机器人冠状动脉旁路移植术研究进展杨明, 等 1081 状动脉搭桥的尝试并不成功随着计算机及自动控制技术的发展, 机器人手术系统成为现实, 该系统容许术者远离手术台, 遥控机械臂上的微创器械完成手术, 工作原理符合胸腔闭合下的全腔镜手术模式 1998 年, [1] Loulmet 等使用达芬

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1080 中南大学学报 ( 医学版 ) J Cent South Univ (Med Sci) 2013, 38(10) http://www.csumed.org; http://xbyx.xysm.net REVIEW 综述 DOI:10.3969/j.issn.1672-7347.2013.10.017 http://xbyx.xysm.net/xbwk/fileup/pdf/2013101080.

1 1080 中南大学学报 ( 医学版 ) J Cent South Univ (Med Sci) 2013, 38(10) REVIEW 综述 DOI: /j.issn 机器人冠状动脉旁路移植术研究进展杨明 ( 中国人民解放军总医院心血管外科, 北京 ) [ 摘要 ] 机器人手术系统作为一种全新的手术工具已逐步应用于微创外科领域机器人冠状动脉旁路移植术是微创冠状动脉搭桥的前沿技术, 具有创伤小操作精细等优点, 常见的术式为 : 机器人下内乳动脉游离机器人辅助下冠状动脉旁路移植术和全机器人冠状动脉旁路移植术 [ 关键词 ] 机器人 ; 微创手术 ; 冠状动脉旁路移植术 Recent development of robotic coronary artery bypass graft YANG Ming (Department of Cardiovascular Surgery, Chinese PLA General Hospital, Beijing , China) ABSTRACT KEY WORDS As an evolutionary process, the robotic technology has been recently applied in the minimally invasive surgery. The robotic surgical system can provide cardiac surgeons with less invasive manner and dexterity manipulation in coronary artery bypass graft. The robotic minimally invasive coronary artery bypass graft usually includes robotic internal thoracic artery harvesting, robotic assistant coronary artery bypass graft and totally robotic coronary artery bypass graft. robot; minimally invasive surgery; coronary artery bypass graft 1990 年代以来, 腔镜下微创手术取得了长足发展, 已成为特定外科领域的标准术式但该技术在心脏外科, 特别是冠状动脉旁路移植术中, 未能得到良好的发展其原因为 : 心脏外科无应用腔镜的技术基础 ; 腔镜下操作进一步增加了原本复杂的心脏手术难度 ; 使用传统胸腔镜进行冠收稿日期 (Date of reception): 作者简介 (Biography): 杨明, 博士, 主要从事微创心血管外科的研究通信作者 (Corresponding author): 杨明, yangming301@163.com 基金项目 (Foundation item): 国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) (2012AA021104) This work was supported by grants from the National High Technology Research and Development Program of China (2012AA021104).

2 机器人冠状动脉旁路移植术研究进展杨明, 等 1081 状动脉搭桥的尝试并不成功随着计算机及自动控制技术的发展, 机器人手术系统成为现实, 该系统容许术者远离手术台, 遥控机械臂上的微创器械完成手术, 工作原理符合胸腔闭合下的全腔镜手术模式 1998 年, [1] Loulmet 等使用达芬奇 (da Vinci) 机器人系统完成了首例机器人辅助下的冠状动脉旁路移植术, 此后该项技术取得了稳步的发展目前, 机器人手术系统已经发展到了高清仿真双操控台的第 3 代产品 ; 手术技术已从单纯前降支搭桥发展到多支血管吻合 [2] 按机器人系统在术中的不同作用, 可分为 : 机器人下内乳动脉游离机器人辅助下冠状动脉旁路移植术和全机器人冠状动脉旁路移植术 (totally robotic/endoscopic coronary artery bypass graft,tecab) 于肥胖患者, 此种术式难度较大 : 手术视野深靶血管暴露困难, 长时间的肋骨牵开导致术后疼痛加重, 切口感染概率增加 [8] 2006 年, 美国的 [9] Srivastava 等报道了 150 例接受内乳动脉游离 + 小切口心脏不停跳下冠状动脉旁路移植术的患者, 术后 3 个月行 CT 检查,136 例患者的桥血管通畅 [10-11] 目前,Turner 等研究未见手术死亡患者, 术中改为正中开胸的比例为 2.5% 围术期并发症发生率较低, 脑卒中和肾衰竭的发生率分别为 0.3% 和 0.9%; 桥血管的远期通畅率仍在观察中国内最大的一组临床报道共纳入 112 例患者, 该组患者全部接受心脏不停跳下 MIDCAB, 无手术死亡及围术期心肌梗死发生, 术后两周内行 64 排 CT 检查或行桥血管造影检查, 桥血管通畅率为 100%, 术后 3 个月 CT 复查桥血管通畅率为 96.1% [12] 1 机器人下内乳动脉游离实现 TECAB 的第一步是内乳动脉游离左侧胸壁打 3 个直径为 0.8 cm 的小孔并插入机器人微创器械, 术者于机器人控制台前, 三维视野下带蒂或骨骼化法游离内乳动脉同带蒂游离相比, 骨骼化游离可获得更长的内乳动脉, 有利于吻合于冠状动脉左侧右侧或双侧内乳动脉游离均可采用左侧胸壁打孔的方法完成机器人下内乳动脉游离的时间为 19~180 min, 大部分术者在经历最初的 15~20 例的学习曲线后, 可在 30 min 内完成单侧内乳动脉的游离 [3-4] 同小切口下内乳动脉游离相比, 机器人下可轻松游离全程内乳动脉, 长度不受切口限制国内机器人下内乳动脉游离开展于 2007 年 1 月, 单侧双侧内乳动脉游离均有报道, 尚无因机器人系统导致的内乳动脉损伤而弃用的报道, 游离时间 16~69 (35.8 ± 8.7) min, 游离时间于 30 例后稳定, 学习曲线明显 [5] 2 机器人辅助下冠状动脉旁路移植术实施 TECAB 前, 一些医疗中心采用机器人内乳动脉游离 + 正中开胸或胸壁小切口下冠状动脉旁路移植 (minimally invasive direct coronary artery bypass,midcab) 的手术模式 [6-7], 即机器人辅助下冠状动脉旁路移植术机器人内乳动脉游离完毕后, 探查靶血管位置, 同时利用机器人系统定位切口位置通常于左侧第 4 肋间隙进胸在牵开器的辅助下, 使用常规手术器械直视下手工吻合冠状动脉使用心尖及心肌内固定器有助于暴露回旋支或右冠状动脉靶血管对 3 TECAB 3.1 心脏停跳下全机器人冠状动脉旁路移植术 (TECAB on the arrested heart,ahtecab) 国际首例 TECAB 在心脏停跳下完成 [1] 美国食品和药物管理局 (FDA) 的多中心临床试验表明 AHTECAB 安全可行 [13] 术中经股动静脉插管建立体外循环, 建立体外循环的同时游离内乳动脉 ; 超声引导下植入主动脉内阻断球囊, 利用阻断球囊末端的灌注管顺行灌注心脏停博液机器人下吻合技术与常规开胸下相似开展初期, 机器人主要用于前降支搭桥, 目前已能完成多支血 [14] 管的序贯桥或 Y 型桥吻合,2010 年 Bonatti 等报道了机器人下多支桥血管吻合 AHTECAB 同心脏不停跳下全机器人冠状动脉旁路移植术 (totally robotic/endoscopic coronary artery bypass graft on beating heart, BHTECAB) 相比, 不会因暴露回旋支等血管引起血流动力学不稳定 ; 同时心脏停跳下双肺塌陷, 显著提升了胸腔内的工作空间 AHTECAB 的体外循环时间较常规开胸下稍长, 但 [15-16] 临床研究表明适当延长停跳时间不会加重心肌损伤, 延长的停跳时间对心肌酶水平及左室功能无明显影响目前,AHTECAB 的文献报道量共约 500 例 [1,17-20], 无手术死亡, 术式转化率由早期的 25% 降低至 16.4% AHTECAB 的二次止血率高于常规开胸和 BHTECAB, 体外循环时间延长后凝血功能受损可能是其中的原因之一术后脑卒中和肾衰竭的发生率分别为 0.7% 和 0.4% FDA 的早期临床试验报道股动静脉插管处感染率为 6% [13], 但目前的文献报道中少有提及因球囊阻断技术费用高昂手术室内监测设备复杂, 目前国内尚无

3 1082 中南大学学报 ( 医学版 ), 2013, 38(10) AHTECAB 的临床报道 ; 同时股动静脉插管及逆行灌注的相关并发症需密切关注 3.2 非体外循环下 BHTECAB 非体外循环下 BHTECAB 被认为是微创冠状动脉搭桥的终极目标虽然非体外循环下的桥血管远期通畅率仍受一定程度质疑, 但部分患者不适合股动静脉插管或主动脉内球囊阻断, BHTECAB 是可供选择的方案之一第 2 代及第 3 代机器人手术系统的心肌内固定器极大地方便了心脏跳动下的手术操作 BHTECAB 的临床报道约为 500 例 [19,21-25], 术式转化率由最初的 32% 下降为 18% 围术期死亡率 0.6%, 稍高于 AHTECAB, 但住院时间稍短, 主要并发症发生率 ( 如脑卒中及肾衰竭等 ) 约为 0.5% 目前, 尚无同常规开胸手术的前 [14] 瞻性随机研究或回顾性配对研究 Bonatti 等提出 : 应根据患者的情况选择停跳或不停跳下 TECAB, 同时不把术中转为正中或侧开胸视为手术失败国内目前已完成 BHTECAB 术近 70 例 [22,26],1 例患者因靶血管条件差 ( 肌桥, 靶血管位置深, 难以阻断 ) 术中改为 MIDCAB,1 例改为正中小切口 ( 胸骨中下 1/3 切口 ) 无手术死亡及围术期心肌梗死发生 ; 术后两周内的桥血管通畅率为 100%, 桥血管的远期通畅率仍在随访中 3.3 体外循环 BHTECAB 实施机器人冠状动脉旁路移植术, 无体外循环支持时, 左心室侧壁或后壁搭桥术难度较大 [16] Bonatti 等于 2008 年开始实施体外循环辅助下 BHTECAB 术中采用股动脉或腋动脉插管同股动脉插管相比, 腋动脉插管可进一步降低逆行灌注导致的脑栓塞和动脉夹层体外循环辅助下 BHTECAB 因心脏负荷小及胸腔内空间扩大, 明显降低了手术难度同时体外循环下可有效避免心肌缺血心律失常血流动力学不稳定及吻合口出血等并发症体外循环辅助下 BHTECAB 的缺点是增加了术后渗血及出血的可能性 4 TECAB 手术的相关问题 4.1 适应症及禁忌症由于多支血管桥 TECAB 和杂交术式已成为可能, 任何需搭桥的患者均可考虑全机器人下微创术式血流动力学不稳定不适合长时间的单肺通气有胸部手术史胸部肿瘤放疗后均不适合 TECAB 术前应充分评估患者的靶血管质量, 胸腔空间较小胸部解剖异常时应谨慎实 [22,24-25] 施 TECAB 手术过程耗时较长, 大部分研究报道有明显的学习曲线, 在可预见的未来, 机器人下多支桥血管的吻合能在 3~5 h 内完成 4.2 杂交手术随着药物洗脱支架远期通畅率的不断提高, 对于非前降支病变, 介入治疗对旁路移植手术提出了强有力挑战杂交手术即是联合机器人冠状动脉旁路移植和支架置入两种治疗过程, 以期达到最小创伤下治疗多支冠状动脉病变 [27] 最近 Katz 等研究表明 : 该项术式可安全地完成, 术后并发症发病率较低,3 个月后桥血管通畅率为 96.3% 解放军总医院共完成 178 例 TECAB 或 MIDCAB, 其中 20 例患者合并有回旋支或右冠状动脉局限性狭窄, 于机器人术后 2 周内行分站式支架置入 ( 杂交 ), 恢复良好, 未见心脏不良事件发生 [28] 分站式杂交手术更符合现有的医疗条件, 避免了一站式杂交手术对手术室设备的苛刻要求, 同时避免了术中可能的支架内血栓的形成对于杂交手术的近远期疗效仍需大量病例和随访的对照观察 4.3 手术创伤同正中开胸相比, 在不同类型的机器人下冠状动脉搭桥手术均可显著缩短术后恢复时间 [8] Derose 等报道 : 机器人辅助下经胸部小切口冠状动脉搭桥术后 82% 的患者在 10 d 内恢复日常活动 ; [29] Kon 等报道 :MIDCAB 术后的患者 1.8 个月后完全恢复到正常状态, 而正中开胸非体外循环下冠 [30] 状动脉搭桥的患者需 4.4 个月 Bonaros 等比较 AHTECAB 和术中转为正中开胸或原本正中开胸患者的术后生活质量,1 个月后 AHTECAB 患者的整体健康状态评分更高 4.4 远期随访目前仍缺乏近中长期临床随访结果,d e [19] Canniere 等报道 : 术后 6 个月时,91.2% 的 AHTECAB 和 94.9% 的 BHTECAB 患者无心脏事件及脑梗死的发生, 最先接受 TECAB 患者中,75.6% 的患者术后 5 年无心脏事件的发生, 更远期的随访及血管通畅率仍在进行中 5 展望机器人系统在冠心病应用的结果表明 : 同正中开胸相比, 可以缩短住院时间, 并提高术后生活质量缺乏触觉反馈体系是机器人手术系统的一

4 机器人冠状动脉旁路移植术研究进展杨明, 等 1083 大缺陷, 但可以明确的是, 随着机器人系统相关技术的发展, 例如远端吻合器提供触觉反馈的探测装置等, 机器人手术技术在冠心病外科将得到更广泛的应用实现全机器人 / 腔镜下冠状动脉旁路移植术是存在学习曲线的渐进性过程, 稳定的团队和娴熟的配合至关重要同时机器人手术系统及相关耗材需要较高的投入, 患者经济负担较重, 不利于广泛开展全机器人冠状动脉搭桥后桥血管的远期通畅率需要更长周期的随访研究证实参考文献 1. Loulmet D, Carpentier A, d Attellis N, et al. Endoscopic coronary artery bypass grafting with the aid of robotic assisted instruments[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 1999, 118(1): Lehr EJ, Grigore A, Reicher B, et al. Dual console robotic system to teach beating heart total endoscopic coronary artery bypass grafting: a video presentation[ J]. Interact Cardiovasc Thorac Surg, 2010, 8(suppl): S113-S Reuthebuch O, Comber M, Grunenfelder J, et al. Experiences in robotically enhanced IMA-preparation as initial step towards totally endoscopic coronary artery bypass grafting[ J]. Cardiovasc Surg, 2003, 11(6): Oehlinger A, Bonaros N, Schachner T, et al. Robotic endoscopic left internal mammary artery harvesting: what have we learned after 100 cases[ J]. Ann Thorac Surg, 2007, 83(3): 高长青, 杨明, 王刚, 等. 全机器人胸廓内动脉游离非体外循环冠状动脉旁路移植术 [ J]. 中华外科杂志, 2007, 45(20): GAO Changqing, YANG Ming, WANG Gang, et al. Totally robotic internal mammary artery and beating heart coronary bypass[ J]. Chinese Journal of Surgery, 45(20): Friedrich G, Weidinger F, Laufer G. Robotic totally endoscopic coronary artery bypass: program development and learning curve issues[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2004, 127(2): Poston RS, Tran R, Collins M, et al. Comparison of economic and patient outcomes with minimally invasive versus traditional off-pump coronary artery bypass grafting techniques[ J]. Ann Surg, 2008, 248(4): Derose JJ, Balaram SK, Ro C, et al. Mid-term results and patient perceptions of robotically assisted coronary artery bypass grafting[ J]. Interact Cardiovasc Thorac Surg, 2005, 4(5): Srivastava S, Gadasalli S, Agusala M, et al. Use of bilateral internal thoracic arteries in CABG through lateral thoracotomy with robotic assistance in 150 patients[ J]. Ann Thorac Surg, 2006, 81(3): Turner WF, Sloan JH. Robotic-assisted coronary artery bypass on a beating heart: initial experience and implications for the future[ J]. Ann Thorac Surg, 2006, 82(3): Poston RS, Tran R, Collins M, et al. Comparison of economic and patient outcomes with minimally invasive versus traditional off-pump coronary artery bypass grafting techniques[ J]. Ann Surg, 2008, 248(4): 高长青, 吴扬, 杨明, 等. 机器人非体外循环冠状动脉旁路移植术 [ J]. 中华外科杂志, 2011, 49(10): GAO Changqing, WU Yang, YANG Ming, et al. Robotic assisted coronay bypass grafting on beating heart[ J]. Chinese Journal of Surgery, 49(10): Argenziano M, Katz M, Bonatti J, et al. Results of the prospective multicenter trial of robotically assisted totally endoscopic coronary artery bypass grafting[ J]. Ann Thorac Surg, 2006, 81(5): Bonatti J, Rehman A, Schwartz K, et al. Robotic totally endoscopic triple coronary artery bypass grafting on the arrested heart: report of the first successful clinical case[ J]. Heart Surg Forum, 2010, 13(6): Schachner T, Bonaros N, Ruetzler E, et al. Myocardial enzyme release in totally endoscopic coronary artery bypass grafting on the arrested heart[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2007, 134(4): Bonatti J, Schachner T, Bonaros N, et al. Robotically assisted totally endoscopic coronary bypass surgery[ J]. Circulation, 2011, 124(2): Dogan S, Aybek T, Andressen E, et al. Totally endoscopic coronary artery bypass grafting on cardiopulmonary bypass with robotically enhanced telemanipulation: report of forty-five cases[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2002, 123(6): Falk V, Diegeler A, Walther T, et al. Total endoscopic off-pump coronary artery bypass grafting[j]. Heart Surg Forum, 2000, 31(1): de Canniere D, Wimmer-Greinecker G, Cichon R, et al. Feasibility, safety, and efficacy of totally endoscopic coronary artery bypass grafting: multicenter European experience[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2007, 134(3): Bonatti J, Schachner T, Bonaros N, et al. Effectiveness and safety of total endoscopic left internal mammary artery bypass graft to the left anterior descending artery[ J]. Am J Cardiol, 2009, 104(12): Kappert U, Cichon R, Tugtekin SM, et al. Closed chest coronary artery bypass on the beating heart[ J]. Heart Surg Forum, 2001, 4(1): Boyd WD, Rayman R, Desai ND, et al. Closed-chest coronary artery bypass grafting on the beating heart with the use of a computerenhanced surgical robotic system[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2000, 120(4): Loisance DY, Nakashima K, Kirsch M. Computer-assisted coronary surgery: lessons from an initial experience[ J]. Interact Cardiovasc Thorac Surg, 2005, 4(4): Srivastava S, Gadasalli S, Agusala M, et al. Robotically assisted beating heart totally endoscopic coronary artery bypass (TECAB): is there a

5 1084 中南大学学报 ( 医学版 ), 2013, 38(10) future[ J]. Innovations, 2008, 3(2): Srivastava S, Gadasalli S, Agusala M, et al. Beating heart totally endoscopic coronary artery bypass[ J]. Ann Thorac Surg, 2010, 89(6): Gao C, Yang M, Wu Y, et al. Early and midterm results of totally endoscopic coronary artery bypass grafting on the beating heart[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2011, 142(4): Katz MR, Van Praet F, de Canniere D, et al.integrated coronary revascularization: percutaneous coronary intervention plus robotic totally endoscopic coronary artery bypass[ J]. Circulation, 2006, 114(1 Suppl): I473-I 高长青, 杨明, 吴扬, 等. 机器人非体外循冠状动脉旁路移植与支架置入杂交手术治疗多支冠状动脉病变 [ J]. 中华胸心血管外科杂志, 2011, 27(5): GAO Changqing, YANG Ming, WU Yang, et al. Myocardial "hybrid" revascularization-totally endoscopic coronary bypass grafting on beating heart and stent placement intermediate results of an an alternative approach to multivessel coronary artery disease[ J]. Chinese Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 2011, 27(5): Kon ZN, Brown EN, Tran R, et al. Simultaneous hybrid coronary revascularization reduces postoperative morbidity compared with results from conventional off-pump coronary artery bypass[ J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2008, 135(2): Bonaros N, Schachner T, Wiedemann D, et al. Quality of life improvement after robotically assisted coronary artery bypass grafting[ J]. Cardiology, 2009, 114(1): ( 本文编辑彭敏宁 ) 本文引用 : 杨明. 机器人冠状动脉旁路移植术研究进展 [ J]. 中南大学学报 : 医学版, 2013, 38(10): DOI: / j.issn Cite this article as: YANG Ming. Recent development of robotic coronary artery bypass graft[ J]. Journal of Central South University. Medical Science, 2013, 38(10): DOI: / j.issn

一文獻查證一 (coronary artery bypass graft, CABG)1967 (Jowett & Thompson, 2007) (Chiu & Chu, 2005) 二於的運用 (Jones, Desai, & Poston, 2009) 3 (surgeon

一文獻查證一 (coronary artery bypass graft, CABG)1967 (Jowett & Thompson, 2007) (Chiu & Chu, 2005) 二於的運用 (Jones, Desai, & Poston, 2009) 3 (surgeon 一莊燕妹* 林宥均一陳詠真任秀如** 中文摘要描述使用摘取雙側內乳行於 2011年8月4日至8月12日照間運用Orem論評估個案健康問題發現個案有前焦慮間潛在危險性擺傷害疼痛及知識缺失等問題前藉由關懷傾聽提供心上支持與相關知識中提供生上照維持無菌及正確姿擺放後著重舒緩疼痛提供合宜環境教導後生活飲食習慣及傷口照等措施個案能緩解面對焦慮出院後恢復自我照顧能力