机器人心脏外科手术浅谈

杨苏民 王清江 于霄霖

·专家笔谈·

机器人心脏外科手术浅谈

杨苏民 王清江 于霄霖

达芬奇； 机器人； 二尖瓣； 冠心病； 冠状动脉搭桥

随着达芬奇机器人应用于医学领域，不开胸微创手术逐渐成为主流，达芬奇手术系统已被广泛应用于普外科、泌尿外科、妇科、胸外科、心脏外科、小儿外科、耳鼻喉外科、甲状腺外科、口腔科、头颈外科等领域，并几乎涵盖了以上学科的所有基本手术[1]，并且创伤小、恢复快、住院时间短。在心脏外科，二尖瓣修补/置换术、房间隔/室间隔缺损修补术、心脏肿物清除术、心包肿物切除术、冠状动脉搭桥术等手术均可在达芬奇机器人辅助下进行。2008年，解放军总医院购入国内第一台达芬奇机器人，于2010年成立达芬奇机器人心脏手术培训中心，取得心外科手术种类世界第一的优异成绩[2]。我院于2014年开展达芬奇机器人手术技术，经过两年努力，于2016年达到心外科达芬奇手术量居全国第一位。现对达芬奇机器人在心外科的应用以及达芬奇手术过程做一简要综述。

一、患者的选择

由于缺少专门的小儿达芬奇心脏器械，选择患者是一般要求体重>40kg，并且排除主动脉瓣疾病、高龄、肥胖、二次手术等原因造成的胸腔组织粘连、大血管疾病、严重肺动脉高压或呼吸功能不全、严重肝功能不全、严重肾功能不全、严重心脑血管并发症、凝血功能障碍等。

二、患者体位

患者体位既要方便机器人器械进行操作，又要避免伤害患者。手术医生及助手站于患者的胸部切口侧，床旁机器人位于对侧。为了找到更好的手术操作视野，通常选择在患者胸部切口侧肩背部垫一胸垫，使患者冠状位与手术台呈15～25°夹角[3]。胸壁胸部切口侧面与床沿平齐，手臂用中单固定，位置低于腋后线的水平，以更好地暴露胸壁。尽管患者与手术台呈一定角度，主刀医生仍然会要求将手术台向对侧倾斜，以更好地抬高并暴露手术野。由于患者胸壁抬高，麻醉医生一般给患者头部垫一垫子，使下巴与胸骨中线平齐，从而避免病床向对侧倾斜时引起患者头部向对侧扭动，进而导致臂丛神经的牵拉损伤。

三、电除颤

由于达芬奇机器人手术属于微创手术，除颤仪的电极板无法进入体内，主刀医生和麻醉医生通过体表贴除颤电极贴来完成电除颤和电复律。电极贴通常贴于右侧肩下部和左侧胸壁，使两电极贴连线通过心脏长轴，以便于电流通过心脏[4]。因为电流同样经过肌肉，为了防止电烧伤，在电除颤时应将达芬奇机器人器械撤出患者体内。同时进行短暂的通气，使胸腔内压力及二氧化碳气体量减低，从而降低电阻抗，增加电复律的成功率。如果不能进行体外除颤，也可应用儿科器械插入胸腔内充当电极板进行除颤。

四、血管通路

达芬奇手术的血管通路与常规开胸手术基本相同。术前不仅需要外周静脉置管，还需要中心静脉置管以便于测压和注射药物。动脉测压管通常选择在患者的左桡动脉，其原因如下：(1)手术体位导致右侧手臂略低于腋后线，使手腕和肘部略弯曲，有时可致回血，导致动脉波形不准，并且体外循环时难以调整该部位。虽然有缺点，右侧桡动脉置管也是可以备用选择的。应用血管内阻断时可以通过右侧桡动脉检测无名动脉是否受阻[3，5]。(2)当右侧股动静脉插管困难时，可改为左侧股动静脉进行插管，应尽量避免经股动脉置入动脉测压管。

五、麻醉与止疼

尽管达芬奇手术获得了很高的评价[6]，但患者术后仍然会感到切口疼痛，原因包括切口创伤的刺激、术中机械臂牵拉、术后引流管刺激等。有研究表明，达芬奇手术的术后疼痛程度与常规开胸术后并没有太大不同[7]。麻醉医生通常会应用一些静脉药物、局部麻醉药进行止疼。虽然胸部硬膜外镇痛可能被视为一种理想形态的术后镇痛方法，但这种方法并不普及。术前或术后应用肋间或者脊椎旁神经阻滞能够达到很好的止疼效果[8]。

六、单肺通气

由于达芬奇心脏手术是通过胸壁小切口进行操作，因此，体外循环前后应给予单肺通气。术中使单肺塌陷有两种方法，一种是应用双腔气管插管，另一种是应用带有支气管阻塞器的单腔气管插管。鉴于大部分患者术后带气管插管，一些外科医生更倾向于应用支气管阻塞器的单腔气管插管，因为双腔器官插管术后要更换为单腔器官插管，增加操作量。与双腔器官插管相比，应用单腔器官插管使患者体外循环停机后更容易发生供氧不足[5]。事实上，体外循环停机后，单肺的PaO2/FiO2(氧合指数)可能会比体外循环前减少超过50%[5]。供养不足经常出现于体外循环后的单肺通气过程中，可能是因为塌陷肺的血流量增加导致了通气肺的通气/灌注比例严重失调[5]。当套管针置入胸壁并行单肺通气以后，主刀医生通常会将操作侧胸腔通入二氧化碳气体，以减少胸腔中的空气含量。这样，在体外循环停机时，可以避免空气进入左心系统[6]。然而，二氧化碳吹入量增加也会使胸内压增高进而导致静脉回心血流受阻[3]。控制二氧化碳流量在2～3L/min，或者控制胸腔气压低于10mmHg，能够有效避免上述情况的发生[3]。有些外科大夫提出在胸腔内置入一个18-G的静脉导管作为二氧化碳进出的通道，能够有效避免胸内压过高[3]。不管采用哪种方法，都应尽量保证这段期间血流动力学的稳定，避免静脉回心血流受阻。

七、手术过程

1.二尖瓣手术

(1)建立体外循环：达芬奇辅助下二尖瓣手术通常通过股动脉、股静脉建立体外循环。术前常规行计算机断层血管造影(CTA)检查，以排除大血管病变，如主动脉夹层、假性动脉瘤等疾病。部分医院应用多普勒超声检查来确定患者是否患有以上疾病[9]。髂动脉及股动脉粥样硬化也视为手术禁忌证[10]。体外循环静脉管一般应用20～28F管道，经股静脉直通下腔静脉置入右心房。插管前行食管超声检查确认是否存在心房水平分流。应用食管超声确定静脉管是否插入右心耳或者经卵圆孔进入左心房[11]。静脉管的位置取决于上腔静脉及肺动脉的引流情况，同时跟医生的习惯有关。主要有3种方式：①单管回流：单管回流时，静脉管的顶端进入到上腔静脉与右心房连接处，或者位于上腔静脉以上几厘米。食管超声再次定位确定静脉进入上腔静脉的位置。需要注意的是，当左房拉钩拉起左房时，静脉管可能因为牵拉作用而从上腔静脉退回右心房。因此，置入静脉管时要将静脉管深入上腔静脉3～5cm。②加入上腔静脉管回流：为保证静脉回流，有时会经右侧颈内静脉将上腔管置入上腔静脉，上腔管型号一般为15～18F。同开胸手术体外循环方式基本一致。③加入主肺动脉管回流：通过颈内静脉将特殊的上腔静脉引流管置入主肺动脉内，辅助体外循环机引流。一般将其置入主肺动脉的肺动脉瓣与肺动脉分叉之间。为保证血液回流，一般在静脉管中接入负压装置。尽管用到的静脉管管径较细，但-40mmHg的负压足够维持术中静脉回流与动脉供血之间的平衡[12]。体外循环的动脉管是通过股动脉插入的，通常应用导丝或游离出股动脉后置入18～24F动脉管。主动脉管顶端到达腹主动脉或髂动脉远心端。应确认动脉管进入胸主动脉，而不是进入对侧髂动脉。

(2)心脏停跳：心脏停跳的方式有多种，包括顺行灌注、逆行灌注和混合灌注。顺行灌注又分为2种。第一种是血管外阻断。将灌注管经胸壁插入近端升主动脉，这种方法跟传统开胸手术的方法基本一致。第二种是血管内阻断。应用一个长100cm，管径10.5F的管道，通过股动脉插管进入主动脉根部。这种管道末端有一个气囊，气囊进入升主动脉后充气使其膨胀，阻断血流，相当于血管内的阻断钳。管道的末端存在顺行灌注的通道，可以使停跳液进入冠状动脉，防止其进入体循环。气囊的定位是非常重要的，如果气囊阻塞冠状动脉或者无名动脉，就会出现严重的并发症，如脑灌注不足等[3，5]。因此，有必要通过食管超声进行气囊的正确定位。由此，一些主刀医生主张从双侧桡动脉置管以防止气囊阻塞无名动脉[3，5]。这两种顺行灌注的方法都有一个必要的前提，那就是主动脉瓣结构及功能基本正常。主动脉瓣轻度以上反流被认为是达芬奇机器人手术顺行灌注的相对禁忌证。逆行灌注也可以通过经皮置入冠状静脉窦导管来实现。置入冠状静脉窦导管，一般选用右侧颈内静脉作为穿刺点，并通过食管超声和压力检测来定位。在进行逆行灌注时，要同时监测冠状静脉窦的压力变化。逆行灌注时一般保持压力在30～40mmHg之间，当压力大于50mmHg，则考虑改变逆灌管的位置或者降低输出流量。

(3)手术切口：达芬奇机器人辅助二尖瓣手术通常是通过右侧第四肋间腋前线切一6cm小口作为镜头进入口及操作口，二氧化碳通过镜头臂套筒吹入胸腔内，第二、第六肋间置入套筒针作为机械人左、右臂器械进入的通道，第五肋间置入套筒针作为拉钩器械进入的通道。二尖瓣的解剖结构决定了经右侧操作更具合理性[6]。

(4)手术方式：最常见的二尖瓣病变手术治疗方案有两种：二尖瓣置换术和二尖瓣成形术。二尖瓣置换术又分为三种[13]。①传统的二尖瓣置换术：切除病变二尖瓣瓣膜及其瓣下腱索，置换二尖瓣生物瓣或机械瓣。②保留二尖瓣全部瓣叶的二尖瓣置换术：二尖瓣原始腱索、乳头肌、瓣环不做处理，将二尖瓣前叶做简单处理，进行二尖瓣置换。这种方法保存了二尖瓣生理结构的完整性，维持了心脏结构的连续性，减少了左室破裂的发病率，有利于心脏功能的快速恢复。但也存在其局限性，二尖瓣狭窄严重的患者不适于此种方法，狭窄的二尖瓣不仅限制血流通过，还限制置换二尖瓣的瓣叶活动度。③保留二尖瓣后瓣叶的二尖瓣置换术：切除二尖瓣前瓣及其腱索，保留后瓣叶，进行二尖瓣置换术。这种方法不仅能够在一定程度上维持心脏的原有结构，而且能够保证心脏的收缩功能[14]。但此种方法同样存在缺陷，它不仅对主刀医生的技术水平有很高的要求，而且存在出现瓣膜功能障碍、左室流出道梗阻等风险。

二尖瓣成形术主要分为三类[15]。①腱索成形术：主要应用人工腱索和腱索转移的方法，适用于腱索延长、断裂，乳头肌断裂等引起的二尖瓣关闭不全。该种方法对瓣叶的处理最小，最大的保留了瓣叶的原始结构与功能。但也存在手术难度大、适应范围狭窄等缺点[16]。②瓣叶成形术：主要包括三角形切除成形、楔形切除成形、瓣叶穿孔修补、双孔化成形等手术方法[17]。方法的选择不仅根据患者的病理生理改变，还取决于主刀医生的习惯与技术水平。③瓣环成形术：可单独应用于二尖瓣瓣环扩大患者，亦可与以上二尖瓣成形术结合应用。由于达芬奇机器人能够将手术视野放大10倍，使手术灵敏度和准确性进一步提高，从而降低了二尖瓣成形的手术难度，进而促进了二尖瓣成形手术的发展。

(5)打结方法：尽管达芬奇机器人具有很高的灵敏度，但应用达芬奇器械进行体内打结依然很耗费时间。因此出现了二种新的打结方法。①主刀医生体内缝合后，由助手应用打结器于体外进行打结。这种方法即准确又迅速[18]，并且对线的损伤比机器人打结小。②刀医生可以选择应用镍钛合金线夹代替打结操作[19]。现在国外大部分缝合都应用镍钛合金线夹，并且逐步应用于开胸手术中[18，20]，但在国内，这项技术仍不成熟。

2.冠状动脉搭桥术

(1)手术切口：达芬奇机器人辅助冠状动脉搭桥手术通常是通过左侧第四肋间锁骨中线外侧2cm置入镜头套筒针，二氧化碳通过镜头臂套筒吹入胸腔内，第二、第六肋间置入套筒针作为机械人左、右臂器械进入的通道。

(2)手术方式：最常见的达芬奇辅助冠状动脉搭桥手术治疗方案有四种：非体外循环下全机器人冠状动脉搭桥术、体外循环下全机器人冠状动脉搭桥术、机器人辅助乳内动脉游离+胸壁小切口冠状动脉搭桥术以及杂交手术[21]。非体外循环下全机器人冠状动脉搭桥术在乳内动脉游离完成备用后，在左侧肋下或剑突下打孔[22]，通过此孔置入心肌固定器。固定器中包含打水装置，能够在缝合时使靶血管暴露的更加清楚。由于操作复杂，目前此类手术多用于单支病变的冠状动脉搭桥术中。体外循环下全机器人冠状动脉搭桥术的体外循环建立过程与上述二尖瓣体外循环建立过程基本一致。体外循环可使双肺压缩、心脏排空以获得良好的手术暴露，心脏停跳使血管吻合更加简便，降低了手术难度。机器人乳内动脉游离+胸壁小切口冠状动脉搭桥术是目前较为流行的手术方式。乳内动脉游离备用后，撤除机器人手术系统并终止二氧化碳气胸。而后通过内镜确定血管吻合的位置，并使用腰椎穿刺针穿过胸壁以标记小切口的位置[23]。此外，还可以通过直接扩大此前的机械臂孔来达到上述目的。而后使用软组织牵开器以暴露手术野并用心肌固定器稳定心肌。以上工作完成后即可用标准的非停跳搭桥技术完成血管吻合。杂交手术适用于多支病变的冠心病患者。经皮冠状动脉介入治疗与冠状动脉旁路移植术在杂交手术室中同期进行，通常先进行机器人辅助下乳内动脉-前降支冠状动脉搭桥术，而后经皮冠状动脉介入处理非前降支病变，其优点主要是住院时间短，术中可评估桥血管通畅度以及在经皮冠状动脉介入失败时可行补救性搭桥手术治疗[24]，其缺点主要是较长的手术时间、较高的费用、肾损伤、出血及急性支架内血栓形成等[25-26]。对于非前降支病变引起的急性冠脉综合征患者，首先行经皮冠状动脉介入治疗是更好的选择，但其缺陷是显而易见的。美国心脏学会推荐先行冠状动脉搭桥术，这也是应用最多的杂交手术方式，其主要优势为可以在血管造影下评估桥血管的通畅性，并在介入过程中保护前壁心肌[26]。

八、展望

达芬奇机器人技术是新的技术革新，人们正式迈入了心脏外科手术的微创时代。通过达芬奇机器人的应用，人们发现了其具有创伤小、缩短住院时间、提高生活质量等优点；同时，达芬奇机器人技术也带动了其他技术的革新，如镍钛合金线夹、血管内阻断等技术相继诞生，并逐步向普通手术中推广。但不得不承认，达芬奇机器人技术也存在其不足：达芬奇器械过于笨重、所需耗材及花费增多、手术时间延长、缺乏触觉反馈等。随着科学技术的发展与手术团队的不断磨合与努力，相信这些问题在不久的将来都将得以解决，我们也将迎来达芬奇手术的新时代。

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(本文编辑：杨泽平)

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.05.002

266003 山东省青岛大学附属医院心血管外科

2017-04-30)