机器人系统在结直肠癌手术中的应用研究进展

钟华戈 陆邵龙 唐卫中

(广西壮族自治区肿瘤医院，广西南宁市 530021)

【提要】 结直肠癌是较常见的胃肠道恶性肿瘤，其死亡率及发病率呈逐年上升趋势，目前手术治疗是主要的治疗方式。微创外科技术的不断进步，极大地提升了结直肠癌手术的安全性和预后情况。在腹腔镜传统优势的基础上，达芬奇机器人向术者提供了高清晰度的三维图像并将手术视野放大10～20倍，增加了手术的可操控性、精准性和稳定性，并且可以通过计算机滤除手部震颤，同时机械臂具有极佳的灵活性，可以更加简单地完成各种精细及复杂的手术操作。

结直肠癌是全球第三大常见肿瘤性疾病，同时也是常见的肿瘤相关致死癌症。外科手术是根治结直肠癌的主要治疗手段[1]，包括开腹手术、腹腔镜手术、机器人手术等。腹腔镜手术可最大限度地减少对周围组织和器官的手术损伤，同时完整地切除肿瘤，且术后并发症发生率较低，目前广泛应用于结直肠癌根治术，但当前结直肠癌外科手术所需的区域淋巴结清扫以及消化道重建等复杂操作在传统腹腔镜手术下难以完成。从2002年起，我国逐步引入机器人技术以克服腹腔镜手术过程中遇到的技术难题，可使手术医师能够更轻松地进行具有挑战性的操作，即使病灶集中在较深和狭窄的区域(例如骨盆或脾弯曲)，仍可提供较好的解剖平面。目前临床上主要有达芬奇Si和达芬奇Xi两套机器人系统。本文就目前机器人手术系统治疗结直肠癌的研究进展进行综述。

1 手术机器人简介

机器人最初于20世纪80年代投入医疗系统。1999年Intutive Surgical推出第一代达芬奇系统，并在2000年成为首个批准在手术室使用的机器人。随后于2006年、2009年和2014年分别推出第2代达芬奇S系统、第3代达芬奇Si系统和第4代达芬奇Xi系统，但目前世界范围内仍以第3代系统的应用最为广泛。

手术机器人系统主要包括3个部分：医师操控台、臂和器械组成的移动系统以及视频成像平台。与传统腹腔镜相比，手术机器人具有以下特点：(1)仿真手腕可在7个自由度控制，540°灵活旋转，使得手术操作更精细；(2)可提供3D高清立体图像，手术视野清晰、真实，放大倍数可提供清晰的血管和神经纤维视图，可更安全地分离血管、快速控制出血并最大限度地减少出血；(3)手术者可远离手术台进行操作，手术过程舒适自如；(4)机器人可智能过滤术者手部的不自主颤动、等比缩小操作者大幅度动作等，有助于将内脏器官穿孔和伤口感染风险降至最低。同时可以避免团队配合中出现的失误，减少培训时间并缩短学习曲线，更为高效。但是机器人手术系统同样存在缺陷，如费用昂贵、缺乏真实触觉及力反馈、电子通讯易受干扰导致信号传输异常等。目前第四代达芬奇Xi系统主要采用 “4个微创手术刀”结构，使手术范围扩大，利于主刀探查其他部位情况，在较复杂且涉及多个平面的手术中更具优势。

2 机器人辅助腹腔镜手术

在腹腔镜手术中联合机器人技术可以有效解决传统腹腔镜手术的局限性，如灵巧性有限、二维的视野及手眼协调不自然等问题。尽管目前有许多观察性研究报道了机器人辅助腹腔镜用于结直肠癌根治术中的安全性和可行性，但是仅有少数学者最终认为其优于常规腹腔镜结直肠癌根治术[2-6]。一项基于5篇观察性研究的Meta分析结果提示，机器人辅助腹腔镜结直肠癌根治术与常规腹腔镜结直肠癌根治术术后生存率差异无统计学意义[6]。另一项基于4篇随机对照试验研究的Meta分析认为机器人辅助腹腔镜结直肠癌根治术是安全有效的，但并未证实其优于常规腹腔镜手术[7]。因此Ng等[8]基于目前所发表的随机对照试验研究，发表了一篇Meta分析结果，提示与常规腹腔镜手术相比，机器人辅助腹腔镜治疗结直肠癌可使患者术后生存获益，但是手术时间明显延长。 目前所发表的Meta分析及系统性评价的证据仍较少，因此机器人辅助腹腔镜结直肠癌根治术的临床疗效仍需证据等级更高的随机对照研究验证。

3 机器人在结肠癌手术中的应用

传统腹腔镜下结直肠癌根治术已成为标准手术方案，Weber等[9]于2002年首次报道机器人手术系统用于结肠癌的治疗，研究显示机器人结肠癌手术是安全可行的[10-11]。有研究指出，机器人手术组术中出血量少于腹腔镜组[12]，但是术后胃肠道功能及并发症发生率方面，机器人组和腹腔镜组无明显差异[13]。 目前对于机器人结肠癌手术清扫淋巴结是否优于腹腔镜手术有待进一步研究。Lujan等[13]在一项研究中认为机器人乙状结肠癌手术组清扫淋巴结数目与腹腔镜组无明显差异，而机器人组和腹腔镜组术后并发症发生率无明显差异，且机器人组手术时间长于腹腔镜组。同时Duan等[11]通过Meta分析发现机器人组较腹腔镜组在淋巴结清扫方面无明显优势。

有研究指出，机器人结肠癌手术组中转开腹率低于腹腔镜组[11，14]，但是Casillas等[15]将344名结肠癌患者纳入研究，其中机器人组144名，腹腔镜组200名，发现机器人组和腹腔镜组中转开腹率无明显差异。结肠癌根治术的中转开腹率可能与患者自身情况、解剖学变异、术者的经验等方面有关，机器人手术在此方面尚无定论。

尽管目前机器人辅助的结肠癌切除术多为探索性的，但其有效性和安全性已得到肯定。然而机器人手术在治疗结肠癌的应用中仍然较少，主要是相比于机器人手术，腹腔镜结肠癌手术相对简单易行，同时美国国立综合癌症网络将其列为推荐术式之一，但由于机器人自身存在费用高等缺陷，导致其无法在临床上广泛应用于结肠癌的治疗。

4 机器人在直肠癌手术中的应用

随着外科器械的发展及微创理念的普及，机器人手术的技术特点，决定了其在细小狭窄空间(如骨盆内)能完成精细灵活的操作，而腹腔镜手术具备较长的学习曲线及相对高的学习难度，故机器人在直肠癌手术中的应用逐渐普及。

机器人手术时间的长短并非取决于机器人本身，主要取决于手术技巧纯熟度及路径的选择[16]。Yamaguchi等[6]比较203例机器人直肠癌手术患者和239例腹腔镜直肠癌手术患者的手术指标，结果显示机器人组术中出血量(15.4 mLvs. 39.1 mL，P<0.001)、住院时间(7.3 dvs.9.3 d，P<0.001)均少于腹腔镜组。

淋巴结清扫数目、环周切缘是影响直肠癌患者预后的重要因素之一，D′Annibale等[17]和Ghezzi等[18]研究发现，机器人手术组和腹腔镜手术组的淋巴结清扫无明显差异，且术后5年生存率亦无明显差异。目前关于机器人行直肠癌根治术后长期生存的研究较少，仍需进一步的随机对照研究。

5 机器人在结直肠癌肝转移手术中的应用

结直肠癌肝转移患者的最佳手术治疗时机目前仍具有争议，切除范围及治疗的时间因患者基础特征及各临床中心的手术经验而异。至于同步行结直肠癌及肝转移灶切除，由于麻醉和失血相关的并发症和死亡率较高，目前该手术方式并没有普及。同时，由于微创同步肿瘤切除术的技术问题尚未得到解决，其普及率更低。

流行病学研究发现20%～40%的结直肠癌患者在首次诊断时已出现转移，而仅有6%的结直肠癌肝转移患者存活时间超过5年。但有文献报道可切除肝转移的患者5年生存率为25%～40%，对于此类患者已经提出了不同的手术策略及治疗方式[19]。近年来有研究比较同步切除术及分阶段切除术治疗结直肠癌肝转移患者的临床疗效，结果提示两组患者术后并发症发生率及生存率无明显差异[20]。此外，针对结直肠癌肝转移进行同步微创手术的各种非随机对照试验显示了其可行性和安全性，但是该微创手术主要是腹腔镜下结直肠癌及肝转移灶同步切除术[21-23]。此外，由于机器人手术系统技术不断成熟，机器人手术一定程度上可以克服同步结直肠癌及肝转移灶切除术的一些技术缺陷，临床上已将其作为腹腔镜手术的替代方法。Dwyer等[19]回顾性研究了66名Ⅳ期结直肠癌肝转移患者，结果提示机器人结直肠癌及肝转移灶同步切除有助于降低术中输血量，可使术后并发症发生率降低并且可使此类患者生存获益。由于此观点目前仍存在争议，未来仍需证据级别更高的随机对照研究来验证。

6 机器人结直肠癌手术在我国的应用

机器人手术在欧美国家较为普及，我国机器人手术的临床应用起步较晚，高昂的费用是制约机器人手术普及的决定性因素之一，而研发国产机器人是降低手术成本的有效途径。易波等[24]运用国产机器人“妙手S”行右半结肠癌根治术，患者恢复良好并于7 d后顺利出院。目前国产手术机器人的临床应用处于起步阶段，器械仍有待改良设计和深度研发。在多学科团队努力下，中国学者利用机器人优势开展结直肠癌原发病灶和肝转移灶同期切除术，结果显示机器人结直肠癌及肝转移灶同步切除术术中出血量少，术后胃肠道功能恢复快，可使患者生存获益[25]。目前国内相继成立了手术示范中心和学术协会，旨在规范医师培训并建立指南共识，促进机器人手术在结直肠外科治疗中的发展。

7 现状与展望

7.1 手术残端和吻合口情况评估 吻合口漏是术后严重的并发症之一，造成造口局部严重感染甚至全身严重感染，这类患者常常需要重新手术，严重影响患者生存质量。临床上常以造口颜色、伤口渗血情况和患者脉搏、心率改变来评估吻合口血流情况，具有明显缺陷性。机器人可通过静脉注射吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)同时通过近红外线显示手术残端或吻合口血液灌注情况[26]。一项研究报道术中采用ICG及近红外线荧光技术，术后有6%的患者发生吻合口漏，而未采用该技术的患者中有18%发生吻合口漏[27]。

7.2 前哨淋巴结评估 流行病学研究提示，Ⅰ期及Ⅱ期结直肠癌患者中有30%发生了局部淋巴结或远处脏器转移。淋巴结转移的患者预后差且复发率较高，目前关于结直肠癌前哨淋巴结的作用机制尚未清晰[28]。在机器人结直肠癌根治术中静脉注射ICG同时进行实时淋巴结显像，可以更好地指导术者进行淋巴结清扫[27]。

7.3 机器人辅助超声探针 为了更准确地对结直肠癌进行分期，提出了机器人辅助超声探针。该探针由术者操控传感器，由于腕部机械臂灵活的移动度，可以到达狭窄和深处的腹部区域，可通过TilePro软件在操控台屏幕上实时传输超声图像，并且可以准确评估，而术者眼睛不需要离开手术区域[29]。

机器人系统行结直肠癌手术是安全可行的，并且在世界范围内得到广泛认可。但是机器人机械臂活动范围有限、高昂的费用和机器人触觉缺失仍是目前需改善的问题。此外，仍需证据级别较高的前瞻性随机对照研究来明确机器人手术的优势。随着人工智能机器人的不断更新改进，机器人手术有望成为结直肠癌手术的新潮流。