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什么是机器人微创心脏手术.doc 什么是机器人微创心脏手术 发表时间:2010-05-28发表者:杨明 (访问人次:214) 引 言 随微创技术的发展，正中开胸心脏直视手术越来越被各种微创术式所替代。医用机器人da Vinci手术系统的应用，能使外科医师在尽可能的微创条件下完成复杂的心脏直视手术，成 为心血管微创外科的典型代表和发展方向。 20世纪90年代，随着微创外科的新起和发展，机器人手术的概念第一次被引进心脏外科领域。1997年，法国的卡本特教授在早期的机器人手术系统辅助下进行了首例二尖瓣成形手术;1998年世界上第一例机器人辅助下的冠状动脉搭桥手术完成，随后又成功的进行了全机器人操作下的冠状动脉搭桥手术;2001 年出现了全机器人下二尖瓣成形手术;同年有部分心脏中心开始陆续开展全机器人房间隔缺损修补和房颤消融手术。目前世界上只有少数几 个心脏中心可以展全机器人下心脏手术。 一、医用机器人系统的发展简史 20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一是微创外科的形成与发展，腔镜技术是其典型代表。这种手术与传统的打开式手术相比，具有创伤、瘢痕小，恢复快等特点。但以目前的实践来看，腔镜技术也存在着一些显著的缺陷，主要表现为协调性和灵活性较差，精细解剖困难，很难完成准确、安全特殊操作，器械操作难度大，不能满足目前临床治疗的需要。 克服腔镜技术缺陷和追求更完美的微创手术成为机器人手术系统的发展动力。 医疗外科机器人系统的研究和开发引起了西方许多发达国家如美国、意大利、日本等国政府和学术界的极大关注，并投入了大量的人力和财力。1994年美国的Computer Motion公司研制了第一台协助微创手术的内窥镜自动定位系统，取名伊索(Aesop)。虽然该系统只是一只“扶镜”的电子机械手，却迈出了机器人手术系统研制的关键一步。在手术机器人系统方面取得突破性进展的应首推美国的Intuitive Surgical公司。1999年1月由Intuitive Surgical公司制造的“达芬奇”(da,Vinci)机器人手术系统获得欧洲CE市场认证，标志着世界第一台真正的手术机器人的诞生;2000年7月11日通过了美国FDA市场认证后，“达芬奇”成为世界上首套可以正式在手术室中使用的机器人手术系统，并主要用于腹腔手术中。该系统可以使医生从1厘米的切口进入病人体内进行手术。由于心血管手术的复杂和危险 性，机器人手术系统应成功应用心脏手术具里程碑的意义。 二、传统心脏手术的特点 心脏手术时，前正中开胸、体外循环下完成手术是最常用和传统的。因手术中需要纵行劈开胸骨，出血量大并破坏了胸廓的稳定性，术后患者疼痛较明显，甚至可能发生胸骨裂开、感染等并发症，延长了患者的恢复时间并极大的降低了患者的生活质量，这种潜在的手术风险使许多患者对接受心脏手术望而却步;此外正中开胸后手术切口瘢痕明显，对患者造成了一定程度的生理和心理负担，不能满足美容需求。在保证同样甚至更为优良的治疗效果的前提下，各种小切口的应用、非体外循环技术的创造、腔镜技术的发展为心脏外科领域注入了勃勃生机。近年来，在微创外科的理念和现代高科技推动下，出现了腔镜技术和尖端的自动控制、网络通讯和计算机技术的相结合，而创造出机器人外科的全新微创外科新时代。 三、机器人手术的优点 目前作为商品出售的手术机器人和使用最广泛的主要是由Intuitive Surgical公司公司制造的“达芬奇”机器人手术系统。该系统的手术设备分主要分为3 部分(1)手术医师操作的主控台(2)机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台;(3)三维成像视频影像平台。手术时需要两名针对“达芬奇”系统进行过专门训练的医生，主刀医生在控制台控制机器手臂的运作，另一名医生在病人旁协助。“达芬奇”系统是一种视频操纵系统，操作者与机器手臂间通过电路相连。医生控制台装有三维视觉系统和动作定标系统，医生手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中精确下来，并同步翻译给机器手臂。振动消除系统和动作定标系统保证了机械臂在狭小的手术野内进行精确的操作。在3个机械手臂中，中间的手臂连接胸腔内镜，其通常包括2个平行的内镜以建立三维视图。手术野图像被放大10倍后以最佳的视觉效果在监视器上显示出来，左右两支机械手臂均安装有类似手腕关节的机械腕，可以灵活的控制末端的特制的手术器械。新一代的“达芬奇 S”(da Vinci S) 系统在原来的基础上发展出第四手臂，极大的方便手术造作中的暴露需要，并可采用广角镜头，视野扩 大，更方便胸腔内定位。 机器人系统有很多腔镜手术不具备的的优点，比如它具有三维的图像、机械臂有七个自由度、手术医师能舒适的坐在较远距离外操纵机器进行手术。机械臂增加了活动的自由度，大大的提高了手术医师的操作能力。此外，还能将控制柄的大幅度移动按照比例转换成患者体内的精细动作。恢复合适的眼手协调性和符合人体生态学的位置。它具有的三维视觉和深度知觉较传统的腔镜摄像系统有了很大的提高，不怕放射性物质和感染性疾病。此外，机器人系统使得一些原先手术医师在技术上很困难甚至几乎不可能的一些问题变得可能。所有的这些优点提高了图像的分辨率，结合自由度的提高和灵活性的增强，将极大的提高手术医师对分离 解剖组织的鉴别能力。 机械臂增加了活动的自由度，大大提高了手术医生的操作能力，保证了高难度动作的完成并增加了手术可覆盖范围。但触觉反馈体系的缺陷是机器人手术的一大缺陷，使术者只能通过视觉信息反馈弥补触觉反馈的不足，对术者的外科技能提出了更高的要求，必须经过专业的 和对操作的熟悉过程，并能及时、有效的处理手术过程中可能的机械障碍。 四、国内全机器人心脏手术开展情况 在机器人进入外科治疗领域的同时，机器人本身也在经历不断改良进化的过程。目前最先进的手术机器人系统为“达芬奇 S”系统。利用该系统行心脏外科手术可最大程度地减少常规手术创伤，无需开胸便可完成各种先天性心脏病、瓣膜病、房颤、冠心病、心包疾病、纵隔肿瘤等疾病的外科治疗。目前开展较多手术包括房间隔缺损修补、左房粘液瘤切除、二尖瓣成形及置换和冠状动脉旁路移植术。特别是全机器人心脏跳动下冠状动脉旁路移植术，避免了常规手术切口创伤和体外循环，最大限度的减小了创伤。而且，随着技术的不断进步，适合采用机器人手术的病种将进一步扩展。机器人手术还具有手术稳定性很强的特点，手术切口很小，创伤小，引起的疼痛感轻微，术后恢复快，术后起床、活动早，出血、纵隔感染等并发症明显减少，术后监护和住院时间明显缩短，能很快恢复正常生活和工作，大大简化了 术后治疗，而且手术疤痕小，具有美容价值。 中国人民解放军总医院心血管外科于2007年初引进了世界上最先进的微创心脏外科手术系统—“达芬奇 S”全机器人手术系，并建立了中国第一个全机器人心脏外科的技术团队。他们在世界上为数不多的开展机器人心脏手术的美国心脏外科中心进行了较长期的考察以及技术训练和学术交流，获得了使用“达芬奇 S”机器人心脏手术系统的资格证书。自2007年1月以来，解放军总医院已完成全机器人心脏手术62余例，病种包括:冠状动脉旁路移植(心脏不停跳下)、房间隔缺损修补、二尖瓣成形、胸廓内动脉游离(单侧和双侧)、左房粘液瘤摘除、纵隔肿瘤切除等,所有患者均顺利恢复，无并发症发生。术后疼痛轻微，术后在监护室时间由常规的2,3天缩短为1天，第一天即可下床活动，出血量、住院时间、术后恢复等指标明显优于常规心脏开胸手术，受到了患者的一致肯定。特别是良好的美容效 果——无常规手术切口瘢痕而备受好评。 目前全世界只有几个心脏外科中心能够开展此类机器人心脏手术，国内尚无其它医院拥有该系统开展此类手术。解放军总医院完成的手术量和手术种类目前在亚洲处于最高水平。也标志着中国微创心脏外科水平达到世界先进水平，中央电视台新闻联播等多家媒体对此进行了 报道，在国内引起了很大的反响。 五、全机器人手术的社会和经济价值展望 医疗外科机器人系统的研究和开发引起了西方许多发达国家政府和学术界的极大关注，并投入了大量的人力和财力。以医疗外科机器人系统的研究为基础发展起来的医疗电子设备的产值在过去几年以每年10%的速度增长,大于工业方面的增长速度。预计医用机器人在今后五年内还会以每年20% , 40%的速度增长。各国政府不仅希望医疗外科机器人系统的研究能为疾病的治疗带来方便，产生良好的社会效益，更希望医疗外科机器人的系统研究能生成一个新的经济增长点，获得良好的经济效益。机器人技术的快速进展使得远程手术成为可能,将医疗外科机器人和远程医疗相结合,可以允许医生通过网络远程遥操作机器人,为处于异地的病人进行手术。远程遥控心脏手术在经验丰富的外科医生和病人之间建立起全新的联系，使病人在原地、原医院即可接受远地专家的会诊及其治疗与护理，从而节约医生和病人大量的时间和金钱。在一定程度上遏制持续上涨的医疗费用、加强了医生之间的技术交流和学习，并实现医疗资源的均衡分布。远程遥控心脏手术在战时有更大的使用价值，。 结束语 机器人心脏手术无疑是对传统心脏外科手术的一个挑战，它标志着人类也许就要跨进一个崭新的医学新时代，将要掀起继微创外科以来的又一次新技术革命的浪潮。现代高科技的不断飞跃发展，计算机技术、精密机械技术、远程通讯技术和现代医学知识的结合，将开创一个机器人心脏外科的新世纪。可以认为，它带来的不仅是医学外科技术上的飞跃，而且是医学 伦理学和人类社会观念的巨变。