達芬奇機器人——開創(chuàng)外科手術平臺新紀元
來源：吉林省腫瘤醫(yī)院 時間：2015-05-15 瀏覽： 次
手術機器人的發(fā)明和應用開創(chuàng)了外科手術的又一新紀元。與傳統(tǒng)電視腔鏡手術相比，手術機器人系統(tǒng)具有更加精細、微創(chuàng)等優(yōu)點。達芬奇機器人手術系統(tǒng)以麻省理工學院（原名斯坦福研究學院）研發(fā)的機器人外科手術技術為基礎。Intuitive Surgical隨后與IBM、麻省理工學院和Heartport公司聯(lián)手對該系統(tǒng)進行了進一步開發(fā)。FDA批準將達芬奇機器人手術系統(tǒng)用于成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產科、頭頸外科以及心臟手術。達芬奇外科手術系統(tǒng)是一種高級機器人平臺，其設計的理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實施復雜的外科手術。
外科手術機器人系統(tǒng)應運而生
20世紀80年代電視腹腔鏡系統(tǒng)手術在膽囊切除術的成功開展，正式開創(chuàng)了微創(chuàng)外科時代。微創(chuàng)外科與傳統(tǒng)手術相比，具有傷口小且美觀，術中出血較少，恢復較快，患者術后疼痛降低，住院天數減少等優(yōu)點，深受患者的推崇，同時也成為各個醫(yī)院吸引患者的重要外科項目。微創(chuàng)手術也逐漸成為評價醫(yī)院醫(yī)療水平的評價標準，因此傳統(tǒng)的電視腹腔鏡系統(tǒng)作為一項基礎的手術設備，被各級醫(yī)院所接納。
隨著電視腔鏡手術的廣泛開展，其局限性也逐漸暴露出來，電視腹腔鏡手術對復雜精細的手術顯得力不從心。例如胰十二指腸手術，要在電視腔鏡下完成眾多的體內縫合吻合相當困難，需要施術者具有豐富的開腹手術經驗和嫻熟的電視腔鏡手術技術。因此，迄今為止，全世界完成的電視腔鏡胰十二指腸手術并不多，國內僅見少數個案報道。與此類似的還有泌尿外科微創(chuàng)前列腺癌根治術和心臟外科微創(chuàng)心臟搭橋等。
由于人類一些器官的生理、解剖結構的特殊性和傳統(tǒng)電視腔鏡技術的局限性，外科手術要達到廣泛微創(chuàng)化、精細化的目的，必須有一種新的外科平臺的出現才能解決。就像工業(yè)生產已依靠機器人作業(yè)達到了人類無法達成的成就一樣，外科手術機器人系統(tǒng)的應運而生，突破了人類在外科手術領域的局限，開創(chuàng)了外科手術又一個新紀元。
達芬奇手術機器人系統(tǒng)由三個部分組成
da Vinci外科系統(tǒng)是最新一代手術機器人平臺，能夠通過微創(chuàng)的方法完成復雜的外科手術。實施手術時外科醫(yī)師不與患者直接接觸，通過觀察監(jiān)視器操作控制系統(tǒng)，醫(yī)師的動作通過計算機傳遞給手術臺邊的機械手，機械手的前端安裝各種微創(chuàng)手術器械模擬外科醫(yī)師的技術動作。醫(yī)師控制臺裝有三維視覺系統(tǒng)和動作定標系統(tǒng)，醫(yī)師手臂、手腕和手指的運動通過傳感器在電腦中記錄下來，并同步翻譯給機器手臂。
達芬奇手術機器人系統(tǒng)主要分為3部分：醫(yī)生控制系統(tǒng)，機械臂、攝像臂和手術器械組成的床旁機械臂系統(tǒng)，三維成像視頻系統(tǒng)。
（1）醫(yī)生控制系統(tǒng)
醫(yī)生控制系統(tǒng)是da Vinci系統(tǒng)的控制中心，由計算機系統(tǒng)、監(jiān)視器、控制手柄、腳踏控制板及輸出設備組成。醫(yī)生控制系統(tǒng)的操作者坐在消毒區(qū)域以外，通過使用控制手柄來控制手術器械和立體腔鏡。術者通過雙手動作傳動手術臺車上仿真機械臂完成各種操作，從而達到術者的手在患者體內做手術的效果。同時可通過聲控、手控或踏板控制腹腔鏡。術者雙腳置于腳踏控制板上配合完成電切、電凝等相關操作。da Vinci系統(tǒng)讓術者在微創(chuàng)環(huán)境里可達到開放手術的靈活性。
（2）床旁機械臂系統(tǒng)
床旁機械臂系統(tǒng)是da Vinci系統(tǒng)的運轉部分，上面安裝有工作臂和持鏡臂。第一代達芬奇機器人只有2只工作臂，2003年起，新一代達芬奇機器人安裝3只工作臂，增強應用能力和靈活性。手術車的基本功能是支撐手術器械臂和鏡頭臂。
工作臂裝上各種手術器械（電子仿真手），用于完成各種復雜的手術操作，持鏡臂用于術中握持腹腔鏡物鏡，可提供更加穩(wěn)定的圖像，避免了傳統(tǒng)腹腔鏡術中助手疲勞導致手部抖動出現視野不穩(wěn)定的現象。
（3）Endo Wrist
仿真機械手可以模擬人手各種操作，并可達到7個自由度的運動，包括臂關節(jié)上下、前后、自由運動與仿真手腕的左右、旋轉、開合、末端關節(jié)彎曲共7種動作，可作沿垂直軸540°和水平軸180°旋轉，且每個關節(jié)活動度大于90°。尤其在行深部操作時，機械手動作靈活，體積小巧，與開放手術的人手操作相比具有顯著優(yōu)勢。
仿真機械手配置了各種類型的手術器械，可滿足抓持、鉗夾、縫合等各項操作要求；同時機械臂具有計算機輔助位置記憶功能，更換器械后機械臂可迅速回復至更換前位置，具有“即插即用，無縫連接”的特點。
（4）三維高清影像系統(tǒng)
傳統(tǒng)腹腔鏡技術的一個主要弊端在于二維平面成像，術者在監(jiān)視器中無法辨別組織前后相對關系，只有充分練習后才可以掌握。達芬奇機器人的三維高清影像系統(tǒng)則完全解決這一問題，為術者提供了一個真實的手術視野，使打結、縫合等操作變得簡單易學。另外，借助數碼放大技術，無須移動腹腔鏡即可將手術部位放大到最大10倍，有利于更加精細的手術操作。