達芬奇機器人系統與胸腔鏡在肺癌根治術中的近期療效比較及經驗探討

張真發 岳東升 王勐 趙曉亮 李晨光 高留偉 陳晨 王長利

作者單位：天津醫科大學腫瘤醫院肺部腫瘤科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市惡性腫瘤臨床醫學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室（天津市 300060）

自上世紀90年代初，隨著胸腔鏡技術引入胸外科領域，胸腔鏡肺葉切除術不斷發展，術式從四孔、三孔逐漸發展為單操作孔甚至純單孔，顯著推動了胸外科的發展。胸腔鏡手術在降低患者創傷的同時，其遠期預后與傳統開胸手術并無差異[1]。達芬奇手術機器人操作系統與傳統胸腔鏡相比，具有更為顯著的獨特優勢[2-4]。本研究旨在比較達芬奇機器人手術與傳統胸腔鏡在臨床病理因素及圍手術期的手術相關關鍵指標，以探索機器人手術與傳統胸腔鏡手術的優劣，并展示手術流程及技術熟練對圍手術期關鍵指標的影響。同時結合本中心開展的經驗，探討達芬奇機器人使用過程中的心得體會，包括器械使用、學習曲線、輔助孔設計及術中配合等。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

分析2016年8月至2020年9月在天津醫科大學腫瘤醫院行肺癌根治術治療的患者病例資料，行達芬奇機器人手術肺癌根治術患者，及同期行胸腔鏡肺癌根治術患者各467 例。納入標準：1）同一手術組同期行胸腔鏡與達芬奇機器人肺癌根治術的患者；2）術前所有常規化驗及檢查提示患者無手術禁忌證，無遠處轉移；3）術前未接受放化療；4）術前未曾有胸部損傷史及胸部手術治療史；5）既往無其他腫瘤病史；6）所有患者均使用吸入與靜脈復合的全身麻醉，雙腔管氣管插管，健側單肺通氣；7）術后病理診斷為非小細胞肺癌；術后所有患者的腫瘤分期根據國際抗癌聯盟/美國癌癥聯合委員會（UICC/AJCC）第8 版TNM 分期標準。兩組共計934 例患者，其中男性413 例，女性521 例，年齡范圍25～82 歲，中位年齡為60 歲。Ⅰ期793 例，Ⅱ期73 例，Ⅲ期68 例。其他臨床病理資料，見表1。

表1 934 例患者臨床病理特征

1.2 方法

1.2.1 胸腔鏡組 依據病變所在肺葉選取不同操作切口，一般于髂前上棘延長線第7 或8 肋間切1.5 cm作為鏡孔口，在腋前線第3 或4 肋間切3～4 cm 作為主操作口，于腋后線第9 或肩胛下角線第8 肋間切2 cm作為副操作口。

1.2.2 達芬奇機器人組 取健側臥位，雙上肢屈曲抱枕于頭前，下胸部墊高，折刀位。一般于腋中線第8肋間切1.5 cm 小口作為進鏡口，1 cm 腹側臂孔可選在腋前線稍微偏前第6 或7 肋間，在肩胛下線第8 肋間切1 cm 作第二臂孔，1 cm 第三臂孔位于背側，距第二臂孔外側8～10 cm 處，位置較固定；2～3 cm 的輔助口大約在第八肋間的肋弓起始處，距離鏡頭臂8～10 cm，并且使鏡頭孔、一臂、輔助口成三角形排列。

1.2.3 淋巴結清掃 兩組手術患者如果術前病理或術中快速冰凍病理提示惡性，則直接行肺葉切除+系統淋巴結清掃術，術中淋巴結清掃的范圍：右側為第2～4 組、7～12 組淋巴結，左側為第4～6 組、7～12組淋巴結。

1.3 統計學分析

采用SPSS 17.0 軟件進行統計學分析。連續變量資料用±s表示，分類變量資料用頻數及構成比表示。多組間比較采用單因素方差分析，組間比較采用t檢驗。以P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者術中相關數據比較

在手術時長[（125.59±31.99）minvs.（129.54±32.20）min]、術中失血[（73.52±43.85）mLvs.(99.21±57.73）mL]、 清掃淋巴結站數[（8.48±1.42 ）站vs.（7.93±1.47）站]、清掃淋巴結N2 站數[（5.67±1.17）站vs.（5.35±1.14）站]、清掃淋巴結數目[（24.73±9.94）枚vs.（22.62±9.16）個]，達芬奇機器人手術均優于胸腔鏡，兩組具有統計學差異（均P＜0.05）；兩組中轉開胸比較：機器人組7 例（1.5%），胸腔組12 例（2.6%），無統計學差異（P＞0.05），其中10 例患者因較質硬固定的淋巴結包繞肺動脈或其分支無法分離而行開胸，9例因術中胸腔致密性粘連所致解離困難。

2.2 兩組患者術后相關資料比較

在術后住院時間[（5.84±3.05）天vs.（5.92±2.46）天]和術后第1日引流量[（351.31±162.70）mLvs.（370.58±153.01）mL]方面，達芬奇機器人手術優于胸腔鏡手術，兩組差異均具有統計學意義（P＜0.05）；而在術后總胸引量、術后并發癥例數、術后帶管時間等方面并差異均無統計學意義（均P＞0.05，表2）。兩組的術后并發癥包括肺感染、術后漏氣、聲音嘶啞及乳糜胸，其中機器人組44 例（9.4%），胸腔鏡組51 例（10.9%）。

表2 達芬奇機器人手術與胸腔鏡手術的效果比較

3 討論

達芬奇機器人外科手術系統是美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的第一個用于腹腔微創手術的自動控制機械系統[5-6]。該系統由3 個部分構成，包括術者控制臺、機器臂操作系統和成像系統。其中機械臂系統又由鏡頭臂和3 個操作臂構成。相對于普通的胸腔鏡輔助手術，機器人輔助下肺切除術（robotassisted thoracic surgery，RATS）有著更高的可控性、穩定性和準確性，尤其在復雜手術和重建手術中優勢更為明顯[6-9]。創新的內轉腕系統和可多維度自由活動的機械臂可使鏡下手術器械重現人手動作從而達到手眼協調；操作系統可以過濾主刀醫生手部顫抖對手術所造成的不利影響；此外，該系統最大的創新性是使遠程操作成為可能。在胸外科領域，天然的骨性胸廓為機器人手術系統的廣泛應用提供優越的條件。

有研究在納入14 項關于比較達芬奇機器人手術與胸腔鏡手術在肺外科的應用研究后（共計7 000 余例病例），提出就安全性和可行性而言，達芬奇機器人手術是胸腔鏡手術的安全可靠的代替者[10]。本研究回顧分析了同一手術組在同時間段內開展的達芬奇機器人手術和胸腔鏡手術，比較圍手術期關鍵指標發現，與胸腔鏡組相比，達芬奇機器人組在手術時間、術中失血量、淋巴結清掃站數、淋巴結清掃數目及淋巴結清掃N2 站數、術后住院時間、術后第1 天引流量等均有統計數差異（均P＜0.05），展示出達芬奇機器人手術在手術關鍵數據上的優勢，術者能夠更好更為精細地操作，做到更少的出血，更優的淋巴結清掃，同時縮短手術時間和術后恢復的時間。

但是達芬奇機器人手術作為一項新技術在臨床廣泛使用之前還有部分技術瓶頸亟需攻克，從而保證手術的順利和流暢，包括機械臂之間相互位置關系是否合理，如何在最短的時間內完成學習曲線，如何更好地模擬感覺機器手臂的力反饋，如何做到術者與助手的完美配合，以及如何選擇合理的切口來更流暢更科學地完成手術。

3.1 機械手臂器械的選擇

結合本課題組的經驗和體會，在機器人手術操作過程中主要應用的器械包括電鉤，無損傷心包抓鉗和有孔雙極抓鉗（圖1）。電鉤用于組織的分離、切割、止血，相較雙極電凝而言，電鉤凝血、切割速度快，止血充分，但單級電凝安全性需要術者熟練操作，并且電鉤在電凝過程中會由于組織氣化產生煙霧，對密閉或需要壓力維持的空間略有影響。心包抓鉗和雙極抓鉗都能提供中等強度的無損傷抓持，可以對組織和血管進行牽拉暴露，心包抓鉗抓持力略低，對脆弱組織或小血管的牽拉相對安全性更高。雙極抓鉗在提供抓持、游離、暴露的基礎上，還可以輔助電鉤對毗鄰重要神經或組織旁小血管或組織進行更加精細和安全的止血操作，在不施加凝血動作時，配合電鉤做好分離、加持的工作。此外，術中還會應用到操作針持、組織剪進行組織縫合，以及各種不同型號的施夾器對小血管進行夾閉。雖然超聲刀同樣可以進行組織和血管的切割，但由于刀頭固定，且要配合超聲刀鞘進行使用，應用場景不多，經濟性有限；目前，本研究團隊常規開展的肺癌根治術中，基本上由電鉤、無損傷心包抓鉗和有孔雙極抓鉗即可完成。

圖1 達芬奇機器人常規手術所需器械

3.2 手術切口設計：三臂氣密式切口設計及改良三臂+輔助孔切口設計

達芬奇機器人肺癌根治術在早期采用兩臂加輔助孔的切口設計[11]，但隨著達芬奇機器人系統的應用和部分氣管重建成型等復雜手術的開展，逐漸發現兩臂切口設計的一些不足之處，如對上肺動脈分支的游離處理、粘連固定的淋巴結軟組織的清掃以及對氣道進行復雜操作時，由于肺葉的遮擋以及患者體型因素，兩臂系統仍有處理不到位的情況發生，并且對助手配合及熟練程度有很高要求。此外，各個操作臂與鏡頭臂、輔助操作孔分別處在不同的肋間，一般會涉及3～4 個不同肋間，對于肋間神經的壓迫和損傷是造成患者術后疼痛、限制咳嗽咳痰、肺感染的主要原因。因而，本研究團隊將原有的兩臂設計改進為三臂氣密切口設計（圖2）。主要的變化如下：1）在原有兩臂的基礎上加入輔助第三操作臂，第三臂位于背側，距第二臂外側8～10 cm 處，位置較固定；2）第一、二、三臂及鏡頭臂切口設計統一至第八肋間，鏡頭臂位于腋后線，側臥位胸廓最高點，各操作臂之間距離保證在8～10 cm，視患者體型略做更改；3）取消輔助操作口，改為輔助操作孔，固定在第一臂與鏡頭臂之間第九或第十肋間；4）全部操作臂加用氣密蓋，輔助孔應用內徑15 mm 戳卡，保證氣密性，同時連接低流量二氧化碳氣腹機，制作人工氣胸，二氧化碳流量10 mmHg，流量10～12 L/min。

圖2 三臂氣密式手術切口設計示意圖

三臂氣密切口設計在很大程度上克服兩臂系統在復雜手術中的操作困難，并提高了手術的安全性，但在應用中不可避免地產生了一些問題，例如電鉤工作時產生的氣化煙霧致使手術視野不清，持續性負壓吸引的壓力不宜掌握，壓力過小造成工作效率明顯下降，壓力過大會造成肺組織復張，影響手術進程，手術結束時標本一般較少能通過15 mm 內徑戳卡的輔助孔取出，仍需要延長切口。因而，本研究團隊通過實踐最終使用了改良的三臂+輔助口的手術切口設計方法，即保留三臂，取消氣密氣胸，將輔助孔改為2～3 cm 的輔助口并上移至第八肋間，大約在肋弓起始處，距離鏡頭臂8～10 cm，同時將腹側臂孔（右側肺手術時為4 臂；左側肺手術時為1 臂）上移至第六或第七肋間，使鏡頭孔、一臂、輔助口成三角形排列（圖3）。改良后的手術切口設計既保留了對肋間神經損傷最小化的優點，一定程度上也加強了助手的輔助作用，降低了內鏡切割閉合器使用的難度，保證閉合血管和氣管時的理想角度，提高了手術安全性。凝血器械產生的煙霧可以及時排出，克服了標本取出的困難。術后相應肋間神經根常規應用羅哌卡因阻滯，很大程度上改善了術后傷口和帶管引起的神經痛，明顯提高患者術后生存質量。

圖3 改良三臂+輔助口切口設計示意圖及全景圖（上面觀）

3.3 全手術流程學習曲線

能夠流暢地完成達芬奇機器人輔助手術，需要一定的學習曲線。達芬奇機器人手術與胸腔鏡手術的主要差別為：1）由于術者無法直接接觸器械，缺少直接操作的力反饋，無法感知力度，因此增加了手術困難；2）鑒于達芬奇機器人控制系統的復雜性，因此需要做到精確的手、眼、腳協調；3）術者不在患者身邊，操作過程中需要更多的助手配合操作，包括牽拉、吸引、肺裂、血管和氣管的切割閉合，因此需要雙方有較高的默契度。如果能克服上述問題，有助于縮短學習曲線，一般認為學習曲線至少需要5～20 例[12]。

3.4 力反饋與助手配合

普遍認為的達芬奇機器人機械臂完全缺少力反饋的觀點是不準確的，當手通過機器臂抓持組織或血管后，通過3D 鏡頭觀察組織或血管受牽拉或變形的程度，能夠感受到術者自己的力道，但需要有良好的胸腔鏡肺癌根治術基礎，通過觀察體會胸腔鏡手術時組織牽拉的力度，其經驗可以借鑒用于達芬奇機器人手術。達芬奇機器人系統優越的性能需要術者熟練的操控技術來實現，需要術者有良好的全身協調能力，做到眼看、手抓、腳踩的協調一致和完美配合，由開始時的“人隨系統”到“系統隨人”，直至最后的“人機合一”。熟練的胸腔鏡手術操作技能也是非常重要的基礎。最后，順利完成達芬奇機器人手術，需要術者和助手有很高的默契度。助手要做到對術者操作的心領神會，術者器械的一個輕微動作會引導助手與其進行配合，同時助手也要對手術有充分的理解。

綜上所述，達芬奇機器人具有高靈敏度和精準度的機械臂操作系統和三維立體視野，相較于傳統胸腔鏡具有明顯的優勢，達芬奇機器人手術因此在胸外科的應用越來越普及。目前，初步數據顯示達芬奇機器人手術是胸腔鏡手術安全可靠的替代方案，而且達芬奇機器人手術在圍手術期的關鍵指標上具有顯著優勢。通過不斷的優化學習曲線，提高術者與助手的手術配合，同時結合設計合理的操作孔，尤其是輔助孔的位置，能夠最大程度地發揮達芬奇機器人手術操作的優勢，最大化地實現“人機合一”，機器人手術將在肺部腫瘤外科治療中占有越來越重要的地位。