达芬奇机器人——开创外科手术平台新纪元

    手术机器人的发明和应用开创了外科手术的又一新纪元。与传统电视腔镜手术相比，手术机器人系统具有更加精细、微创等优点。达芬奇机器人手术系统以麻省理工学院（原名斯坦福研究学院）研发的机器人外科手术技术为基础。Intuitive Surgical随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联手对该系统进行了进一步开发。FDA批准将达芬奇机器人手术系统用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。达芬奇外科手术系统是一种高级机器人平台，其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术。

    外科手术机器人系统应运而生

    20世纪80年代电视腹腔镜系统手术在胆囊切除术的成功开展，正式开创了微创外科时代。微创外科与传统手术相比，具有伤口小且美观，术中出血较少，恢复较快，患者术后疼痛降低，住院天数减少等优点，深受患者的推崇，同时也成为各个医院吸引患者的重要外科项目。微创手术也逐渐成为评价医院医疗水平的评价标准，因此传统的电视腹腔镜系统作为一项基础的手术设备，被各级医院所接纳。

    随着电视腔镜手术的广泛开展，其局限性也逐渐暴露出来，电视腹腔镜手术对复杂精细的手术显得力不从心。例如胰十二指肠手术，要在电视腔镜下完成众多的体内缝合吻合相当困难，需要施术者具有丰富的开腹手术经验和娴熟的电视腔镜手术技术。因此，迄今为止，全世界完成的电视腔镜胰十二指肠手术并不多，国内仅见少数个案报道。与此类似的还有泌尿外科微创前列腺癌根治术和心脏外科微创心脏搭桥等。

    由于人类一些器官的生理、解剖结构的特殊性和传统电视腔镜技术的局限性，外科手术要达到广泛微创化、精细化的目的，必须有一种新的外科平台的出现才能解决。就像工业生产已依靠机器人作业达到了人类无法达成的成就一样，外科手术机器人系统的应运而生，突破了人类在外科手术领域的局限，开创了外科手术又一个新纪元。

    达芬奇手术机器人系统由三个部分组成

    da Vinci外科系统是最新一代手术机器人平台，能够通过微创的方法完成复杂的外科手术。实施手术时外科医师不与患者直接接触，通过观察监视器操作控制系统，医师的动作通过计算机传递给手术台边的机械手，机械手的前端安装各种微创手术器械模拟外科医师的技术动作。医师控制台装有三维视觉系统和动作定标系统，医师手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中记录下来，并同步翻译给机器手臂。

    达芬奇手术机器人系统主要分为3部分：医生控制系统，机械臂、摄像臂和手术器械组成的床旁机械臂系统，三维成像视频系统。

   （1）医生控制系统

    医生控制系统是da Vinci系统的控制中心，由计算机系统、监视器、控制手柄、脚踏控制板及输出设备组成。医生控制系统的操作者坐在消毒区域以外，通过使用控制手柄来控制手术器械和立体腔镜。术者通过双手动作传动手术台车上仿真机械臂完成各种操作，从而达到术者的手在患者体内做手术的效果。同时可通过声控、手控或踏板控制腹腔镜。术者双脚置于脚踏控制板上配合完成电切、电凝等相关操作。da Vinci系统让术者在微创环境里可达到开放手术的灵活性。

    （2）床旁机械臂系统

    床旁机械臂系统是da Vinci系统的运转部分，上面安装有工作臂和持镜臂。第一代达芬奇机器人只有2只工作臂，2003年起，新一代达芬奇机器人安装3只工作臂，增强应用能力和灵活性。手术车的基本功能是支撑手术器械臂和镜头臂。

工作臂装上各种手术器械（电子仿真手），用于完成各种复杂的手术操作，持镜臂用于术中握持腹腔镜物镜，可提供更加稳定的图像，避免了传统腹腔镜术中助手疲劳导致手部抖动出现视野不稳定的现象。

    （3）Endo Wrist

    仿真机械手可以模拟人手各种操作，并可达到7个自由度的运动，包括臂关节上下、前后、自由运动与仿真手腕的左右、旋转、开合、末端关节弯曲共7种动作，可作沿垂直轴540°和水平轴180°旋转，且每个关节活动度大于90°。尤其在行深部操作时，机械手动作灵活，体积小巧，与开放手术的人手操作相比具有显著优势。

仿真机械手配置了各种类型的手术器械，可满足抓持、钳夹、缝合等各项操作要求；同时机械臂具有计算机辅助位置记忆功能，更换器械后机械臂可迅速回复至更换前位置，具有“即插即用，无缝连接”的特点。

    （4）三维高清影像系统

    传统腹腔镜技术的一个主要弊端在于二维平面成像，术者在监视器中无法辨别组织前后相对关系，只有充分练习后才可以掌握。达芬奇机器人的三维高清影像系统则完全解决这一问题，为术者提供了一个真实的手术视野，使打结、缝合等操作变得简单易学。另外，借助数码放大技术，无须移动腹腔镜即可将手术部位放大到最大10倍，有利于更加精细的手术操作。