第二章　機器人手術設備、人員配備和手術室要求

一、前　言

da Vinci（達芬奇）手術機器人是目前世界上最常用的機器人外科手術系統，由總部設于美國加利福尼亞州的直覺外科（Intuitive Surgical）公司開發完成。2000年7月，da Vinci手術系統成為了美國FDA批準的第一個用于外科手術的自動機械系統，并迅速在全球的外科領域得到應用推廣。迄今為止，Intuitive Surgical已開發了三代da Vinci手術機器人，分別是 da Vinci、da Vinci S、da Vinci Si和最新的da Vinci Xi系統，每一代性能均較上一代有所提升。目前國內臨床使用的以二、三代為主，而Si和Xi系統已經能支持單孔腔鏡技術。

機器人手術的主要優勢在于其高度放大清晰的三維視野及靈活的機械手臂，空間越小，手術精確度要求越高，其優勢也就越明顯。總的來說，da Vinci機器人輔助腹腔鏡手術在重建性手術的優勢要比破壞性手術明顯，在窄小的下腹部、盆腔進行的手術優勢比相對寬大的上腹部明顯。這些優勢帶給了手術主刀醫師極大的便利，包括降低手術帶來的疲勞度，減少學習曲線，縮短手術時間等，也使患者能夠減少術中出血和住院天數。

當然，辯證法告訴我們，事物都存在兩面性。高昂的收費標準、較高的空間和人員配置要求，以及較長的手術器械準備時間都限制了這種高端手術在國內的大范圍開展。但從歷史的角度看，任何經得起時間檢驗的高端技術最終都將會普及化；并且隨著技術的不斷進步，外科機器人的發展也會更加貼合臨床應用的需求。本章將就da Vinci機器人手術系統的設備、人員和裝機做一介紹。

二、da Vinci機器人手術系統的組成

（一）主要部件

da Vinci機器人手術系統主要由三部分構成：控制臺（console）、　床旁機械臂（patient side arms）和攝像系統（video system）（圖2-1）。

外科醫生控制臺是機器人手術系統的控制中心（圖2-2）。主刀醫生坐在無菌區外，通過雙手操作兩個手柄、或通過踩踏腳踏板來進行操作：手柄可控制機器人器械臂的移動、旋轉，腳踏板功能包括單極電凝和電切、離合、內鏡控制、器械臂轉換、雙極電凝。左側面板可調節目鏡系統的高低和旋轉、操控臺的高低、腳踏板的深淺；右側面板功能可進行緊急停止、開啟或關閉。在立體觀察器中，器械尖端看起來與放置在主控制器上的外科醫生的手對齊，非常有助于使手與眼的協調達到最佳程度，使得da Vinci手術系統能夠使外科醫生像在開放式手術中一樣靈巧（圖2-3）。進一步的控制是由移動縮放和術者顫振過濾裝置來提供的：它使手部的自然顫抖或無意移動減小到最小程度。主刀醫生還可以選擇將視圖從全屏模式切換到多圖像模式：該模式能夠顯示出手術部位的三維圖像，并可同時顯示出由其他設備提供的最多兩個附加圖像。da Vinci Si手術系統較之前的產品進一步加強了的人體工程學控制系統，可以記憶每個操控醫生的機器操作的位置，5輪轉向使控制臺移動起來更容易。控制臺體積大大減小，占地面積減低，線纜大量減少；此外，da Vinci Si系統還可連接兩個控制臺，兩名術者可以同時進行機器人手術操作，非常有利于年輕外科醫生的學習。

床旁機器人手術系統是da Vinci機器人手術系統的操作部件，其主要功能是為器械臂和攝像機臂提供支撐。床旁機器人手術系統操作員在無菌區內工作，負責更換器械和內鏡、協助控制臺主刀醫生，還可進行患者側的其他工作。為了確保患者安全，床旁機器人手術系統操作員的動作比控制臺主刀醫生的動作具有更高優先權。da Vinci S/Si機器人的床旁系統配有三個器械臂和一個鏡頭臂：鏡頭臂通過直徑12mm的一次性塑料戳卡進入患者體內，內鏡頭有0°和30°；器械臂通過直徑8mm的機器人專用金屬戳卡進入患者體內，器械有數十種，術中可以隨意更換。通過控制背部的電動推柄進行窗旁系統的移動、定泊（圖2-4）。

攝像系統平臺車內裝有da Vinci手術系統的圖像處理設備，手術過程中由一名不需要在無菌區的人員操作。攝像平臺車還用于放置輔助手術設備，如電刀發生器、超聲刀發生器、氣腹機等。攝像平臺車的部件除了視頻成像設備，還包括內部通話系統、隔離變壓器和電源板以及CO2槽罐座等。

（二）三維高清攝像系統

成像系統是外科機器人另一大腦核心部件，也是手術系統的中心連接點。

冷光源：機器人術中照明由冷光源提供，光源通過一根光纖、兩路光導電纜輸送到內鏡，并投照到外科手術部位上。

內鏡與立體攝像頭：來自照明器的光通過光纖電纜沿著內鏡的軸向下傳送，然后投照到外科手術部位上（圖2-5）。光纖電纜的熱量有助于最小化內鏡透鏡上的成霧現象。由內鏡捕捉到的外科手術部位的視頻圖像通過左/右信道傳送給特定的立體攝像頭，可實現對術野攝像頭10倍或更高的三維立體放大。攝像頭連接左側和右側攝像機控制單元，還與焦距控制器相連。

觸摸屏：攝像臺車觸摸屏具有內部通話系統，可由助手進行觸摸操作并與主刀醫生進行雙向交流（圖2-6）。多端輸入展示讓醫生及手術室團隊看到手術視野的三維圖像，并可看到多達兩個額外的視頻資源，諸如超聲和心電圖。

（三）機器人手術EndoWrist器械

EndoWrist器械的設計能夠使外科醫生具有極高的靈巧性，可完全模仿人手腕動作7個自由度，可以如同人手一樣作出屈伸和旋轉動作，旋轉范圍達540°，是人手的3倍；電腦控制每秒同步1300次，同時設計了很多提示來協助手術。EndoWrist器械在狹窄解剖區域中比人手更靈活，在微創治療環境中就可以達到更高的精確性，在任何外科手術臺上實現最快、最精確的縫合、解剖及組織處置。主要包括單極電剪、雙極電凝馬里蘭鑷子、電鉤、窗孔式抓鉗、大持針器、超聲刀（圖2-7）。機器人器械盡管可以重復消毒，但一般只能使用10次，系統自動進行倒計數。器械安裝至床旁器械臂后，其剩余次數會顯示在顯示屏幕上。

（四）其他附件

除了上述主要設備，機器人手術系統還包括一些專用附件，如器械專用8mm金屬套管、十字校準器等（圖2-8）。

（五）第四代da Vinci Xi手術系統

目前全球臨床上普遍應用的是第三代產品，即da Vinci Si手術系統。這款機器人在實時操作上已經非常到位，但是手術的操作范圍上仍比較局限：如果醫生想要繼續探究患者其他部位或身體更深部位的病理情況，需要重新移動床旁機械臂，或者更換患者的體位。2014年4月，美國FDA批準了Intuitive Surgical公司的第四代機器人手術系統da Vinci Xi投入臨床使用。其改進之處主要在于：

1.經過大幅改進的驅動結構使得機械臂移動范圍更靈活精準，可覆蓋更廣的手術部位，更長的支架設計為醫生提供了更大的手術操作范圍；

2.數字內鏡更加輕巧，使用激光定位并可自動計算機械臂的最佳手術姿態，畫面成像更清晰，立體感更準確；

3.內鏡可以拆卸連接到任何一個機械臂上，手術視野更加廣闊；

4.更小、更細的機械手加全新設計的手腕提供了前所未有的靈活度。

實際上，da Vinci Xi系統最大的特點就是其四個微創手術刀的設計，它們均可取出以及重新植入身體內部，并且可旋轉支架的設計能夠使其旋轉到身體的任何部位（圖2-9）。此外，該系統和Intuitive Surgical公司的螢火蟲熒光影像系統兼容，這個影像系統可以為醫生提供更多實時的視覺信息，包括血管檢測、膽管和組織灌注等。新系統具有強大的可擴展性，為一系列的影像和器械技術提供了無縫連接入口，能夠幫助外科醫生完成更為復雜的手術。

三、機器人手術的人員配備

參與機器人手術的人員包括：主刀醫生（console surgeon）1名，床旁醫生（patient side surgeon）1～2名，洗手護士（scrub nurse）1名，巡回護士（circulating nurse）1名，麻醉師2名。其中，主刀、床旁醫生及洗手、巡回護士須取得專業培訓機構的操作證書。

為了機器人手術的正常運轉，需任命一位機器人手術室專管護士長和專科護士：專管護士長安排手術日分配及護士輪班，在一位新機器人醫生開展前5～10例手術時（或開展新的術式或高難度手術等情況）提前告知機器人公司，以便安排公司技術專員協助；技術專員管理并記錄每臺手術的器械壽命消耗，每周五與公司聯系記錄本周手術，預估即將用完的器械耗材以盡早訂購。開展初期，需記錄每臺手術的手術室布局、手術各階段時間等重要參數、術中各種錯誤故障的處理，以積累經驗避免操作錯誤。

四、機器人手術的手術室要求

需配備機器人手術的專用手術室。其面積大于50m2，呈正方形或長方形。手術室四面墻體必須都配備電源、吸引等各種氣體裝置。手術室使用可移動的手術床便于機器人手術系統更換泊位。機器人手術室布置如圖2-10所示，設備之間通過藍色光纜傳輸數據，黃色虛線區為無菌區，主刀醫生及操控臺需要置于手術室內，術中緊急時刻方便主刀醫生第一時間能看到手術臺上情況。

（錢蒨健　馬夢丹）