达芬奇手术机器人的多元应用与未来展望

达芬奇机器人手术系统,源自麻省理工学院(原斯坦福研究学院)的机器人外科手术技术,历经Intuitive Surgical与IBM、麻省理工学院及Heartport公司的共同研发,已由FDA批准用于成人及儿童的众多外科领域,包括普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。其设计理念在于利用微创技术,执行复杂的外科手术,堪比高级的腹腔镜系统。虽然达芬奇机器人手术时需机械臂穿透胸部或腹壁,但这一过程与大家熟知的微创治疗手段如胸腔镜、腹腔镜、妇科腔镜等相似。

达芬奇智能微创手术系统

达芬奇机器人手术系统由三个核心部分构成:成像系统、外科医生控制台以及床旁机械臂系统。其中,成像系统,也被称为视频推车,不仅承载着外科手术机器人的核心处理器和图像处理设备,还在手术过程中发挥着至关重要的作用。它位于无菌区外,由巡回护士轻松操作,同时,这里还可以安置各种辅助手术设备。该系统的内窥镜采用高分辨率三维镜头,放大倍数高达10倍,为主刀医生呈现患者体腔内清晰的三维立体影像。这使得主刀医生在执行手术时,能够更准确地把握操作距离,清晰辨认解剖结构,进而大幅提升手术的精准度。

达芬奇智能微创手术成像系统

外科医生控制台

在手术室的无菌区外,主刀医生坐在控制台前,通过双手操作两个主控制器,以及脚踏板来精准操控手术器械和一个三维高清内窥镜。在内窥镜的辅助下,主刀医生能够实时观察到手术器械尖端与双手的同步运动,从而实现对患者体内手术的精细操控。

床旁机械臂系统

床旁机械臂系统,作为外科手术机器人的关键操作部件,其核心作用是为器械臂和摄像臂提供稳固的支撑。在无菌区内,助手医生将在此系统旁协同工作,负责器械与内窥镜的更换,从而为主刀医生提供有力的手术辅助。为保障患者安全,助手医生享有对床旁机械臂系统运动的优先控制权,以确保手术的顺利进行。

床旁机械臂系统

功能

达芬奇手术机器人可广泛应用于多种疾病的治疗,特别是在妇科领域。随着微创手术技术的不断发展,腹腔镜手术已成为妇科手术的重要手段,但其在复杂手术中的局限性也逐渐显现。狭窄的盆腔手术空间和视野限制了腹腔镜器械的自由度,影响了手术的精准度和稳定性。然而,达芬奇手术机器人的出现,为妇科手术带来了革命性的变革。该系统于2005年获得美国FDA批准,并迅速在全球范围内得到推广应用。临床实践证明,手术机器人技术能够显著提高手术的精确度和操控性,使医生能够在骨盆中执行精细操作,从而促进功能的恢复和淋巴结的清扫。

在妇科领域,达芬奇手术机器人尤其擅长宫颈癌根治手术。该手术涉及精确的分离技术,如韧带切断、输尿管游离和淋巴结清扫等,这些操作都可以通过手术机器人得以完美呈现,实现理想的手术效果。此外,对于需要复杂缝合技术的手术,如子宫肌瘤切除术,手术机器人的灵巧手臂能够高质量地完成缝合工作,有助于降低术后并发症的风险。

除了妇科应用外,达芬奇手术机器人还在泌尿外科等领域展现出其卓越的性能。
腹腔镜技术已逐渐成为泌尿外科手术中的常用方法,适用于肾切除、肾上腺切除、输尿管切开、膀胱肿瘤及前列腺肿瘤切除等多种手术。然而,泌尿系统的独特解剖结构使得某些复杂手术难以掌握,且并发症风险较高。幸运的是,达芬奇手术机器人凭借其卓越的深部操作和精细操作能力,为泌尿外科手术带来了革命性的变革。国内著名教授孙颖浩已成功将手术机器人技术应用于前列腺癌根治、肾切除等多项手术中,并取得了显著成效。特别是在前列腺癌根治术方面,手术机器人提供了宽广的视野和精准灵活的控制,使得医生能够清晰展现组织器官的解剖结构和神经血管走向。精细的分离技术有助于淋巴结的彻底清扫,而准确的缝合则保证了手术的高质量。此外,手术过程中对前列腺侧筋膜的精确保留,有助于减少手术对性功能的影响。术后的病理检查和随访结果均显示,手术机器人技术在肿瘤切除方面取得了卓越的效果。自2000年首次开展手术机器人前列腺癌根治性切除以来,该技术已在国外得到广泛推广,北欧国家超过半数的前列腺癌根治手术均由手术机器人完成,而在美国,这一比例更是高达90%。
开放式心胸外科手术因需开胸、分离胸骨和游离肋骨,且在体外循环下进行,导致手术创伤大、风险高且恢复时间长。相比之下,胸腔镜技术虽已用于肺叶切除、冠脉搭桥等手术,减少了开胸之需,仅需小切口,降低了病人痛苦并加速了术后恢复,但其仍受限于复杂解剖结构手术的实施。而手术机器人,自1999年完成首例冠状动脉旁路移植术后,便开始在心脏外科直视手术中发挥其优势。它能在不损胸廓完整性的情况下精准操作,且适应证广泛,几乎涵盖所有心胸外科手术。全腔内心脏搭桥和二尖瓣成型便是其代表手术,临床数据显示,手术机器人的安全性与疗效均优于开放式手术和胸腔镜手术。

此外,手术机器人在腹部外科的应用也日益广泛。早期,其仅用于简单手术,未显现明显优势。但随着其在其他领域的应用成功,腹部外科的研究与应用又重新焕发活力。根据其对第二代腹腔镜手术的影响程度,手术机器人腹部外科手术可分为三类:一类是对常规腹腔镜手术无显著影响的机器人手术,如胆囊切除、抗反流胃底折叠等;另一类则是显著提升腹腔镜手术效果的机器人手术,涵盖肝叶切除、复杂胆道重建等;还有一类是在腹腔镜下难以完成、唯有手术机器人能精准实施的高难度手术,例如内脏动脉瘤切除吻合等。
采用达芬奇手术机器人进行手术,其优势主要体现在两个方面。首先,从患者角度出发,达芬奇手术机器人凭借其三维视觉系统,能够将手术视野放大10-15倍,显著提高手术的精确度,从而加快术后恢复速度,优化愈合效果。此外,其手术操作曲线更短,创伤更小,使得微创手术的应用范围更广,减少了术后疼痛和住院时间,同时也降低了失血量及术中组织创伤。
其次,从医生角度分析,达芬奇手术机器人提供了更为宽广的视野角度,并显著减少了手部颤动。其“内腕”设计比腹腔镜更加灵活,能够在不同角度对靶器官进行操作。小巧的尺寸使得医生能够在有限的空间内轻松工作,提高工作效率并减少疲劳。

此外,达芬奇手术机器人的应用还推动了国内医疗技术的进步。近年来,直观复星作为进口达芬奇手术机器人在国内的代理商,积极推动其国产化进程。去年6月,他们申报的“胸腹腔内窥镜手术控制系统”获得批准上市,成为国内首款国产达芬奇机器人。这标志着中国在手术机器人领域取得了重要的突破。

回顾达芬奇手术机器人的发展历程,自2000年被FDA批准用于腹腔镜手术以来,它已成为全球首款上市的手术机器人。尽管如此,与国外相比,其在国内的装机量仍然有限。目前,达芬奇手术机器人在全国300多家医院落户,累计装机量超过380台,但与国外的七八千台相比仍存在不小差距。
价格因素是制约达芬奇手术机器人普及的重要因素之一。达芬奇手术机器人系列的售价高达3000万元左右,且使用该机器人进行手术的费用比传统手术高出3-5万元,同时,由于医保体系的不覆盖,这部分费用往往由患者自行承担。因此,达芬奇手术机器人主要在中心城市和经济实力雄厚的患者群体中使用。

然而,这一现状正在逐步改善。去年4月,上海率先将腹腔镜手术机器人纳入医保,覆盖了前列腺癌根治术、肾部分切除术、子宫全切术和直肠癌根治术四个适应症,此举为患者减轻了经济负担。随后,北京、湖南、广东、江西等省市也纷纷跟进,部分项目和耗材开始纳入医保报销范围。

另一方面,配置证的限制也影响了达芬奇手术机器人的进院。我国对大型医疗设备实行严格的管理政策,腹腔镜手术机器人系统作为乙类大型医用设备,其配置需由省级卫生健康委负责审批。尽管“十四五”期间配置证有所增加,但供需矛盾依然突出。

尽管面临挑战,但我国手术机器人市场依然呈现出蓬勃发展的态势。2023年,华东地区成为手术机器人采购市场的热点,广东和北京的采购市场规模更是突破2亿元。近期,江苏省的十四五大型医用设备配置审批结果显示,腔镜手术系统的申报数量超过了配额,竞争异常激烈。

在国产腔镜手术机器人方面,术锐、威高“妙手-S”、微创机器人“图迈”、精锋医疗“MP1000”以及思哲睿“康多”等品牌已获得国内批准上市,形成了“1+5”的市场格局。这些国产品牌的崛起,预示着我国在手术机器人技术领域的逐步赶超。
国内多家厂商以达芬奇为标杆,通过一系列对比试验来展示自身技术的实力。然而,经深入调查发现,这些对比试验中,国产厂商所对比的对象大多为达芬奇推出的三代机型,而非当前市场上最尖端、应用最广泛的四代机型。

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