楊 明 高長青

(中國人民解放軍總醫(yī)院心血管外科，北京 100853)

醫(yī)療機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)是現(xiàn)代電子科技與微創(chuàng)外科發(fā)展及融合的產(chǎn)物。1995年美國 Intuitive Surgical公司制造了“達(dá)芬奇”(da Vinci)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2000年通過了美國食品藥品管理局(FDA)市場認(rèn)證后，成為世界上首套可以正式在手術(shù)室中使用的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)正中開胸、體外循環(huán)下實(shí)施心臟手術(shù)不同，機(jī)器人心臟手術(shù)可最大程度地減小手術(shù)切口、降低手術(shù)創(chuàng)傷，是目前微創(chuàng)心臟外科學(xué)最前沿的技術(shù)，同時也有望應(yīng)用于遠(yuǎn)程急救醫(yī)學(xué)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)爭、地震等極端環(huán)境下的遙控手術(shù)。

“達(dá)芬奇”機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成:術(shù)者控制臺、床旁機(jī)械臂車和視頻系統(tǒng)。術(shù)者于控制臺利用手柄控制機(jī)械臂和三維內(nèi)鏡完成手術(shù)。術(shù)者視野為三維立體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)同開放式手術(shù)相同的視野效果。床旁機(jī)械臂車上所使用微創(chuàng)器械頭部的直徑為5～8 mm，可通過鑰匙孔大小的切口進(jìn)入人體組織內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)。微創(chuàng)器械有7個自由度，可以完成人手不可能完成的高難度動作，增加了手術(shù)可覆蓋范圍和完成高難度操作的可能性。該系統(tǒng)同時可以消除人手的顫抖，從而增加操作的精確性和平穩(wěn)性。該系統(tǒng)可控性強(qiáng)、操作精細(xì)、手術(shù)視野良好、術(shù)者勞動強(qiáng)度降低、不易疲勞，可以提高術(shù)者工作效率和準(zhǔn)確度。

目前，手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)主要集中于歐美等發(fā)達(dá)國家。美國共裝備“達(dá)芬奇”機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)1300余臺，每年完成的機(jī)器人心臟手術(shù)約1700例，并以每年25%的速度增長，按開展數(shù)量多少手術(shù)種類依次為:二尖瓣成形或置換、冠狀動脈旁路移植、先天性心臟病(先心病)矯正、心房黏液瘤切除、心房纖顫的外科治療和左室起搏電極植入。亞洲的日本、韓國、新加坡及臺灣地區(qū)裝備較早，但主要用于腹腔及婦科手術(shù)。國內(nèi)大陸地區(qū)自2007年開始裝備，目前共裝備了9臺，主要集中于北京、上海等大城市，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展及醫(yī)療水平的不同，國內(nèi)心外科開展的手術(shù)種類依次為:冠狀動脈旁路移植術(shù)、先心病矯正、二尖瓣成形或置換、黏液瘤切除及其他手術(shù)。下面按手術(shù)種類介紹機(jī)器人心臟手術(shù)的應(yīng)用情況。

1 二尖瓣成形

機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)首先應(yīng)用于二尖瓣成形術(shù)中。1998年法國的 Carpentier等［1］使用“達(dá)芬奇”原型機(jī)完成首例機(jī)器人輔助下二尖瓣成形術(shù)。2000年5月美國東卡羅萊納心臟中心的Chitwood完成了北美第1例“達(dá)芬奇”機(jī)器人下二尖瓣成形術(shù)。作為美國FDAⅠ期臨床試驗(yàn)的一部分，該中心此后陸續(xù)完成了20例機(jī)器人下二尖瓣成形術(shù)［2］。該組病例手術(shù)效果良好，并直接推動了FDA批準(zhǔn)的Ⅱ期、多中心臨床試驗(yàn)［3］:Ⅱ期臨床試驗(yàn)共納入10個醫(yī)療中心的112例患者，包括各種類型的二尖瓣成形，并于2002年結(jié)束;Ⅱ期臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，無手術(shù)死亡、中風(fēng)及機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生，92%的患者術(shù)后1個月無或僅有微度的二尖瓣返流，8%的患者有輕度或輕度以上的二尖瓣返流，其中5%的患者需要再次手術(shù)治療。根據(jù)上述臨床試驗(yàn)結(jié)果，美國FDA于2002年批準(zhǔn)“達(dá)芬奇機(jī)”機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于二尖瓣成形手術(shù)中。

到目前為止，還沒有機(jī)器人與常規(guī)開胸或腔鏡下二尖瓣成形術(shù)對比的臨床隨機(jī)試驗(yàn)。2006年美國賓夕法尼亞大學(xué)的Woo等［4］報(bào)道單中心、非隨機(jī)臨床試驗(yàn)，結(jié)果表明:同常規(guī)手術(shù)相比，機(jī)器人手術(shù)的輸血量及住院時間明顯縮短。2008年美國Chitwood等［5］報(bào)道了單中心、病例數(shù)最多的一組機(jī)器人二尖瓣成形術(shù):2000年5月～2006年11月，共300例接受機(jī)器人二尖瓣成形術(shù)，無手術(shù)死亡、術(shù)中術(shù)式轉(zhuǎn)化或改為二尖瓣置換;住院(5.2±4.2)d，術(shù)后隨訪(815±459)d，無或微量反流 192例(68.8%)，輕度反流 66例(23.6%)，中度 15例(5.4%)，重度6例(2.2%);術(shù)后5年生存率為96.6%，同常規(guī)開胸二尖瓣成形術(shù)無區(qū)別;93.8%的患者5年內(nèi)無須再次手術(shù)。

2007年3月我院開展了國內(nèi)首例“達(dá)芬奇”機(jī)器人下二尖瓣成形術(shù)［6］。到目前為止，共完成二尖瓣手術(shù)60例，手術(shù)種類包括:后葉部分切除聯(lián)合成形環(huán)置入，單純成形環(huán)植入，假腱索、單純部分后葉切除，前葉裂修復(fù)，生物瓣和機(jī)械瓣置換。60例無手術(shù)死亡，無術(shù)中術(shù)式轉(zhuǎn)化;二尖瓣成形的體外循環(huán)時間為(132.2 ±29.6)min，主動脈阻斷時間(88.1±22.3)min;二尖瓣置換體外循環(huán)時間(137.1 ±21.9)min，主動脈阻斷時間 (99.3 ±17.4)min，未見瓣周漏等并發(fā)癥。所有患者術(shù)后4～6 h拔除氣管插管，術(shù)后疼痛明顯小于常規(guī)開胸手術(shù)，患者心理負(fù)擔(dān)較輕，恢復(fù)加快。1例術(shù)后出現(xiàn)重度肺部感染，術(shù)后23 d因肺部感染死亡，心臟瓣膜及心臟功能術(shù)后復(fù)查未見異常;1例70歲二尖瓣成形術(shù)后出現(xiàn)重度溶血、腎臟功能衰竭，行透析治療后并于術(shù)后1個月行二次手術(shù)、生物瓣置換后痊愈出院;1例二尖瓣成形后，術(shù)中經(jīng)食管超聲提示二尖瓣中量反流，再次阻斷及成形后效果良好［6～8］。

機(jī)器人二尖瓣手術(shù)過程中，除4個直徑為0.8 cm的小孔外，需要在側(cè)胸壁上做直徑為2 cm的切口作為工作孔，用來傳遞針線、瓣膜、成形環(huán)等手術(shù)耗材。機(jī)器人微創(chuàng)器械靈活度高，特別是在新型器械“左房牽開器”的輔助下，完全可以在避免正中或側(cè)開胸的情況下完成各種類型的二尖瓣成形。上述的臨床研究證實(shí)了機(jī)器人二尖瓣成形術(shù)安全有效，近、中期結(jié)果良好。隨著臨床經(jīng)驗(yàn)的積累，Rodriguez等［9］將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用較復(fù)雜的二尖瓣成形，例如前葉或雙葉修復(fù)，但10～20年的遠(yuǎn)期臨床結(jié)果有待于進(jìn)一步證實(shí)?？梢灶A(yù)料的是，隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步及新型器械的發(fā)明，機(jī)器人下二尖瓣成形將更為簡單，并具有良好的可復(fù)制性。對于術(shù)后疼痛程度、恢復(fù)速度、生活質(zhì)量等臨床指標(biāo)同常規(guī)手術(shù)的比較，有必要繼續(xù)明確。

2 冠狀動脈旁路移植術(shù)

機(jī)器人輔助下冠狀動脈旁路移植術(shù)包括:機(jī)器人內(nèi)乳動脈游離聯(lián)合正中開胸或胸壁小切口下冠狀動脈旁路移植術(shù)(minimally invasive direct coronary artery bypass，MIDCAB)、全機(jī)器人下冠狀動脈旁路移植術(shù) (totally robotic coronary artery bypass，TECAB)，上述手術(shù)可在體外或非體外循環(huán)下完成。早期的臨床結(jié)果顯示:“達(dá)芬奇”機(jī)器人系統(tǒng)可安全、高效的游離內(nèi)乳動脈，在克服了學(xué)習(xí)曲線后，游離時間 ＜ 30 min［10～12］。1998 年 Loulmet等［13］首次報(bào)道機(jī)器人輔助下冠狀動脈旁路移植術(shù)，術(shù)中先游離左內(nèi)乳動脈，心臟停跳后行內(nèi)乳動脈到前降支的吻合。2000年Falk等［14］報(bào)道22例機(jī)器人下冠狀動脈旁路移植術(shù)，其中4例因吻合部位出血或橋血管問題改為側(cè)胸壁小切口下搭橋術(shù);余18例術(shù)后3個月復(fù)查，橋血管通暢，無并發(fā)癥發(fā)生。隨后，F(xiàn)alk等［15］進(jìn)一步證實(shí)了利用心臟內(nèi)固定器心臟不停跳下機(jī)器人冠狀動脈旁路移植術(shù)的可行性。2006年，美國的Srivastava等［16］報(bào)道最大的一組臨床病例，150例接受了雙側(cè)內(nèi)乳動脈游離聯(lián)合小切口心臟不停跳下冠狀動脈旁路移植術(shù)，2例術(shù)后出現(xiàn)胸痛癥狀，造影證實(shí)為橋血管堵塞，支架植入術(shù)后治愈;術(shù)后3個月行CT檢查，136例的橋血管通暢。

2006年Argenziano等［17］報(bào)道了多中心臨床試驗(yàn)，美國FDA根據(jù)該項(xiàng)臨床試驗(yàn)結(jié)果，批準(zhǔn)了“達(dá)芬奇”系統(tǒng)應(yīng)用于冠脈搭橋術(shù):13個醫(yī)療中心的98例前降支搭橋入選，13%的患者因股動靜脈插管困難、胸腔空間狹小等原因術(shù)中排除，85例成功接受手術(shù)，體外循環(huán)時間(117±44)min，主動脈阻斷時間(71±26)min，住院時間(5.1 ±3.4)d;5 例(6%)術(shù)中改為正中開胸，無手術(shù)死亡，1例術(shù)后出現(xiàn)心肌梗死，無腦梗塞等并發(fā)癥發(fā)生;76例3個月后CT檢查，吻合口狹窄＞50%或橋血管閉塞6例，3個月時無須二次再血管化治療的比例為91%。2007年Canniere等［18］報(bào)道迄今為止最大的一組機(jī)器人冠脈搭橋術(shù)，5個心臟中心的228例入選，其中117例接受了心臟停跳下TECAB，112例行心臟不停跳下TECAB;總死亡率為2.1%，術(shù)中術(shù)式轉(zhuǎn)化率為28%，隨手術(shù)例數(shù)的增加，術(shù)式轉(zhuǎn)化率逐步下降，也未出現(xiàn)同術(shù)式轉(zhuǎn)化相關(guān)的并發(fā)癥;術(shù)后利用造影或運(yùn)動平板試驗(yàn)評估手術(shù)效果，6個月后97%的患者橋血管通暢，6個月內(nèi)突發(fā)心臟事件的患者占5%。

2007年4月～2010年12月，我院共完成161例機(jī)器人非體外循環(huán)下冠狀動脈旁路移植術(shù)［19～21］，其中MIDCAB 101例，TECAB 60例。TECAB組中，1例因靶血管條件差(肌橋，靶血管位置較深，難以阻斷)術(shù)中改為MIDCAB;1例行右側(cè)內(nèi)乳動脈同右冠狀動脈吻合，吻合后橋血流不滿意，改為正中小切口(胸骨中下1/3切口);無手術(shù)死亡及圍術(shù)期心肌梗死發(fā)生;術(shù)后2周內(nèi)行64排CT或橋血管造影檢查，橋血管通常率為100%。MIDCAB組術(shù)后1個月行CT檢查，橋血管通暢率為96.1%，12例合并回旋支或右冠局限性狹窄，機(jī)器人術(shù)后2周內(nèi)行分站式支架置入術(shù)(雜交)，恢復(fù)良好，未見心臟不良事件發(fā)生。

總的來說，機(jī)器人輔助下冠狀動脈旁路移植術(shù)主要適用于需要前降支、對角支或部分回旋支搭橋的高度選擇性患者。在克服了學(xué)習(xí)曲線后，大多數(shù)術(shù)者可較有把握的完成前降支到內(nèi)乳動脈的搭橋。對于需要多支冠脈再血管化治療的患者來說，“雜交”技術(shù)是可供選擇的方案之一。Katz等［22］研究表明，該術(shù)式可安全完成，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低，3個月后橋血管通暢率為96.3%。遠(yuǎn)期橋血管通暢率有待于進(jìn)一步的隨訪研究證實(shí)。

3 先心病矯正

機(jī)器人系統(tǒng)可矯正部分先心病。2005年，波士頓兒童醫(yī)院報(bào)道了使用“達(dá)芬奇”機(jī)器人系統(tǒng)行動脈導(dǎo)管未閉結(jié)扎或瓣膜成形15例［23］，年齡3～18歲，1例因胸膜粘連術(shù)中改為正中開胸，手術(shù)時間較常規(guī)手術(shù)稍有延長。Bonaros等［24］研究表明，機(jī)器人下先心病矯正學(xué)習(xí)曲線陡峭，手術(shù)時間隨手術(shù)例數(shù)增加明顯縮短。Argenziano等［25］研究表明，利用機(jī)器人系統(tǒng)可安全有效的修補(bǔ)房間隔缺損，平均主動脈阻斷時間為32 min;該組17例中，1例術(shù)后發(fā)現(xiàn)房缺殘余分流，術(shù)后5 d經(jīng)胸壁小切口二次手術(shù)修補(bǔ)，術(shù)中未見縫合線異常，但局部肌肉緣有撕裂，說明此例手術(shù)失敗同機(jī)器人技術(shù)無關(guān)，可能同直接閉合缺損有關(guān)，應(yīng)采用補(bǔ)片修補(bǔ)法。Morgan等［26］研究表明，同小切口或正中開胸相比，機(jī)器人下房缺修補(bǔ)術(shù)可加速術(shù)后的恢復(fù)，提高患者的生活質(zhì)量。

2007年1月～2011年6月，我院采用機(jī)器人技術(shù)共完成104例先心病矯正［27～30］，年齡12～66歲，術(shù)式包括:房間隔缺損修補(bǔ)54例，心臟不停跳下房間隔缺損修補(bǔ)44例，室間隔缺損修補(bǔ)6例。該組病例未見殘余分流、傳導(dǎo)阻滯等并發(fā)癥發(fā)生。

4 機(jī)器人心臟腫瘤切除

心臟內(nèi)腫瘤發(fā)生率較低，而且一般為良性，但為防止栓塞并發(fā)癥發(fā)生，建議盡早切除。2005年Murphy等［31］報(bào)道3例機(jī)器人輔助下左房腫瘤切除，術(shù)中經(jīng)右房－房間隔途徑進(jìn)入左房或直接左房切口，腫瘤切除后利用自體心包片修補(bǔ)缺損的房間隔，體外循環(huán)時間(103±40)min，主動脈阻斷時間為(64±2)min，術(shù)后3周內(nèi)恢復(fù)正常的生活。Woo等［32］報(bào)道利用機(jī)器人技術(shù)切除主動脈瓣乳頭狀纖維彈性組織瘤，術(shù)后第3天出院，1個月內(nèi)正常工作。2010年，我院報(bào)道了國際上最大一組機(jī)器人輔助下黏液瘤切除術(shù)［33］:19例中，15例為左房黏液瘤，4例為右房黏液瘤;術(shù)中左房入路13例，2例經(jīng)房間隔入左房，右房黏液瘤切除均采用心臟不停跳下手術(shù);所有患者均成功接受機(jī)器人黏液瘤切除術(shù)，無手術(shù)死亡、栓塞等并發(fā)癥的發(fā)生，隨訪時間(10±7)個月，未見腫瘤復(fù)發(fā)。

5 心房纖顫及心力衰竭的外科治療

冷凍迷宮術(shù)是有效的心房纖顫外科治療方案，但由于操作過程相對繁瑣，增加手術(shù)時間及出血風(fēng)險(xiǎn)，該項(xiàng)技術(shù)并沒有得到廣泛的開展。目前的研究證實(shí)，開胸二尖瓣手術(shù)同期行心房纖顫消融手術(shù)安全有效［33～37］。2002 年 Argenziano 等［38］報(bào)道了機(jī)器人下單純治療心房纖顫的動物試驗(yàn)，2004年出現(xiàn)了相應(yīng)的臨床報(bào)道［39，40］。2009 年 Cheema 等［41］報(bào)道了機(jī)器人體外循環(huán)下心內(nèi)直視心房纖顫消融術(shù)，但遠(yuǎn)期結(jié)果有待于進(jìn)一步隨訪。

大量的前瞻性研究證實(shí)，在適當(dāng)藥物治療條件下，無論是否置入自動除顫儀，再同步化治療可以提高心力衰竭伴室內(nèi)阻滯患者的心臟功能、運(yùn)動耐量及生活質(zhì)量，同時可以減少死亡率及因心力衰竭導(dǎo)致的住院［42］。由于冠狀靜脈及冠狀靜脈開口解剖變異較大，左心室導(dǎo)線經(jīng)心臟靜脈植入存在10% ～12%的脫位率［43］。一旦脫位，開胸下左心室心外膜植入起搏電極成為唯一的補(bǔ)救方案。與開胸手術(shù)相比，機(jī)器人手術(shù)具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，對于心臟功能衰竭的患者意義更大。2004年Derose等［44］報(bào)道機(jī)器人輔助下心室電極植入術(shù):13例中有6例曾接受過冠脈搭橋術(shù)，所有患者無并癥發(fā)生，無手術(shù)失敗。2005年Navia等［45］報(bào)道41例機(jī)器人輔助下左心室電極植入術(shù)，無手術(shù)失敗及并發(fā)癥發(fā)生。經(jīng)冠狀靜脈與機(jī)器人輔助下左心室電極植入的對比性研究正在進(jìn)行中。

6 展望

機(jī)器人微創(chuàng)心臟手術(shù)不僅在手術(shù)精確定位、手術(shù)最小創(chuàng)傷、手術(shù)質(zhì)量等方面將帶來了一系列的變革，也是外科觀念的革新。機(jī)器人系統(tǒng)在心臟外科應(yīng)用的臨床結(jié)果表明，該術(shù)式同正中開胸相比，可以減少輸血量，縮短住院時間，并提高生活質(zhì)量。可以明確的是，隨著機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，例如新型牽開器、無線吻合器及新術(shù)式等，機(jī)器人手術(shù)技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。就國內(nèi)的情況來看，所開展的手術(shù)種類、數(shù)量均位于亞洲首位，但開展此項(xiàng)工作前需要考慮的是:機(jī)器人心臟手術(shù)需團(tuán)隊(duì)成員的密切配合，并有一個逐步學(xué)習(xí)的過程;良好的外科基礎(chǔ)是開展機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)的必要條件;機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)及相關(guān)耗材需要較高的投入。傳統(tǒng)心臟手術(shù)的效果已經(jīng)被臨床實(shí)踐所證實(shí)，并發(fā)癥及死亡率也在不斷的下降中，是機(jī)器人心臟手術(shù)良好的對比標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)勢需要周期更長、更加嚴(yán)格的臨床隨機(jī)對照研究證實(shí)。

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