机器人辅助胸外科手术系统的应用与发展

孙伟 天津市胸科医院 （天津 300051）

内容提要： 机器人辅助外科手术系统作为目前微创外科领域最先进的技术，已经在越来越多的领域得到广泛应用。我国机器人外科起步较晚，在胸外科的应用也尚属于学习成长期，文章通过对国内外相关文献的综合分析，介绍机器人辅助胸外科手术（Robotic Assisted Thoracic Surgery，RATS）的开展情况及争议，展望机器人辅助外科手术系统在胸外科的广阔发展前景。

早在20世纪80年代，医疗外科机器人系统的研究和开发就引起了西方发达国家如美国、意大利、日本等国政府和学术界的极大关注。达芬奇机器人系统于2000年通过美国FDA认证，是目前最先进的微创技术手术机器人系统，该系统融合诸多新兴学科实现了外科手术微创化、智能化和数字化的发展[1]。胸外科应用该系统手术于2001年被美国FDA批准使用，经过近20年的临床实践，手术技术日臻完善，本文就达芬奇系统的临床应用情况及未来发展前景做一综述。

1.手术机器人系统发展

手术机器人系统已发展了四代（标准、S、Si、Xi），2014年4月公布了最新的第4代Xi机器人，经过大幅改进的驱动结构使得机械臂移动范围更灵活精准，使一些位置的精准操作如纵隔淋巴结清扫变得更容易，可覆盖更广的手术部位；使用激光定位系统可自动计算机械臂的最佳手术姿态，画面成像更清晰，3D立体感更准确；同时数字内窥镜更加轻巧与前几代相比缩小到可插入8mm的套管中，并且可以随意拆卸连接到任何一个机械臂上，手术视野更加广阔；更小，更细的机械手加上全新设计的手腕为手术操作提供了前所未有的灵活度；更长的支架设计为医生提供了更大的手术操作范围[2]。Xi在灵活度、精准度、成像清晰度等方面有了质的提高。

2.手术机器人在胸外科的临床应用

按照NCCN指南（version 5.2017)关于非小细胞肺癌（NSCLC）强烈推荐电视辅助胸腔镜（Video-Assisted Thoracic Surgery，VATS）或微创外科（包括机器人辅助操作），除非有解剖上的或手术禁忌症[3]。虽然在过去的10年间胸腔镜微创手术在胸外科不断增加，通过视频辅助进行肺叶切除手术，可以明显减少外科手术的损伤，与开放性外科手术相比具有创伤小、减少疼痛以及缩短住院时间的优势。但是也有一些限制，包括二维影像、镜头需要助手控制，仪器端口需要一个长臂作为支点，缺乏触感反馈。机器人技术是VATS的改进，克服手动视频设备的限制，并保持了低创伤的优势[4]。近年来随着手术机器人在临床应用越来越广泛，相关报道也不断增多。德国某医疗中心做了10项研究的meta分析显示，RATS肺段切除术与VATS比较，手术时间没有差异，引流时间和住院时间较短，术后并发症以及30d病死率降低[5]。我国华西医院做了一项关于12个回顾性研究meta分析，显示RATS肺段切除是一个安全可行的技术，短期的手术效果与VATS相当，但手术费用是值得考虑的问题，并且远期效果还有待观察[6]。2018年最新的针对RATS与VATS临床结果的meta分析，共涉及14项，其结果30d病死率、术后并发症、手术时间、住院时间、拔管时间、淋巴结清扫数和站数结果相似，仅有中转开胸手术具有明显统计学差异[7]。

2.1 围手术期手术结果的评价

近几年来RATS在减轻术后患者的疼痛、缩短住院时间、降低术后并发症方面越来越受到广大学者的一致认可[8]。手术创伤往往会导致严重的急性期反应，损害人体的免疫力，以致抗肿瘤能力下降，与开胸手术比较，切口小避免肋骨伸展对呼吸肌引起的损伤，减少术后肺功能损害，咳痰更容易，减少引流时间以及肺部感染等术后合并症的发生率，同时患者感觉术后疼痛减轻使用较少的止痛剂[9]。

2.2 关于手术时间

据报道，RATS手术时间100～228min存在明显的差异[10]。手术时间长存在的原因可能是由于RATS知识与经验获得的早期，安装系统耗时较长，另外不同的手术过程也导致手术时间差异。解决方案包括，定位及学习曲线（获得经验和发展技术的过程）的建立。意大利团队的经验是Xi系统通过减少端口对接时间，以及操作技术的不断提高，明显缩短手术时间[2]。他们采用4臂技术，可以灵活定位，减少相同肋间隙多次定位造成的时间浪费。另外，他们认为学习曲线比胸腔镜技术要短，经过20例可获取经验，从简单手术操作开始（如纵隔肿瘤）逐渐过渡到较复杂的操作（如肺叶切除）。手术团队培训与建设也至关重要，有效的模拟训练可以提高医师手术技能，熟悉手术步骤，缩短手术时间。机器人团队把原来散在、独立的知识点有机串联，制定手术配合，提高和完善团队成员职业知识和技能，以满足手术需求，提高手术效率和安全性。

2.3 肿瘤根治与存活时间

另一个存在比较有争议的问题是RATS是不是过于激进，其远期生存率报道较少。有报道比较了RATS、VATS和开胸手术在NSCLC I期的远期疗效。结果RATS在切除淋巴结的站数具有明显的临床差异[11]。5年总生存率OS、5年无病生存率（DFS）没有统计学差异；术后并发症是心律不齐、漏气、肺炎、气胸和肺不张，三组发生率和严重程度是相当的。术后三组进展性转移无统计学差异（P=0.13）。多因素分析显示年轻、分化良好的肿瘤细胞、较好的肺CO弥散量（DLCO）是OS的独立相关因素，而手术方式不是OS独立因素。年轻、从不吸烟、临床分期IA，高分化肿瘤细胞和好的DLCO与好的DFS存在独立因素。倾向得分匹配法（Propensity Score Matching）术后3周生活质量评分高于开胸手术。

2.4 关于花费

众多报道认为花费高是阻碍机器人发展的关键[12]。由于达芬奇机器人的技术和市场被国外制造厂商垄断，卖到国内的价格在2000万人民币左右。除此之外，机器人的机械臂是一种高值耗材，使用时是临时安装到机器人上面，每条机械臂使用10次后便不能继续使用，机械臂的价格在国内大概每条10万人民币。达芬奇外科手术设备每年的服务协议在10～17万美元。有报道显示，RATS与VATS相比费用主要高在设备的一次性耗材成本以及设备折旧费用补偿。经过多年实践有报道显示每个病例可直接降低＄560，通过缩短手术时间、减少不必要的化验费用和在ICU的时间可减少接受RATS的患者住院时间、护理费用。意大利团队6年的经验确立了获利的结果。认为费用与健康体系有关，他们成立了多学科机器人中心，中心具有高水平的外科团队。基于设备总体采购，高手术量和技术标准化的管理策略可以降低机器人的成本。同时优良的手术技术，大大缩短患者住院时间，因此认为与VATS花费相当。

3.我国未来手术机器人的发展

3.1 加快手术机器人的研发

国外产品垄断导致国内普及率低。目前，国内研究人员正在加紧研制各种手术机器人及其辅助设备、耗材。海军总医院与北京航天航空大学联合开发的机器人系统CRAS（Computer and Robot Assisted Surgery，CRAS）是国内手术机器人系统的先行者，但CARS在扩大适用范围和实用性方面还是有许多问题需要解决。然而，国内同行们也应该从达芬奇机器人的发展过程中看到，技术迭代是需要时间和技术实力的，打好基础，不断在临床验证过程中完善提高才是中国手术机器人取得长远进步的关键。

3.2 建立设备使用与维护规范

手术机器人系统是高风险三类设备，其可靠性和安全性尤为重要。加强设备质量控制与保养，最大限度地降低故障发生率，保证机器的使用率，使机器人辅助微创外科手术顺利开展。尽管该设备发生机械性故障和功能障碍率相对较低，但鉴于设备风险分类、高昂的维保费用和大多数医院无备机的现状，需严格按照操作规程操作仪器并定期进行设备的质量控制与保养。

3.3 手术技术和适应症不断拓展

目前国内普胸外科应用达芬奇机器人手术系统可以完成的手术术式包括：前、后纵隔肿瘤切除术（囊性及实性肿瘤）、全胸腺切除及前纵隔脂肪清除术、膈肌裂孔修补术、贲门肌层切开术、食管壁内囊肿切除及食管黏膜缝合修补术、食管癌根治术、肺大泡切除术、肺段切除术、肺内病变行病灶锲形切除术或肺癌肺叶切除、淋巴结清除术等[13]。国外报道也认为主要适用于没有合并症的（Ⅰ、Ⅱ）早期患者，有报道排除标准是＞5cm，最近已扩展到经过辅助治疗后的ⅢA患者，袖式切除或支气管切除。

4.小结

美国医疗研究和质量机构AHRQ收集的数据，发现美国从2009年～2013年使用机器人辅助肺切除从1%提高到11%，同时开胸手术已由66%降低到56%，VATS保持在33%左右。美国全国住院患者样本数据库报告相同的结果。从本文综述文献来看机器人在手术出血量，操作时间方面和术后并发症均与VATS类似，部分甚至优于VATS，大大缩短住院时间，提高床位的周转率，便于医院管理，减少患者等床位时间。同时淋巴结清扫范围也可以达到开放手术的效果。因此在胸外科的发展会越来越广泛，其进行肺切除术是可行的、安全的。外科医生在机器人平台的先进特性和减少学习曲线中获益。关于机器人专业的讨论最多的方面由于其资金和运行成本高，但具有成功经验的报道认为RATS的操作学习曲线更短，容易掌握，且其手术适应证范围较VATS扩大，对于全胸腔粘连、复杂的胸外科手术（包括气管血管的重建、吻合）更有优势。总之，RATS带给外科医生的那种如同直视下操作的“随心所欲”，处理突发事件的信心、体力和精力的节约是VATS所不具备的，这些优势是无法用数据评估的。此外，随着产品产量增加、国产化的实现，普及使用以后的费用问题也必定会得到完全解决，相信必将成为一种标准的微创技术应用于临床。