机器人在胰十二指肠切除术的应用与展望

李爱民，周宁新

(中国人民解放军第二炮兵总医院肝胆外科，北京 100088)

机器人在胰十二指肠切除术的应用与展望

李爱民，周宁新

(中国人民解放军第二炮兵总医院肝胆外科，北京 100088)

微创外科的概念自1984年诞生以来，取得了蓬勃发展，但以腹腔镜为代表的微创外科由于其自身瓶颈难以完成胰十二指肠切除术等复杂、大型手术。随着工业化和信息化科技的进步，机器人手术系统应运而生。目前机器人已逐渐应用到心胸外科、普通外科、妇科、骨科、神经外科等。本文就机器人外科的历史及其在胰十二指肠切除术中的应用做一综述，并对机器人外科进行展望。

机器人外科；腹腔镜；胰十二指肠切除术

1 机器人外科的历史

在传统外科的基础上，英国外科医生John E.Wickham在1984年率先使用了微创外科(minimally invasive surgery，MIS)一词，并提出了MIS的概念[1]。自1987年法国Philippe Mouret实施首例腹腔镜胆囊切除术以来，MIS逐步被认可并广泛开展起来。然而，外科医生在肯定其能缩短住院时间、切口美观等优点的同时，也感受到其二维视觉、杠杆效应造成手术器械活动自由度降低以及眼手协调性、灵活性、操作精准性等方面的不足，机器人外科手术系统正是为解决这些“瓶颈”应运而生，并由此开创了机器人外科(robotic surgery)新时代。

目前应用最广泛的达芬奇机器人手术系统的开发始于20 世纪90 年代中期一个涉及美国国防部和斯坦福研究院的项目，希望通过远程控制来实现对军队及平民的医疗救助。达芬奇机器人是目前知名度最高的机器人外科手术系统，但是在此之前，人类早已开始并且持续探索机器人外科手术系统的研发与利用。1985年Unimation Puma 560工业机器人在美国加州放射医学中心被改进而用于脑外科取样实验，由此开创了机器人技术在外科领域应用的先河[2]。1999年这项技术获得了美国食品药品监督局(food and drug administration，FDA)的临床应用许可。1991年ISS(integrated surgical systems)公司推出的ROBODOC被用于膝关节外科置换手术[3]，并于2008年获得了FDA的认证。1992年，伦敦帝国学院(Imperial College London)开发了PROBOT手术机器人，伦敦Senthil Nathan医生将其用于前列腺外科手术，这是世界上第一例完全机器人辅助下外科手术。1994年Computer Motion公司研发的内镜光学定位外科机器人系统AESOP用来减轻传统微创外科持镜医生(护士)的繁重工作，它结合Hermes语音驱动系统，通过医生的语音命令控制手术中内窥镜镜头的位置，于1994年获得了FDA 的认证。作为第一个被批准进入医疗市场的外科机器人系统，为外科机器人的临床使用提供了可行性基础。1995年Fredrick Moll等获得了首个SRI远程医学图像系统的应用许可证，直觉外科(intuitive surgical)公司成立，微创外科手术机器人领域里最典型的代表出现了。1997年，Intuitive Surgical公司推出了遥控操作微创机器人达芬奇外科手术系统(da vinci surgical systems，DVSS)，集成了图像导航技术、机器人定位、遥控操作等多项先进技术，为微创外科手术提供了一个全新、高效、精准的操作平台。1999年，computer motion公司进一步推出了Zeus微创外科机器人系统，并于2001年进行了首次具有真正意义的机器人远程遥控操作外科手术(在美国纽约的主治医生为3800英里外的法国斯特拉斯堡患者实施机器人手术治疗，即著名的林登伯格手术)[4]。2014年intuitive surgical公司推出了新一代(第四代)机器人手术系统da Vinci Xi。

我国的机器人外科系统研发起步较晚，但起点不低，更基于我国的实际现状。1997年北京航空航天大学、清华大学和海军总医院联合研发了机器人辅助无框架脑外科立体定向手术系统，取得了成功。该系统主要用于神经外科的辅助定位及脑部标本取样等操作。2004年，天津大学和法国巴黎第六大学联合开发出微创外科手术机器人主从操作手系统，目前已完成动物实验。2008年哈尔滨工程大学研发出微创外科手术辅助持镜机器人系统，功能上类似于美国的AESOP系统，但目前缺少临床应用的报道。2014年天津大学联合第二炮兵总医院在以往研究的基础上进一步研发了新一代外科手术机器人系统“妙手S”系统。

微创外科是外科发展的必然趋势，机器人微创外科以其更精准、精细的操作，使微创外科手术更容易实施，更具有操作性。机器人外科操作系统的研发历史充分展现了人类对于科学进步执着探索和精益求精的精神，不断借助工业化技术改善在手术操作中的手眼极限，并且将机器人辅助系统这项技术逐渐应用到外科学各个分支中去。

2 胰十二指肠切除术(pancreaticoduodenectomy，PD)历史回顾

PD也称Whipple手术，是腹部外科手术中最复杂、最具挑战的手术之一。自1945年Whipple[5]报道以来，Whipple手术成为胰头癌等壶腹部周围肿瘤的标准术式。1953年4月浙江大学附属医院余文光教授率先在国内开展胰十二指肠切除术，国内、外的研究表明，大约60%的胰腺癌患者在确定诊断时已发生远处转移，25%患者为局部晚期，不能行根治性切除术，中位生存期仅为6～9个月；能够手术切除的仅15%，中位生存期15个月，5年生存率5%左右[6，7]，但Whipple术目前仍是根治性治疗的唯一方式，并且术后并发症多，死亡率较高。在胰腺手术并发症中，术后胰瘘(postoperative pancreatic fistulas，POPF)仍旧是最严重也是最常见的并发症，其发生率为0～25%[8～10]。知名大型医疗机构如美国麻省总医院的报道称其发生率仍保持在10%左右[11]。长期以来许多外科手术学家都致力于探索如何降低胰腺手术风险和创伤、减少胰腺术后并发症、提高胰腺术后患者生活质量。

以微创方式完成胰十二指肠切除手术一直是外科医生探索的方向。自1994年Gagner等尝试进行了首例腹腔镜Whipple术以来，随着腹腔镜技术的推广和不断提高，国内外一些机构相继开展腹腔镜下Whipple手术[12，13]。由于其中转开腹率高、手术过程繁琐、手术时间长、术后并发症高等原因，20年来腹腔镜Whipple手术仍未得到同行的广泛认可和广泛应用[14，15]。胰十二指肠切除等大型复杂手术的微创化目标难以实现主要是由于传统腹腔镜本身的局限性，而da Vinci机器人手术系统的出现使得这一局面得以改善。

3 机器人外科手术系统的技术优势及其在PD的应用

DVSS与传统腹腔镜相比具有独特的技术优势。达芬奇机器人手术坐位操作，降低了手术者的劳动强度，使得术者可以完成更多复杂和长时间的手术；高清晰三维成像系统，术野被放大10～15倍，手术视觉效果更佳；计算机系统滤除了人手的生理性颤抖，按比例缩小操作的动作幅度且操作臂没有杠杆作用，提高了手术精确性；术者头部离开目镜，手术器械即被原位固定，提高了手术安全性。7个自由度的手术器械极大提高了操作的灵活性，使难度较大的缝合和(显微)吻合操作变得简单方便，原先腹腔镜下高难度手术如Whipple手术等更具有可操作性。此外，手术机器人操作直观，便于学习掌握，学习曲线比传统腹腔镜外科更短；手术适应证更加广泛，并且使远程手术成为可能。

Melvin等[16]首先报道使用DVSS切除胰腺尾部神经内分泌肿瘤，开创了机器人在胰腺外科应用的成功经历。Giulianotti等[17]报道8例采用DVSS行机器人辅助腹腔镜下胰十二指肠切除术(robot-assisted laparoscopic pancreaticoduodenectomy，RLPD)，其中胆肠吻合和胃肠吻合均在体内完成，术后1例死亡。2009年开始周宁新等[18]应用DVSS完成国内首批Whipple手术，并与同期完成的开腹手术患者进行比较。近年来，陆续有在复杂胰腺手术中应用机器人技术的报道，取得了满意的效果[19，20]。Buchs等[21]对比研究了机器人辅助胰十二指肠切除术在高龄患者中的安全性，结果无明显差异，因此，患者年龄并不是机器人辅助胰腺手术的禁忌证。周宁新等[22]在国内率先报道机器人肝胆胰手术94例，患者术前均未经筛选，有手术适应证，患者及其家属同意，即行机器人手术，其中包括肥胖的、腹部多次手术重度粘连的、高龄的患者多例，仅4例中转开腹，其余90例均顺利完成，围手术期无死亡病例。周宁新等[23]将机器人PD术与开放PD术进行比较，结果显示机器人PD手术组手术时间较长，但术中出血量、住院时间、并发症发生率均少于开放PD手术组。

机器人Whipple术中转开腹手术率为5%～37.5%，围手术期死亡率0～3.3%，胰瘘发生率为10%～20%，淋巴结清扫率等也与开腹手术基本相当[23～33]。目前已报道病例数大于5例的机器人胰十二指肠切除术文献总结见表1，其中大部分研究对入组病例均有所选择。总体结果提示机器人胰十二指肠切除术是安全、可靠的。笔者所在科室自2009年1月以来已开展机器人外科手术367例，主要为肝胆胰手术，其中机器人Whipple术28例，总体效果良好。与腹腔镜PD相比，机器人系统的三维视觉、7个自由度手术器械等使RLPD在门静脉、脾静脉、胰腺钩突游离、胰肠吻合、胆肠吻合重建等方面具有明显的优势。但其手术时间长、费用高的缺点也很明显。此外，目前尚缺乏随机对照试验(randomized control trial，RCT)研究数据和长期随访研究结果。

表1 机器人Whipple手术概况

Oberholzer等[34]成功地应用DVSS为一例活体供体行胰尾部和肾脏切取，这对于活体移植非常重要，因为小切口和恢复快将可能使更多的人愿意捐献器官。此外，机器人辅助下PD联合血管切除[35]、全胰切除术已有报道[36，37]。总之，达芬奇机器人手术系统解决了传统腹腔镜在视野、操作器械灵活性等方面的局限性[38，39]，拓展了腔镜外科向实用、疑难、高危的大型手术延伸发展，使未来微创外科的覆盖领域更广泛全面[40]。

4 机器人外科的未来

“伟大的切口瘢痕代表着伟大的外科医生”将成为历史，微创下的复杂大型手术已成为外科医师新的追求。机器人外科是微创外科的发展，是外科学技术、机器人技术、计算机控制技术、数字图像处理技术、传感器技术、生物制造技术等多种技术的完美融合，是外科发展史上又一个里程碑式的飞跃。传统腹腔镜二维平面视野下“筷子”式手术操作的限制，已成为传统微创外科发展的“瓶颈”，具有三维立体成像及7个自由度内腕(EndoWrist)的主-从式手术机器人系统的出现，彻底改变了传统腹腔镜外科的面貌。在手术机器人的辅助下，已经为数千公里之外的患者成功地施行胆囊切除术，标志一个新时代的开始，其核心内容是计算机操控下的虚拟现实、三维重建、远距离操纵的微创外科时代。机器人外科目前还只是初期发展阶段，但从目前的临床应用结果分析，有一点已经被证明了，就是它突破了现有腹腔镜技术的难点和瓶颈，提高了手术的精度和可行性，使腹腔镜技术得到更高的传承，使微创外科技术向更高难、复杂手术迈进。

机器人外科是外科史上的伟大进步，是微创外科向大型疑难手术拓展的新途径，是工业化、信息化科学技术和现代医学完美融合的疾病诊疗新模式；这一新型外科诊疗模式，会让外科医生从单纯复制传统经典外科手术的模式中走出来，利用先进的影像技术及多元化立体视觉启发，走出一条全新的机器人外科微观手术路径与模式。

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Application and prospect of robotics in pancreaticoduodenectomy

LIAi-min，ZHOUNing-xin

(DepartmentofHepatobiliarySurgery，TheSecondArtilleryGeneralHospitalofChinesePeople’sLiberationArmy，Beijing100088，China)

ZHOUNing-xin

The minimally invasive surgery has vigorously developed since the concept was born in 1984.However，the laparoscopic surgery，as representative of minimally invasive surgery，is difficult to complete large complicated operations such as pancreaticoduodenectomy because of its intrinsic technique bottleneck.With the progress of industrialization and information technology，the robotic surgical system was emerged.Currently，the system has been gradually applied to cardiothoracic surgery，general surgery，gynecological surgery，orthopedic surgery and neurosurgery.In this paper，the authors reviewed the history and application of robotic surgery in pancreaticoduodenectomy，and make an outlook for the technique.

Robotic Surgery；Laparoscopy；Pancreaticoduodenectomy

周宁新，男，教授，主任医师，博士生导师。国际临床机器人外科学会创始委员兼中国区主席，国际肝胆胰协会和国际消化外科学会会员，美国国际机器人外科学会创始委员，美国肿瘤外科协会会员，国家自然基金委员会二审专家组成员，中华医学会外科学会机器人外科学组主任委员，中华医学会外科学会胆道外科学组副主任委员，中国抗癌协会胆道肿瘤专业委员会副主任委员，全军肝胆外科学组常委，全军医学专业评审专家组成员，中央和军委保健局会诊专家。主要研究方向：肝门部或高位胆管的复杂疑难胆道疾病、多次术后的疑难肝胆胰疾病，在肝移植及活体肝移植、腹腔镜微创外科技术在腹部外科的应用均为国内领先水平，并在国内率先开展了达芬奇机器人对肝胆胰复杂手术。

R656.6；R657.5

A

1672-6170(2015)01-0001-04

2014-10-27)