达芬奇手术机器人系统在泌尿外科的临床应用及其评价

陈光富 王希友 张旭

1中国人民解放军总医院泌尿外科100853 北京

达芬奇（da Vinci）手术机器人系统属智能内窥镜微创手术系统，在泌尿外科的应用越来越广泛。我国大陆地区于2006年由中国人民解放军总医院率先引入第一台达芬奇机器人系统并成功开展手术以来，目前已有14家医院装配并开展手术，近年机器人手术量呈直线上升趋势。本文就达芬奇手术机器人系统在泌尿外科领域的发展史、国内外的应用现状、热点及展望进行论述。

1 手术机器人系统发展历史

1985年，最早的手术机器人出现并被用于脑外科手术［1］。1993年，伊索（AESOP）系统是第一个被美国FDA 批准的内窥镜机械手［2］，这标志机器人技术迈出了介入外科手术的关键一步。此后适用于复杂微创手术的主从系统被开发应用。宙斯（Zeus）系统通过联合伊索和两个机器人机械手臂而构成。外科医生坐在操作台上，查看3D 图像和操纵手柄控制机器人。2001年，外科医师在美国纽约通过观看电视屏幕操纵机械手，远距离遥控7 000km 外医院手术室里的机器人“Zeus”，成功地进行了1例腹腔镜胆囊切除术［3］。此次手术的成功是远程手术的一个里程碑，标志外科手术跨时代的飞跃。

达芬奇手术机器人系统于2000年首次获FDA批准，为目前世界上仅有的、可以正式在腹腔手术中使用的机器人手术系统。经过近十年的发展更新，目前最先进的是第三代达芬奇（Da Vinci Si）手术机器人系统，该系统可配备双人操作台、术中荧光显影技术、单孔设备、术中冲吸器、术中组织切割器、术中超声辅助定位及达芬奇手术模拟训练等。2001年Binder等［4］报道了10例应用第一代达芬奇手术机器人系统辅助完成的腹腔镜下前列腺癌根治术，从此，机器人辅助泌尿外科腹腔镜手术得以迅速发展。

2 达芬奇手术机器人系统应用现状

目前，机器人系统在泌尿外科的应用越来越普遍，主要包括以下六类。

2.1 机器人辅助前列腺癌根治性切除术

目前，美国70%以上的前列腺癌根治术是在达芬奇机器人辅助下完成的。而国内机器人数量较少，前列腺癌根治术还主要采取腹腔镜手术方式。我院自2009年开始，对绝大多数前列腺癌根治的患者采用机器人辅助前列腺癌根治性切除术（robot－assisted radical prostatectomy，RARP）的手术方式。RARP患者的失血量、输血率、疼痛评分、住院时间及术后置管平均时间较耻骨后前列腺癌根治性切除术（radical retropubic prostatectomy，RRP）显著改善［5］。RARP切缘阳性率较开放手术有明显减少［6］，两种术式患者3年无生化复发生存率差异无统计学意义［7］。

尿控是评估前列腺切除术后功能恢复的重要指标。Krambeck等［8］学者报道RRP与RARP组之间尿控差异无统计学意义。RARP、RRP后1年尿控比率分别为97%、88%［9］。

术后性功能恢复是泌尿科医生和患者共同关注的问题之一。Tewari等［l0］学者认为RARP术后能更快的恢复勃起功能，RARP 与RRP 术后恢复勃起的平均时间分别为180天和440 天。另有报道有类似的结果［11］。

2.2 肾切除术

机器人根治性肾切除术和单纯肾切除术是可行和安全的手术方式。但与腹腔镜手术比较，机器人肾根治性切除术和单纯肾切除术并未见明显优势。然而，费用成本分析说明机器人较腹腔镜手术花费明显增多［12］。机器人系统可能更适合应用于伴有静脉血栓形成的复杂肿瘤。Abaza学者［13］报道了5例伴有下腔静脉瘤栓的肾肿瘤患者机器人手术，机器人系统成功切开下腔静脉并缝合缺口，未见明显并发症。机器人辅助腹腔镜肾切除术也适用于捐肾者。一项机器人肾根治性切除术的研究结果显示肾脏热缺血时间平均5.9分钟［14］。

2.3 肾部分切除术

达芬奇机器人手术系统在肾部分切除手术方面有明显优势，比如三维视野、关节器械、缩放动作、震颤过滤、第四机械手臂的辅助、TileProTM软件。所有这些工具都有益于克服腹腔镜肾部分切除术（laparoscopic partial nephrectomy，LPN）的技术难题。Gettman等［15］学者第一次报道机器人辅助肾部分切除（robotic partial nephrectomy，RPN）。Wang等［16］学者报道RPN和LPN 两组之间的失血量、集合系统修复及切缘阳性率方面差异无统计学意义。但是，RPN 组的平均手术时间、热缺血时间显著降低。Haber等［17］却发现RPN 与LPN的平均手术时间、热缺血时间无明显的区别。

有研究对RPN的安全性和有效性进行了评价［18］，结果显示主要并发症的发生率为8.2%。随访26个月，没有患者复发，肾功能无显著变化。此外，RPN 适应证明显扩大到复杂肾肿瘤患者［19，20］。有学者回顾了67例中度或高度复杂肾评分（≥7分）的患者，平均随访10个月，无复发发生［20］。这表明RPN 对高度复杂的肾脏肿瘤是安全、可行的手术方式。然而，目前的研究均是回顾性，且随访时间较短，期望早期研究的继续随访可以得出令人鼓舞的结果。

2.4 膀胱根治性切除术及尿路改道术

开放性膀胱根治性切除术（open radical cystectomy，ORC）是肌层浸润性膀胱癌治疗的金标准。但是其并发症高发生率是临床一大难题。据统计主要并发症发生率10%～20%，死亡率达2%～3%。类似于其他机器人手术，机器人辅助膀胱根治性切除术（robotic－assisted radical cystectomy，RARC）相对于ORC的优势是失血量减少、疼痛减轻及住院时间缩短。因此，国外RARC 已经逐渐成为膀胱癌治疗 的一种方 式［21，22］。朱捷 等［23］首次报道了机器人辅助RARC 在中国应用的临床资料。与开放手术相比，RARC 具有手术创伤小、手术视野暴露清晰、术中出血少、术后恢复快等明显优势，且肿瘤治疗效果与开放手术无明显差异［24，25］。Ng等［27］研究比较RARC与开放手术之间的严重并发症发生率，术后30d和90d差异均有统计学意义。我们的临床研究数据中并发症发生率为36.4%（8／22）［28］。肿瘤学预后是一项新的技术的重要评价指标。文献报道，RARC 术后1～2年的总生存率为90%～96%［29］。然而，尽管短期随访结果令人鼓舞，但RARC的肿瘤学结果很大程度上仍然不能确定，长期的随访观察对于判断RARC的预后是十分必要的。

2.5 肾盂成形术

微创手术的优势对于肾盂成形术患者是明显的。2002年第一例临床机器人辅助肾盂成形术（robot－assisted pyeloplasty，RAP）报 道［30］；Gupta等［31］学者前瞻性评估了85例RAP，吻合时间为47分钟，平均随访13.6个月，影像评估结果显示总体成功率为97%。

后腹腔RAP 研究也有报道［32］，手术时间为175分钟，出现了较小的并发症。其优势是后腹腔途径可以直接暴露UPJ；缺点是有限的工作空间与大多数泌尿科医师对后腹腔解剖的陌生。Cestari等［33］报道经腹腔RAP和后腹腔RAP2 组的平均手术时间、住院时间、并发症发生率差异无统计学意义。

研究证明RAP具有可行性、有效性和安全性。然而，机器人的高昂成本限制了RAP的广泛应用。

2.6 肾上腺切除术

2001年，第一例机器人辅助肾上腺切除术报道［34］后，出现了小量报道［35，36］。Brunaud 等［37］比较了机器人辅助腹腔镜与标准腹腔镜方法，结果显示机器人手术时间更长，不能证明机器人较标准腹腔镜更有优势。

3 达芬奇手术机器人系统目前临床研究热点

3.1 机器人辅助腹腔镜单孔手术和自然腔道内镜手术

经单通道腹腔镜手术（laparoendoscopic single－site surgery，LESS）简称单孔腹腔镜手术，是指使用特殊的预弯或具有关节或可以弯曲的器械，经单一通道进行手术操作的腹腔镜手术方式。该术式创伤小，恢复快，具有较好的美观效果。2005年，美国胃肠内镜协会和美国胃肠内镜外科协会发表白皮书，提出“自然腔道内镜外科”（natural orifice transluminal endoscopic surgery，NOTES）的概念，即通过人体自然腔道（口腔、直肠、阴道等）进行外科手术。其优势是患者体表不留瘢痕、术后恢复更快，一时间在国际上掀起了NOTES外科技术研究热潮［38，39］。

在这种背景下，达芬奇系统适用的单孔手术平台最近被开发。该平台可以允许两个柔性的器械和内窥镜通过有多个套管的单孔进入体腔，减少了切口的数量［40］。2008年，Box等［41］学者第一次报道机器人自然腔道猪肾切除术。该机器人系统将常规腹腔镜器械和腔镜改为弯曲的器械和腔镜。同年，Haber等［42］学者应用当前的达芬奇机器人系统在10个猪模型上实施了30例机器人自然腔道内镜手术。它采用的是Uni－XTM 单孔腹腔镜手术系统。术中无并发症发生或手术方式转换。然而，术中遇到长度不足的经阴器械和手术时间延长的问题。

关节器械和3D 视野有助于通过单通道对前列腺的分离切除。VeSPA 弯曲的套管和半刚性的器械允许套管和器械近距离的进入体腔同时能够在体腔内形成近三角形状态。这些弯曲的套管和半刚性仪器设计补偿了单孔手术的局限性。2010年，VeSPA 平台成功地应用在猪模型上，没有转换手术方式或添加通道［43］。然而，人们认为与动物模型相比，机器人单孔人类肾脏手术技术上更有挑战性。因此，需要进一步的临床研究证实这些早期的实验结果。

3.2 完全腹腔镜下机器人辅助膀胱根治性切除并尿流改道术

根治性膀胱切除术被认为是治疗肌肉浸润性膀胱癌的金标准。使用微创技术，尤其是机器人辅助根治性膀胱切除术正在逐渐开展。值得注意的是，早期的数据令人鼓舞。几个中心最近报道了一系列完全腹腔镜下机器人辅助膀胱根治性切除并尿流改道术［44］。结果显示基线人口、并发症发生率和肿瘤学结果数据与先前发表的开放根治性膀胱切除术及腹腔镜下机器人辅助膀胱根治性切除并尿流改道术相当。在经验丰富的机器人中心，早期的研究也显示在淋巴结数目、切缘阳性率及并发症发生率方面有类似的结果。而且，操作时间和患者的住院时间持续改善，提示学习曲线超出之前的预期。通常与微创手术相关的失血量减少和住院时间的益处也能够看到，然而RARC 成本高昂。考虑到该项研究初步开展，且缺乏长期的随访结果，因而远期肿瘤学治疗效果仍然不能确定。围绕该热点继续加大研究力度，解决这些疑问，有助于该术式的推广应用。

4 总体评价

达芬奇机器人外科手术在欧美等国家已成为泌尿外科主流手术方式。而国内，由于机器人价格昂贵，只有少数医院配备。我院购置了国内第一台机器人，并且最早开展了机器人手术。国际上，机器人应用最普遍的是前列腺癌根治性切除术，其他的手术如肾盂成形术、肾脏部分切除术也在大量开展。国内由于手术费用昂贵的原因，大多数情况只用于前列腺癌根治性切除术，小部分情况下用于膀胱根治性切除术，而以我院开展最多。至于肾盂成形、输尿管再植等机器人手术国内几乎未开展。

机器人手术几年来，我们取得了一些基本经验。一方面，达芬奇机器人辅助手术系统高清的三维立体视野，使术者能够清晰的辨别盆腔内组织结构，以完成精细的分离切割等操作，再加上机械手有人手无法相比的稳定性及精确度，更易于保护神经和控尿结构。另一方面，达芬奇机器人辅助手术系统通过其器械前端的仿真手腕，突破了人手的局限，机器手可以在360°的空间下灵活穿行，完成各种复杂动作，尤其是在狭小骨盆中进行根治性膀胱切除术和前列腺癌根治术时，机器人手术优势更明显。这些特点也使机器人辅助手术系统进行吻合时十分方便，国外也常用于肾盂成形、膀胱尿道吻合及输尿管再植。目前的研究显示机器人手术减轻创伤方面的巨大优势。值得注意的是，为进一步减少创伤，国外已开展机器人单孔手术，国内现未见相关报道。学习曲线方面，与学习和掌握腹腔镜技术比较，掌握机器人手术系统更容易。

目前缺乏长期随访，远期的肿瘤学结果尚不能确定。由于该类手术尚处于起步阶段，适合的器械设备还不完善，广泛开展还需时间。

总之，机器人手术的微创优势明显，但其高昂成本限制机器人系统在国内广泛开展，然而不可否认的是，未来机器人手术在中国也会成为主流手术。我们拭目以待。

5 展望

现在的机器人系统缺乏触觉反馈，为更加安全和精细的进行手术，研制敏感的触觉反馈系统是十分必要的。对于专门用于单孔腹腔镜的手臂及器械的研发将使得机器人与单孔腹腔镜完美结合，以便应用于NOTES技术中去。将计算机生成的术前图像和手术过程中实时视频图像叠加将有助于对难于辨认的器官内肿瘤的识别，尤其是肾脏内生型肿瘤。正在开展的实时X 线影像叠加热图、神经血管像的研发将有益于保留神经的前列腺根治术及癌症切除率。此外，发展远程控制技术，以便有需要的偏远地区例如战场和外层空间也可进行手术。有丰富经验的机器人外科医生可以通过通讯手段对经验不足的外科医生进行指导和培训。纳米机器人目前正在深入研究。另外，将来会出现可以方便的进入人体腔道的小体型的机器人，以进行泌尿系统检查和治疗。毋庸置疑，微型化机器人是今后机器人的研究方向之一。

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