318 临床小儿外科杂志 2016 年 8 月第 15 卷第 4 期 JournalofClinicalPediatricSurgery,August2016,Vol.15,No.4 院实施的达芬奇手术 20 例, 其中 9 例胃底折叠术,5 例肾盂成形术,2 例胆总管囊肿切除术,2 例部分食管切除

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黄承赞贺
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317 专家笔谈机器人在小儿外科手术中的应用及争议杨 1 振 1,2 黄格元机器人手术系统的历史追溯到 20 世纪 90 年代 1994 年美国 ComputerMotion 公司研制了第 1 台协助微创手术的内窥镜自动定位系统, 取名伊索 (Aesop), 此后又生产出宙斯 (Zeus) 机器人手术系统, 于 2000 年获得美国 FDA 市场认证后应用于临床同样来自美国的

1 317 专家笔谈机器人在小儿外科手术中的应用及争议杨 1 振 1,2 黄格元机器人手术系统的历史追溯到 20 世纪 90 年代 1994 年美国 ComputerMotion 公司研制了第 1 台协助微创手术的内窥镜自动定位系统, 取名伊索 (Aesop), 此后又生产出宙斯 (Zeus) 机器人手术系统, 于 2000 年获得美国 FDA 市场认证后应用于临床同样来自美国的 IntuitiveSurgical 公司通过研究远程操控技术 (Master SlaveTelemanipulator), 使得机器人手术系统的研究迈出了决定性的一步 2000 年 IntuitiveSurgjcal 公司制造的达芬奇 (da Vinci) 机器人手术系统通过了美国 FDA 市场认证后正式在手术室使用 [1] 2003 年美国 IntuitiveSur gical 公司收购了 ComputerMotion 公司目前市场上用于腹腔镜手术的机器人手术系统只有达芬奇手术机器人系统一应用概述达芬奇机器人手术系统由医生控制台床旁操作臂和视频系统三部分组成手术医生坐在控制台前, 通过使用控制手柄来操控手术器械和立体腔镜 ; 工作机械手臂可以完成手术操作达芬奇机器人的 3D 高清影像系统, 与腹腔镜相比, 手术系统图像更清晰, 为术者提供真实的术野,3D 手术视野, 且放大 10~15 倍, 利于术中辨认组织关系, 可准确进行组织定位 [2] 机器人手术操作更精细, 其手术器械仿真手腕可沿垂直轴 360 和水平轴 270 旋转, 可提供 7 个自由度的活动, 包括进退手腕旋转上下左右方向弯曲末端的抓握动作 [3] 具有手腕式灵活性的机械臂拓展了器械在有限术野及固定角度下的活动空间, 可以延伸到传统器械不能到达的区域同时机械臂能识别和过滤手部的颤抖信号, 提高了手术的精确性及安全性近年来, 机器人手术应用的范围和数量迅速扩大增长迄今全世界已装备了超过 3000 台达芬奇机器人, 主要集中在欧美国家在中国, 目前仅有 46 台达芬奇机器人外科手术系统投入临床使用, 其 doi: /j.isn 作者单位 :1, 香港大学深圳医院小儿外科 ( 广东省深圳市, );2, 香港大学李嘉诚医学院小儿外科 ( 中国香港,999077), E mail:kkywong@hku.hk 中香港地区 9 台 2007 年至 2013 年, 美国达芬奇系统手术数量迅速增长, 年手术量增加 5 倍以上, 达例, 总共手术数量超过 200 万例 [1] 二在小儿外科的应用近年来机器人系统凭借其在重建类手术中的独特优势, 得以在小儿外科领域顺利开展机器人手术已应用于许多小儿胃肠泌尿胸科手术 [4-8] ; 肾盂二次成形术 [9] 输尿管吻合术 [10] 膀胱输尿管反流 [3] 胆道闭锁 Kasai 手术 [4] 复杂肝胆异常 [11] 胆总管的囊肿切除 [12-14] 纵膈肿瘤 [15,16] [17] 肺叶切除等均有报道胃底折叠术和肾盂成形术是目前常用的两种术式 [4] 这些术式占儿童机器人手术总量的 46% [4] 2000 年 7 月第 1 次报道机器人胃底折叠术 2 例 [18,19] ;2002 年 Getman 报道第 1 例机器人肾盂成形术 (RP 手术 ) [20] 最近的荟萃分析结果显示两个术式优势相当或略优于替代技术 [21,22] 2014 年 Thomas P. Cundy [21] 完成荟萃分析确定机器人和传统腹腔镜胃底折叠术短期临床结果之间没有显著差异分析内容包括 : 手术中转率住院时间术后并发症和总手术操作时间, 同时也表明机器人手术费用更高, 术后镇痛要求与常规腹腔镜手术相当或低于常规腹腔镜手术肾盂成形术开放手术是治疗肾盂输尿管梗阻的金标准, 达 97% 的成功率 [23,24] 机器人腹腔镜肾盂成形术已被证明是同样有效的治疗方法, 成功率 90% ~95% [7,25,26] 随着手术经验和仪器的发展, 机器人肾盂成形术可以顺利完成, 且有较高的成功率 [27,28] [29] Subotic 等研究提示 :4 岁以下儿童接受腹腔镜肾盂成形术 20 例, 而同样 4 岁以下儿童接受机器人手术 19 例, 二者手术时间比较有统计学差异, 成 [30] 功率均为 100% Riachy 等回顾了 18 例 ( 平均年龄 8.1 岁 ) 腹腔镜肾盂成形术和 46 例 ( 平均年龄 8.8 岁 ) 机器人手术病例, 发现两种方法治疗 UPJO 均有效, 临床结果相似, 但机器人手术操作时间更短 ( 平均时间分别为 209min 和 298min,P=0.008) 香港大学玛丽医院于 2013 年回顾性分析了本

2 318 临床小儿外科杂志 2016 年 8 月第 15 卷第 4 期 JournalofClinicalPediatricSurgery,August2016,Vol.15,No.4 院实施的达芬奇手术 20 例, 其中 9 例胃底折叠术,5 例肾盂成形术,2 例胆总管囊肿切除术,2 例部分食管切除术,1 例输尿管膀胱再植术和 1 例可控性尿道改道术 [31] 其中 1 例胆总管囊肿中转开腹手术, 1 例食管狭窄行部分食管切除术经二次手术治愈胃底折叠术的平均手术时间为 201min, 肾盂成形术的平均手术时间为 204min 至目前为止, 共完成机器人手术超过 50 例我们认为机器人手术系统用于小儿外科是可行的但由于器械和设备的限制, 需要正确把握手术适应证, 提高手术技巧, 积累经验, 才能提高临床疗效另外, 笔者认为机器人手术在成人外科中应用广泛, 达到微创效果, 有伤口美观瘢痕小的优点, 但对于小儿外科这一点并不是优势成人腹腔镜镜头直径是 10mm, 器械直径是 5mm, 机器人镜头直径是 12mm 或 8mm, 器械直径是 8mm 或 5mm 而小儿外科腹腔镜镜头直径 5mm, 器械直径 3mm, 就伤口大小而言, 机器人手术不能成为小儿外科微创手术的标志三学习曲线传统腹腔镜技术由于其操作难度高, 学习曲线陡峭, 一定程度上限制了其在重建类手术中的应用与传统腹腔镜手术相比, 达芬奇机器人更易于操作, 可明显降低手术难度, 缩短学习曲线机器人手术是陡峭的学习曲线, 外科医生大致需要经过 37 名患者来克服学习曲线 [32] Sukumar [33] 研究显示, 完成微创手术的手术数量与更好的结果和更少的并发症相关 LucianPanait [34] 的研究表明, 腹腔镜操作技术训练不够娴熟, 反而给复杂的机器人操作提供了明显的好处新手对于复杂的技术比如腔内缝合, 在机器人手术系统上完成有显著的提高 [35] 相反, 腹腔镜技术熟练的参与者在完成简单操作时, 机器人系统的表现较传统腹腔镜操作差但有经验的腹腔镜手术者, 可以经过更短的适应过程而完成机器人手术的学习曲线最后, 学习者可以通过动物模型手术和规范的技术培训项目来帮助完成机器人手术的学习曲线四优势与劣势 ( 一 ) 操作过程中的问题 - 触觉反馈机器臂的安装及调整机器人手术操作系统, 手术医生坐在控制台前, 通过使用控制手柄来操控手术器械和立体腔镜, 工作机械手臂可以完成手术操作与传统腹腔镜手术相比, 机器人手术完全缺乏触觉反馈, 术中会出现因操作力度过大而导致缝线断裂的现象但许多外科医生觉得增强视觉辨认增加视觉反馈可弥补 [5] [36] Hagen 等发现腹腔镜经验丰富的术者在机器人平台上有很强的预测性腹腔镜外科医生可能更有经验来克服一些困难, 比如拉伸感和触觉反馈缺失在 3D 视野下对比邻关系的判断以及完成 [37] 视野之外的操作而 Chang 等研究表明, 腹腔镜外科医生需要注册这项新技术, 经过足够的训练, 可能会超过他们的腹腔镜技能机器人系统手术过程中, 首先要进行机械臂的安装, 这个过程消耗了一部分手术时间在手术中也会有相应的调整, 可能会反复拆卸安装机械臂另外, 机器人的摄像系统因为机械臂的限制, 不能像腹腔镜一样灵活如果要改变观察方向, 比如 : 从脐部放置摄像孔, 从向右上腹观察改为左下腹观察, 就要重新拆卸安装机械臂这个过程不仅耗时, 而且容易出现机械性故障而影响手术 ( 二 ) 操作空间的限制问题机器人手术过程, 机械臂的碰撞会影响手术进程, 甚至无法完成而改变手术方式因此, 推荐每个套管位置距离 8cm 以上, 机器人机械臂必须放置 5.62cm 以上的深度不难理解, 机器人手术在年龄越小的患者, 套管机器臂之间冲突的风险变得越大 Yeung 等认为没有办法在小于 64cm 3 的空间内完成机器人手术 [38] Finkelstein [39] 的研究表明 : 机器人手术患儿两髂前上棘距离 >13cm, 剑突耻骨距离 >15cm, 会明显减少机械臂的碰撞次数, 确保手术顺利完成, 降低机械故障的发生率 Finkelstein 认为这两个测量值可以作为是否适合做机器人手术的指标推荐的每个套管位置距离 8cm 以上, 因为给予气体后套管之间的距离会相应增长, 所以达芬奇外科系统套管之间最小 5~6cm 的距离是可以接受的 [40] 机器人机械臂必须放置 5.62cm 以上的深度才能达到可操作性为了欺骗这个长度, 他建议将病人加 1.5~2.0cm 的体外外套管针, 提供了一个额外的 1.5 ~2.0cm 的余量 [41] 尽管进行各种改进, 某些手术, 特别是新生儿胸外科仍然具有挑战性, 受到很大限制原因是肋骨的固定位置胸壁弹性较腹壁差, 儿童体重 3.0kg 以下肋间隙, 很难插入 8mm 套管针因此, 在小儿外科机器人手术, 特别设计和安排套管针的位置整个设备的小型化应该减少外部结构, 使机器人系统更适合低龄儿童, 甚至新生儿

3 319 ( 三 ) 高额费用机器人手术的一个明显缺点是机器人的初始购买高成本和持续的维护费用 [42] 在法国, 达芬奇机器人首次购买费用 [43] 计划使用 5 年, 每年约自 2010 年以来, 机器人的维护费用是每年年总共 814h 的机器人手术时间机器人外科手术固定成本每小时 516 在加利福尼亚大学欧文医学院小儿泌尿外科, 机器人肾盂成形术平均费用 5466 美元, 而开放手术约 2410 美元 [8] 手术数量越多, 可以分摊机器人系统的固定成 [44] 本, 才有可能实现盈利澳大利亚 Basto 等分析机器人前列腺切除术手术成本费用和手术数量之间的关系他们发现在公共医疗系统医院的机器人手术数量每年至少 140 例, 可以返回成本目前, 很少有儿科专科医院外科的机器人手术可以达到每年 140 例建议可以促进多医学中心多专科之间协作, 共同使用机器人系统这样才能增加机器人的工作时间, 最大程度发挥机器人系统的效益机器人技术开展的初期不可避免地存在技术专利化费用昂贵的问题, 但相信随着技术的普及, 手术费用会逐渐降低, 进而从高端化逐渐走向平民化所有的改进与更新都是从患者及外科医师的需求出发, 从而实现患者利益的最大化 ( 四 ) 团队配合在机器人手术过程中, 由于术者所处的操作台与手术台之间存在一定距离, 与助手之间可能存在一定的沟通和协调障碍, 所以达芬奇机器人手术中团队合作的难度较普通手术高, 故在达芬奇机器人的培训中, 不仅要熟悉操作系统, 更重要的是手术团队的培训另外, 在手术过程中出现紧急情况 ( 如大出血 ) 需要中转手术, 此时需要助手也要有相应手术经验, 不能耽误时间而产生不良后果 ( 五 ) 遵守循证医学原则随着每一项新的技术革新, 现代医学的根本原则是循证医学循证医学依据可靠程度大体可分为以下五级 ( 可靠性依次降低 ) 一级 : 质量可靠的随机对照试验后所作的系统评价或 Meta 分析二级 : 单个的样本量足够的随机对照试验结果三级 : 设有对照组但未用随机方法分组的研究四级 : 无对照的系列病例观察, 其可靠性较上述两种降低五级 : 专家意见现在关于机器人手术的文献以案例报道回顾性研究为主, 随机对照试验占小儿外科机器人手术文献报道的比例介于 0.05% 和 3% [45-47] 分析比较的研究只占小儿机器人手术文献的 14% [4] 其中, 单个样本量大于 100 例的机器人手术的文献报道数量为 6 篇 [1,5,48-51] 机器人手术还需要小儿外科医生共同努力, 增加机器人手术数量及拓展手术种类, 需要多中心多学科联合研究及科学实验, 需要有更高质量和水平的文献证据来证明新技术的可行性安全性及有效性五前景与展望机器人手术系统在小儿外科领域中的应用仍存在诸多不足, 机器人操作器械体积较大, 缺乏儿童专用的操作通道, 手术操作空间较成人而言也相对较小, 操作难度增加, 需进一步设计与改进健康的市场竞争需要打破技术专利的垄断形势, 刺激推动价格下降, 使患者及医师从中受益世界各地的各种学术和行业组织至少有 20 种不同的机器人手术系统原型正在开发 [52] 应用于小儿外科的机器人平台和设备最近也被报道接近临床使用的机器人系统是 SPORTTM( 单端口孔机器人手术 ) 手术系统, 是由泰坦医疗 ( 泰坦医疗公司, 加拿大多伦多 ) 研发 [53] 同时,daVinci 系统将推出自己的单孔手术系统,ThedaVinciSinglesiteSystem 很快可以商业应用系统具体数据尚未公开 ; 然而, 估计端口大小直径大约是 25mm, 需要插入的长度约 75mm 操作器械 [54] KidsArm 项目设在多伦多儿童医院已获得大量资金, 开发单孔图像引导机械手臂自动缝合吻合术, 已经公布了这个平台的体外验证数据 [53] 华盛顿特区儿童国家医疗中心 SheikhZayed 研究所从事小儿外科技术创新发展, 现正开展智能组织吻合机器人 (STAR) 的开发, 这个手术机器人是为了提高小儿腹腔镜缝合的质量和效率提高缝合一致性及准确性 [55] 硅胶模型实验数据表明, 智能组织吻合机器人 (STAR) 在手动或自动模式缝合一致性上四倍优于 davinci 机器人手术和比 davinci 机器人手术快 5 倍, 比使用传统腹腔镜仪器快 9 倍 [54] 目前, 在无法充分证明机器人有优势替代原技术之前, 我们也可以寻找新的技术其中 3D 腹腔镜机器已被接受, 同样使用 3D 高清影像系统, 但购买价格是机器人系统的 1/6, 且没有后续高额的维护费医生使用的器械是我们熟悉的 3mm 5mm 腹腔镜器械所以,3D 腹腔镜手术系统在目前可以作为推荐的更新换代的手术系统我们认为, 机器人技术已可以发挥其优势, 在小

4 320 临床小儿外科杂志 2016 年 8 月第 15 卷第 4 期 JournalofClinicalPediatricSurgery,August2016,Vol.15,No.4 儿外科手术中证明其可行性, 同时还具备巨大潜力由于器械和设备的限制, 我们仍要正确选择患者手术适应证, 提高手术技巧, 积累经验, 才能提高临床疗效手术者可以通过动物模型手术和规范的技术培训项目来帮助完成机器人手术的学习曲线制造商应开发更适合小儿使用的机器系统, 使创伤更小, 费用降低在未来, 儿外科手术医师要总结更高质量和水平的证据来证明机器人技术可替代原技术, 并促进更广泛的临床应用参考文献 1 JamesD,Geiger,RonaldB.Hirschl,Innovationinsurgical technologyandtechniques:chalengesandethicalisues [J].SeminarsinPediatricSurgery,2015,24: Meehan J,SandlerA.Pediatricroboticsurgery:asingle in stitutionalreviewofthefirst100consecutivecases[j].surg Endosc,2008,22: LendvayT.Robotic asistedlaparoscopicmanagementof vesicoureteralreflux[j].advurol,2008, CundyTP,ShetyK,ClarkJ,etal.Thefirstdecadeofrobotic surgeryinchildren[j].jpediatrsurg,2013,48: AlqahtaniA,Albasam A,ZamakhsharyM,etal.Robot as sistedpediatricsurgery:howfarcanwego?[j].worldj Surg,2010,34: CasaleP.Laparosocpicandroboticapproachtogenitourinary anomaliesinchildren[j].urolclinnortham,2010,37: LeeRS,RetikAB,BorerJG,etal.Pediatricrobotasisted laparoscopicdismemberedpyeloplasty:comparisonwitha cohortofopensurgery[j].jurol,2006,175: YeeDS,ShanbergAM,DuelBP,etal.Initialcomparisonof robotic asistedlaparoscopicversusopenpyeloplastyinchil dren[j].urology,2006,67: PaserotiCC,NguyenHT,EisnerBH,etal.Laparoscopic reoperativepediatricpyeloplastywithroboticasistance[j]. JEndourol,2006,21: PaserotiCC,DiamondDA,BorerJG,etal.Robot asisted laparoscopicureteroureterostomy:descriptionoftechnique [J].JEndourol,2008,22: Meehan J,EliotS,SandlerA.Theroboticapproachto complexhepatobiliaryanomaliesinchildren:preliminary report[j].jpediatrsurg,2007,42: DawrantMJ,NajmaldinAS,AlizaiNK.Robot asistedre sectionofcholedochalcystsand hepaticojejunostomyin childrenlesthan10kg[j].jpediatrsurg,2010,45: WooR,LeD,AlbaneseCT,etal.Robot asistedlaparo scopicresectionofatypeicholedochalcystinachild[j]. JLaparoendoscAdvSurgTechA,2006,16: KangCM,ChiHS,Kim JY,etal.Acaseofrobot asisted excisionofcholedochalcyst,hepaticojejunostomy,andex tracorporealroux en yanastomosisusingthedavincisur gicalsystem[j].surglaparoscendoscpercutantech, 2007,17: Meehan J,SandlerAD.Roboticresectionofmediastinal masesinchildren[j].jlaparoendoscadvsurgtecha, 2008,18(1): DeUgarteDA,TeitelbaumD,HirschlRB,etal.Roboticex tirpationofcomplexemasiveesophagealleiomyoma[j].j LaparoendoscAdvSurgTechA,2008,18(2): Meehan J,PhearmanL,SandlerA.Roboticpulmonaryre sectionsinchildren:seriesreportandintroductionofanew roboticinstrument[j].jlaparoendoscadvsurgtecha, 2008,18(2): MeiningerD,ByhahnC,MarkusBH,etal.Totalendoscopic Nisenfundoplicationwiththeroboticdevice davinci in children.hemodynamics,gasexchange,andanestheticman agement[j].anaesthesist,2001,50: MeiningerDD,ByhahnC,HelerK,etal.Totalyendoscop icnisenfundoplicationwitharoboticsystem inachild [J].SurgEndosc,2001,15: GetmanMT,NeururerR,BartschG,etal.Anderson Hynes dismemberedpyeloplastyperformedusingthedavinciro boticsystem[j].urology,2002,60: CundyTP,HarlingL,MarcusHJ,etal.Metaanalysisofro bot asistedversusconventionallaparoscopicfundoplication inchildren[j].jpediatrsurg,2014,49: CundyTP,HarlingL,Hughes HaletA,etal.Metaanalysis ofrobot asistedversusconventionallaparoscopicandopen pyeloplastyinchildren[j].bjuint,2014,114: BonnardA,FouquetV,CaricaburuE,etal.Retroperitoneal laparoscopicversusopen pyeloplastyin children[j].j Urol,2005,173: ReedMJ,WiliamsMP.Openpyeloplastyinchildren:ex periencewithanimprovedstentingtechnique[j].urolint, 2003,71: AtugF,WoodsM,BurgesSV,etal.Roboticasistedlapa roscopicpyeloplastyinchildren[j].jurol,2005,174: OlsenLH,RawashdehYF,JorgensenTM.Pediatricrobot asistedretroperitoneoscopicpyeloplasty:a5 yearexperi ence[j].jurol,2007,178: DanglePP.Outcomesofinfantsundergoingrobot asisted laparoscopicpyeloplastycomparedtoopenrepair[j].j Urol,2013,190,6: BansalD.Infantroboticpyeloplasty:comparisonwithan

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