辅助右肺上叶切除两例中 国胸心血管外科临床杂志，（）：金大成，崔百强，杨宁，等国产图迈创机器人辅助胸腔镜手术三例中 国胸心血管 外科临床杂志，（）：，（）：杨媛媛，邵进远程医疗应用于慢性病健康管理的研究进展慢性病学杂志，（）：，：，（）：，（）：，：，：，（）：