达芬奇机器人在直肠癌手术中的应用进展

姜洞彬，李梁和，程海玉，徐伟，张建栋，陈忠胜，杨勤，詹玮

(1.贵州医科大学 a.外科学教研室，b.病理生理学教研室，贵阳 550004； 2.贵州医科大学附属肿瘤医院胃肠外科，贵阳 550000；3.贵州医科大学附属医院肛肠外科，贵阳 550004)

直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤，发病率和病死率呈逐年上升趋势，且男性略高于女性，发病年龄趋于低龄化[1]；最主要的治疗方式为根治性手术切除，手术切除适应证为早、中期直肠癌，预后较好，可以获得较长的生存时间[2-3]。低位直肠癌的发病位置距离肛缘不足8 cm，位于盆腔深处，与周围组织关系密切，机器人手术可有效克服盆腔狭小等问题，与腹腔镜临床疗效类似[4]。1997年机器人首次被应用于胆囊切除，1998年美国Intuitive Surgical公司成功研制出达芬奇(Da Vinci)系统，成为机器人手术史上的重要里程碑；随后，Da Vinci系统相继通过了欧洲共同体市场认证和美国食品药品管理局市场认证，批准机器人手术系统可应用于成人和儿童相关疾病的治疗。机器人手术治疗外科疾病已在许多国家、地区开展，安全性和可行性已得到证实[5]。最新调查指出，截至2020年末，国内陆续发展超过80家机器人手术中心，已有170余台Da Vinci机器人投入使用，机器人手术数量持续递增，其中多数病例源自我国一、二线较发达城市[6]。自2006年Da Vinci系统首次应用于肛肠外科以来，全国共完成以直肠癌根治术为代表的手术1.3万余例，且手术例数不断增加，但机器人手术治疗直肠癌在国内三甲医院仍未得到广泛推广，其相较传统腹腔镜手术的具体优缺点也需大量数据佐证。现就Da Vinci机器人在直肠癌手术中的应用进展进行阐述。

1 Da Vinci机器人的一般特征

1.1机器人手术系统的组成 随着科技的不断进步，Da Vinci机器人手术系统更新较快，第一代Da Vinci系统已被第四代Da Vinci Xi系统所替代；Da Vinci Xi系统主要由床旁机械臂系统、成像系统、外科医师控制台三部分组成。床旁机械臂系统是手术操作的核心，替代医师双手直接对患者实施手术，有7条可实现540°自由旋转功能的可交互式“机械臂”和“镜头臂”[7]。外科医师控制台为Da Vinci机器人系统的控制中心，外科医师通过控制台的两个主控制器和脚踏板间接操纵机械臂和内镜以实施手术，内镜拍摄的图像反馈到成像系统上，术者可以更直观地观察到三维立体高清手术视野，并可根据手术需要来缩放手术视野，使手术视野充分显露出来，术者则通过视觉和三维立体思维相结合的方式完成机器人的模拟手术。

1.2机器人手术适应证 只有合理地把握治疗适应证，选择相对符合的患者才能获得最佳的治疗效果。Da Vinci机器人手术适应证与传统腹腔镜手术类似，除心、肝、肺、肾等重要脏器功能不全而不能耐手术或麻醉者以及腹膜广泛转移、远处器官转移者外，应严格遵循全直肠系膜切除(total mesorectal excision，TME)原则，即切除足够的组织，使肿瘤组织无残留和淋巴结进行彻底清扫等。机器人手术可做到与腹腔镜手术一样的切除标准。直肠癌的分期是决定手术方式、切除范围和淋巴结清扫等的重要因素，可借助影像学等检查进行术前分期[8]。

1.3机器人手术入路选择 机器人操作优势联合经肛入路TME及自然孔道取出标本相结合的理念衍生出多种术式，主要分为经腹和经肛两种入路，均遵循肿瘤学及功能预后的最适情况，包括系膜完整切除、合理的肠管切除范围、避免肿瘤细胞术中扩散、排尿功能和控粪能力的恢复等[9]。

2 Da Vinci机器人的临床疗效及应用

目前直肠癌的治疗以手术为主，并采取化疗、放疗或转化治疗的综合治疗模式，研究证实正确实施TME可减少盆腔复发，延长患者生存期，并通过保留神经以保证术后恢复和泌尿功能[10]。腹腔镜在高度复杂病例中的应用仍具有挑战性，尤其是针对中、低位直肠癌[11]。在智能化时代，机器人手术治疗直肠外科疾病成为一项新技术，但与腹腔镜相比的相对优势有待进一步探讨。

2.1克服视野障碍 机器人直肠癌根治性切除术，以第四代Da Vinci Xi系统为例，观察孔通过12 mm Trocar置于脐右上方3～4 cm，连接观察孔与内镜臂，540°旋转器械配合可放大15倍的高清三维视野以克服盆腔的“相对死角”，即骨盆狭窄相关的技术困难，在低位/超低位直肠癌根治术上体验感最佳；此外，机器人手术具有独特的移动缩减功能，即医师移动操纵杆5 mm等同于患者体内机械末端移动1 mm，这种移动比例反馈可大大提高手术的精准性和可视性。有学者认为腹腔镜直肠切除术可避免肿瘤进展的外科损伤，保留肿瘤学结果，有利于术后早期恢复，其肿瘤相关结果和临床远期疗效亦获得循证医学强有力的支持[12]；然而，传统腹腔镜手术方式对患者术后的某些正常功能(如排尿、排便、性功能)影响较大，主要原因在于腹腔镜直肠切除术在盆腔清除术的技术上要求较高，允许误差较小，平面二维图像加上直杆器械以及人为外在因素干预必然会增加手术障碍；机器人或机器人辅助腹腔镜手术由于仪器的灵巧性和可视化能力提高使外科医师可以单独操作设备，从而实现控制程度最大化，以消除视野盲区为重点，最大限度地解决手术技术难题，在骨盆等狭小空间实施手术时最为明显[13-14]。

2.2降低中转开腹率 腹腔镜直肠手术所面临的问题是中转开腹率较高，而Da Vinci机器人可明显降低手术中转开腹率。需要中转开腹的情况主要包括：①腹腔广泛粘连，腹腔镜入镜困难，术区暴露不充分；②探查发现肿瘤与周围组织粘连；③腹内脏器突发或误触引起出血，无法及时止血或术区模糊不清；④术者经验不足等。机器人通过机械臂的精准性可减少术中出血量和降低创伤程度，同时配合三维成像系统在处理腹腔粘连时也优于传统腹腔镜，攻克腹腔镜手术器械无法到达的目标区域，在一定程度上减少中转开腹的发生。Jayne等[15]分析了471例接受直肠癌手术患者的临床资料，其中237例患者接受机器人辅助手术，234例患者接受常规的腹腔镜手术，结果显示，腹腔镜组中转开腹28例、机器人组19例，表明机器人辅助手术治疗的中转开腹率低于传统腹腔镜。Hu等[16]的研究结果与上述研究相符，不同的是机器人组患者年龄较大且术前接受了化疗、放疗等辅助治疗，但无论是否调整上述高龄及术前辅助治疗等研究资料的选择倾向，均同样支持机器人手术可降低术中中转开腹率的结论。为探讨机器人辅助手术相对于腹腔镜手术的临床益处，Huang等[17]系统回顾分析了两种手术方式的中转开腹手术风险和直肠癌手术肿瘤学结果，研究显示腹腔镜手术和机器人手术的中转开腹率分别为11.89%(49/412)和5.72%(23/402)，进一步证实了机器人手术在中转开腹率方面优于腹腔镜手术的观点。有研究分析了增加外科医师腹腔镜手术经验对机器人手术和腹腔镜手术中转开腹率的影响，结果发现随着机器人手术例数增加，中转开腹率呈下降趋势[18]。一项对接受微创手术的直肠癌患者的大规模回顾性分析结果显示，与腹腔镜手术相比，机器人手术中转开腹率的转化风险更低，这一效应在肥胖患者的亚组分析中同样得到证实，两种手术也均需要具有扎实解剖知识和丰富经验的微创外科医师进行[19-20]。

2.3增加安全可行性 自21世纪以来，机器人已被用于直肠手术切除，Da Vinci手术系统是专门为弥补腹腔镜手术器械的技术局限性而研发[21]。任何外科手术都要达到在治疗疾病的同时确保其安全性及可行性，并尽可能降低对周围组织的损伤风险，Da Vinci机器人可避免术中破坏正常组织及躲避血管以减少术中出血量等[22]。Da Vinci机器人系统行标准化手术方法，直肠癌手术过程类似于腹腔镜手术，两种术式术后淋巴结清扫情况也无差别，肿瘤下缘位于远端并有迹象表明肿瘤侵入固有肌层以外(即临床分期T3/T4,任意N)时均需考虑清扫盆腔外侧淋巴结[23]。Tsukamoto等[24]研究发现，50例行机器人手术治疗的直肠癌患者均获得病理完全切除，术中无器官损害，术后无死亡病例。Chen等[25]通过文献回顾分析等方法评估了机器人辅助和腹腔镜直肠癌切除术的临床疗效，结果显示，两种手术方案具备一致的安全可行性，且机器人手术的创伤较小、出血量更少，与腹腔镜TME手术一样，机器人手术可能是一种有效的替代和补充方法。Han等[26]回顾性分析了999例直肠癌患者的临床资料，其中机器人辅助手术495例，腹腔镜手术504例，结果发现两组围手术期死亡率、并发症发生率比较差异无统计学意义，机器人手术对神经、血管组织等的保护作用主要体现在患者术后勃起功能障碍发生率较低及术后疼痛分级较低，即机器人手术安全可行性优于腹腔镜手术。

2.4提高患者术后生活质量 以术后进食时间、排气排便时间、住院时间、泌尿生殖功能恢复等来反映患者术后生活质量，腹腔镜TME术后因盆腔自主神经损伤等造成消化系统及泌尿生殖功能恢复迟缓，直肠癌患者术后生活质量受到极大影响。Kim等[27]对比了机器人辅助手术与腹腔镜手术在中、低位直肠癌中的TME质量和术后结果，结果显示，与腹腔镜手术组相比，机器人组自主性方面表现更好，主要体现在术后12个月的性功能优于腹腔镜组；其次，机器人组保留了自主神经更益于术后胃肠道及泌尿功能的恢复，明显缩短患者住院时间。李来元等[28]和Kowalewski等[29]研究同样支持机器人手术治疗直肠癌可以缩短住院时间、提升术后生活质量等观点。Duan等[30]进行的Meta分析结果显示，机器人组直肠癌术后患者的术后生活质量优于腹腔镜组，但其保留自主神经方面是否优于腹腔镜组有待更多数据的支持。有研究表明，保留邓氏筋膜全直肠系膜切除术可在保证肿瘤根治性切除的同时扩大盆底空间，降低手术难度系数，保护自主神经及直肠筋膜前方的完整性，且机器人组与腹腔镜组泌尿及勃起功能、住院时间比较差异无统计学意义，但机器人组患者术后流质饮食时间、排气排便时间早于腹腔镜组，机器人组术后胃肠道功能恢复更快[31]。总之，机器人手术通过自主神经保护更有利于恢复患者术后消化功能和泌尿生殖功能，缩短住院时间。

2.5相对降低术后并发症发生率 患者术后吻合口破裂、继发性肠梗阻、感染、腹腔脓肿和术后复发等是直肠癌根治术后关注的重点，其与肿瘤精准分离、切除并缝合、绝对无菌条件和术后护理等密切相关。机器人的高稳定性及可视化可使肿瘤组织在完整切除后加强肠管背侧的肠-肠断端吻合，以降低术后吻合口破裂发生率及术后复发率。腹腔镜直肠癌手术时，术者和助手手术站立位置紧密，造成器械传递过程中可能引起术区的间接污染，而在机器人根治术中人为干预较少，医师控制台及术区的隔离可大大减少术后肠粘连、感染等风险的发生。Luo等[32]纳入5项研究进行荟萃分析，结果显示，机器人组与腹腔镜组术后吻合口破裂、继发肠梗阻、感染、腹腔脓肿和死亡率比较差异无统计学意义。Tolstrup等[33]研究显示，采用机器人手术的直肠癌患者手术过程中需要的止痛药物用量少于腹腔镜手术患者，且两组术后止痛药物用量和数字评分量表评分比较差异无统计学意义。Sun等[34]研究发现，与腹腔镜手术相比，机器人辅助手术的术后吻合口破裂及术后感染等并发症发生率未明显降低。Lightner等[35]发现，腹腔镜组和机器人组浅表性术后感染发生率比较差异无统计学意义，但腹腔镜组盆腔脓肿/脓毒症发生率高于机器人组。机器人手术系统在术后恢复中存在潜在优势，而在直肠癌患者的肿瘤学结果和术后并发症方面机器人方法是否优于腹腔镜仍存在争议。

2.6缩短手术医师学习周期 机器人作为智能时代的产物，可大大减少医师学习操作曲线及疲劳度，独立的医师操作台，使手术变得“相对简易”，缩短了医师成长时间。机器人系统学习曲线分为两个方面：①系统操作流程，如手术器械臂对接和操作台操作等；②手术过程，需要丰富解剖知识，以正确识别肠管及毗邻血管、神经等。随着Da Vinci机器人手术技术的不断开展，培训一批新晋医师专门从事机器人手术技术，不需要腹腔镜手术经验来适应机器人手术系统，这会大大缩短医师成长学习曲线[36-37]。有学者指出，Da Vinci Xi系统的出现，弥补了历代Da Vinci手术系统的不足，新Xi系统可简化术者操作流程，明显缩短医师学习曲线[38]。目前机器人手术系统已攻克了腹腔镜手术的部分缺点[39]。有研究指出，机器人和腹腔镜手术治疗直肠癌的长期生存率相当，但需要更具前瞻性、更长随访时间的随机试验对比两种手术患者的长期预后情况[40]。

3 Da Vinci机器人手术治疗直肠癌存在的问题

3.1成本增加 机器人手术的费用约是腹腔镜手术的2.34倍，其外科耗材的总成本较高[41]。研究显示，机器人直肠癌手术的总费用约为腹腔镜的1.46倍，患者自付部分约为腹腔镜的3倍[42]，大部分患者因经济问题而无力承担机器人手术治疗费用，较高的手术成本影响机器人手术的推广应用。机器人手术总费用和患者的自付费用高于腹腔镜手术，两种术式术后短期疗效也未见显著差异，故机器人手术的“术后效益”未得到根本证实。Simianu等[43]对比了机器人和腹腔镜手术的1年成本和术后生活质量的差异，结果显示，与腹腔镜手术相比，机器人手术费用每例增加745美元，只有降低机器人一次性器械成本及缩短手术时间或术后并发症发生率低于5%，机器人手术的“术后效益”才等同于腹腔镜手术。

3.2手术时间延长 机器人体积庞大且活动范围有限，机械臂的安装对接过程非常耗时，机器人组总手术时间长于腹腔镜组，时间差异主要体现在设备对接上，而在熟练团队，经腹入路设备对接及拆机时间分别为10、5 min[44]，故手术时间延长并不是绝对的，熟练安装器械可明显缩短机器人手术时间。围手术期需调整摄像机时，必须先中断手术流程，然后恢复手术，有时为避免手术的连续性被打断，会选择非最佳视角，如果利用自动化手术视野摄像机，可减少术者工作量和压力，并得到最佳视野[45]。另外，由于术中紧急出血需要开放性转换，机器人机械臂可能难以迅速移除，机械臂之间的碰撞是进行直肠癌手术的另一困难[46]。

3.3触觉反馈丧失 术中钳夹肠管时丧失触觉反馈，仅凭视觉和经验来操作，减少了术者对组织张力、弹性、质地等解剖层次变化的感知，缝线上的组织张力亦需要从视觉信息中采集，增加了穿孔和受伤的风险，亦可能导致肿瘤播散[38,47]。有学者指出，机器人经肛入路TME存在肿瘤学技术欠缺，主要在于肠系膜切除不完整、牺牲正常肠管、肿瘤细胞扩散，但这不排除入路选择偏差和缺少触觉反馈等原因[9]。腹腔镜手术在探查肿瘤时可通过直杆器械间接感知肿块硬度、组织张力等，而机器人手术术者缺乏对肿物质地的探索，这是机器人最先要解决的障碍，也是应用机器人手术的主要不足之处。

4 小 结

目前许多地区已开展机器人直肠癌手术，其术后疗效与腹腔镜类似，因机器人独特的性质使其更占优势。此外，机器人存在触觉丧失、价格昂贵、体积大等问题，亦需要更多的医疗数据和临床试验证明机器人在直肠癌应用中的远期疗效。伴随Da Vinci机器人系统的更迭，已陆续研发出手术模拟器、双控制台、扬声器等新系统弥补触感丧失并改善医务人员沟通，可进一步提高安全性及手术效率[47-48]。Da Vinci机器人手术系统可能成为肛肠外科手术治疗的首选。在5G时代，飞快的传输速度使远程医疗得到发展，减缓延迟实现跨空间、地域的远程操作，利于基础医疗的发展以及打破医师资源分配不均，使患者获得优质的术式和最佳的临床疗效。