在过去的20 年中, 腹腔镜手术的兴起与发展, 是传统的妇科手术领域的一场革命。腹腔镜成为大部分妇科腹部手术的首选。腹腔镜手术的优点众所周知。但与优点一样醒目, 它也存在着诸多不利之处: 腹腔镜头的不稳定性;视野是二维的, 没有立体感; 直器械无“内腕”, 自由度小; 不符合术者人类工程学标准等[1 ] 。近年来, 结合尖端的自动化机械技术、远程通讯技术和计算机技术的机器人辅助腹腔镜手术的诞生, 克服了传统腹腔镜的不足, 使手术更加完美。本文将对机器人腹腔镜的构造、目前在妇科领域的应用、优缺点、远程手术以及前景作简要介绍。
一、机器人腹腔镜简介
　　目前常用的机器人系统有美国Motion 电脑公司( Goleta , CA) 的伊索(automated endoscope system for optimal positioning , AESOP) 系统、宙斯( Zeus , Computer Motion , Goleta , CA) 系统以及美国Intuitive Surgical 公司研制的达芬奇( da Vinci ) 系统( Intuitive Surgical ,Mountain View , CA) 。较早期的是获1994 年美国食品药物管理局( Food and Drug Administ ration , FDA) 批准应用于临床的AESOP 即自动定位内镜系统。它由机械手、操作臂和电脑语音识别系统组成[2 ] 。机械臂具有7 个自由度(常规器械的5 个自由度和关节腕左右、上下方向的2个自由度) 。它由声音或脚踏控制, 通过事先录制的指令,其声音识别系统能实现声音录入者(主刀) 对机器臂的控制。这种AESOP 机器臂能代替扶镜助手, 提供给外科医生一个自主且平稳的术野。术中只识别手术者的语言命令,不受周围环境的干扰, 安全性较强。随后出现的作为商品出售的手术机器人主要有两个品牌, Intuitive Surgical 公司制造的“达芬奇” (da2Vinci) 和Motion 电脑公司制造的“宙斯”(Zeus) 机器人手术系统, 均获得美国FDA 和欧洲CE 市场认证。它们在构造上大同小异, 主要由控制台和操作臂组成, 控制台由计算机系统、手术操作监视器、机器人控制监视器、操作手柄和输入输出设备等组成; 操作臂一般包括1 个摄像臂, 2 个器械臂, 摄像臂即运用AESOP机械臂原理工作, 只是ZEUS 系统为二维或三维视觉系统,6 个活动自由度, 而da Vinci 系统则均包含双摄像机可形成双眼视觉的三维立体图像, 并有7 个自由度[3 ] 。
手术时, 外科医生可坐在远离手术台的控制台前, 头靠在视野框上, 双眼接受来自不同摄像机的完整图像, 共同合成术野的三维立体图。医生双手控制操作杆, 手部动作传达到机械臂的尖端, 完成手术操作[4 ] 。这是一种新提出的主2仆式远距离操作模式, 即医师手指活动通过操作手柄被转换为电信号, 再经计算机系统转换为计算机指令,指导器械臂进行同样动作。控制台的计算机系统还可提供
手振动消除(医师的频率在8～10 Hz/ s 的生理性颤动被机械手通过数字操控按1 ∶1 至1 ∶10 比例减小, 增加操作的精确性和平稳性) 、动作比例设定(将外科医师手柄操作的动作幅度按一定比例降低, 然后器械臂按照降低后的动作幅度重复动作) 、动作指标化(医师的动作停止时器械臂所控制的手术器械停留在动作停止时的位置状态) 等多个功能[5 ] 。
二、机器人腹腔镜在临床的初始运用
　　最初的机器人手术是在心血管领域。在心脏外科,1998 年首次实施了机器人辅助下冠状动脉旁路移植术[6 ] ,目前已能在心脏不停跳、非体外循环下进行此术式[7 ] , 还能行心包手术[8 ] 及房间隔缺失修补术[9 ] 等难度较高手术;胸外科目前亦能行纵隔、肺部的良恶性肿瘤切除[10 ] , 胃食管反流手术[11 ] 、食管部分切除等术式[7 ] ; 普通外科开展了胆囊手术[12 ] 、胃底折叠术[12 ] 。肠吻合术[13 ] 、胰腺切除术[14 ] 。在整形科, 能进行前十字韧带及后十字韧带修补术[7 ] ; 在泌尿外科, 已开始进行前列腺癌根治术[15 ] 、肾盂成形术[16 ] 。
三、机器人腹腔镜在妇科的运用
　　机器人腹腔镜手术在妇科的运用到目前为止较外科局限, 以下便是能检索到的所有妇科手术: 运用机器人腹腔镜行输卵管再通术在理论上可以结合开腹及腹腔镜手术的优点。机器人第一次运用于妇科是在1998 年Mettler 等[2 ]使用AESOP 机器人进行手术, 他们对15 例患者行腹腔镜辅助下阴式子宫全切术, 普通手术时间为85 min , 而有AESOP 辅助下手术时间为70 min。并证实了使用AESOP较人工控制腹腔镜头更有效。Cleveland 临床小组在1998年成功地实施了输卵管吻合再通术[17 ] 。证实了机器人系统在妇科手术中的可行性及精确性。之后他们又对比了10 例机器人辅助手术及15 例普通腹腔镜手术行输卵管吻合手术。10 名输卵管结扎术后患者在ZEUS 系统下手术, 将结扎段远、近端准备好后, 用620 断桩可吸收线缝合, 4 根820 断桩缝合输卵管肌层。再用820 可吸收线缝合浆膜层。平均手术时间为(159 ±3318) min , 术后通液均显示通畅,术后6 周经输卵管碘油造影示17/ 19 (89 ％) 侧卵管通畅。
　　1 年后的通畅率为50 ％。无宫外孕发生, 术中及术后无并发症发生。机器人辅助下手术时间较对照组长2 h ( P <01001) , 失血量为(70 ±68) ml , 与对照组(20 ±16) ml相比, 有统计学意义但无临床意义。分析手术时间长的原因是安装机器人全套器械以及术中缝合打结时因缺乏握力反馈感觉而反复将线打断[18 ] 。Degueldre 等在使用daVinci系统对8 例患者行输卵管再通手术时也得到同样的结果:平均手术时间18115 min , 这与开腹手术190 min 相近。而较ZEUS 系统手术时间短115 h。因没握力反馈, 约11 ％缝线在术中被打断。术后妊娠率无明显差异[19 ] 。但Goldberg 等[18 ]对比了10 例机器人腹腔镜输卵管吻合术与15 例传统手术得到机器人手术较费时, 亦不增加其他方面的优势。Advincula 等[20 ]进行了35 例肌瘤剔除术, 总共剔除肌瘤数为48 个, 肌瘤平均直径为(719 ±315) cm , 其中最大直径为5 cm , 肌瘤平均重量为(22312 ±24411) g , 平均失血量为(169 ±19817) ml 。平均手术时间为(23018 ±83)min , 无术中及术后并发症, 平均住院时间为1 d。在手术时, 亦充分运用了机器人“内腕”装置从各个角度将肌瘤剔除。Diaz2Arrastia 等[21 ] 2002 年首次对患者进行了11 例包括良性和恶性的子宫加一侧或双附件切除术。对其中一例患者进行了淋巴结活检及大网膜切除术。手术时间为415～10 h , 随着手术例数的增多, 安装器械的熟练程度亦增加,第一台安装需4 5 min , 而到第1 1 台手术仅花了8 min 安装时间。失血量为50～1 500 ml. 平均住院时间为2 d。Molpus 等[22 ] 个案报道对一例宫颈癌IB1 期患者行放疗前卵巢悬吊术。Mayo 诊所报道了一例阴道穹隆膨出患者行机器人辅助下了骶骨阴道固定术。机器人用来缝合Mesh补片。平均手术时间为3 h 42 min。无手术并发症发生,患者住院时间仅为1 d[23 ] 。Elliott 等[24 ]报道20 例使用机器人辅助的腹腔镜手术对重度阴道穹窿脱垂骶前阴道固定术的经验。以上大部分文献均体现了一个共同特点, 即: 手术例数越多, 每台手术时间越短[25 ] 。另外, Guillonneau等[26 ] 用da Vinci 系统对10 例前列腺癌患者行盆腔淋巴结清扫, 同时用普通腹腔镜对另外10 例患者进行对照手术后得到: 机器人平均手术时间为(125 ±57) min (75～215min) , 明显长于普通腹腔镜手术(60 ±15) min。获得的淋巴数目两组差异无显著性。机器人组术后发生两例淋巴囊肿, 分析原因可能与术中用单极电凝不能有效将淋巴导管完全凝住有关。而手术时间延长亦是因为术前安装及调整器械占用大量时间有关。同样的, 从学习曲线可以看出来,随着手术例数增多, 手术时间也明显缩短。因此, 机器人腹腔镜在妇科盆腔淋巴结清扫中也具有可行性。
四、远程机器人腹腔镜手术
　　发达的电信技术、视觉传媒技术以及高科技的机器人腹腔镜相结合产生了远程机器人手术。自1994 年始, Gagner 等[27 ]即开始进行远距离胆囊切除术, 仅管图像信号需转换、传播以及解码, 但因当时术者与手术台仅一室之隔,所以传播时间延迟也非常小。经过多年的努力及科技的突飞猛进, 至2001 年9 月7 日, 在美国纽约的外科医生Marescaux 和Gagner 一边观看电视屏幕操纵机械手, 一边通过宽带光纤传送, 遥控法国斯特拉斯堡医院手术室的机器人ZEUS , 为一位68 岁的患者成功进行了首例跨洋机器人胆囊切除术, 手术时间为45 min[12 ] 。对于远程机器人手术, 除了现场需要的视频、音频以及手术的机器人以外,最关键的便是数据的传输硬件的速度及准确度。手术现场
与术者所在地之间的数据传输所延迟的时间不能超过330毫秒, 否则操作与术野情况之间会出现偏差而降低手术安全性。目前使用专用异步转换模式线路是最安全可靠的,其网络有效率(数据包丢失率) 达99199 ％ , 速度可达到25 000～155 000 kbp/ s , 而异步数据用户线( digital subscriber lines , ADSL) 速度仅为512～2 000 kbp/ s , 早期远程手术所使用的集成数据网络(integrated services digitalnetwork , ISDN , T2) 的速度也仅为631 kbp/ s。首例跨洋机器人手术术中时间延迟仅为155 毫秒, 便是使用(asynchronous t ransfer mode , ATM) 宽带光纤作为传输工
具[28 ] 。目前远程机器人手术的有限之处在于: ①虽然全世界200 多个国家安装了ATM 宽带光纤, 但均用于办公室区而医院安装少; ②费用包括手术费, 电信费, 点到点的ATM 费用大约为10～20 万美元, 但远程手术因为距离因素很难估计; ③医疗纠纷。一旦手术中发生事故, 责任来自于医师还是电信系统传输或是器械问题, 很难明确。而优点则包括以下几条: ① 患者可以获得高水平医师的治
疗; ②小地区的急诊值班医师水平有限, 运用远程手术可以使偏远地区的病人或急诊患者接受更标准的治疗。从而提高全球的医疗质量; ③提高手术教学质量[29 ] 。
五、机器人腹腔镜相关医疗费用及其在国内运用情况
　　2003 年统计, AESOP 3000 价格为8 万美元, ZEUS费用9715 万美元, da Vinci 标价1～112 万美<