手术医师操纵机器人在微创外科的应用进展

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1、手术医师操纵机器人在微创外科的应用进展随着器械的改进和手术医师操作技能的提高，微创外科取得了长足发展。本文是一篇机器人在微创外科的应用进展，接下来让我们一起来看看吧~一、历史与背景在世界上引起巨大轰动。从此迎来了微创手术的新时代，腹腔镜外科成为最具活力的领域。此后，随着器械的改进和手术医师操作技能的提高，微创外科取得了长足发展。但是现有的内镜手术在临床应用中也暴露出了不足：(1)经固定的通道器械操作限制了医生的活动度和手的灵巧性;(2)二维图像使外科医生失去了视觉的深度感和对术野直观平稳控制力;(3)手眼间协调性差，使得精细的解剖和吻合变得困难;(4)触觉的减弱和手的不自主阵颤、

2、易疲劳增加了操作的困难等。为了解决上述问题，科学家们开发了计算机辅助手术系统，即手术机器人系统，使微创外科的发展进入了一个新时代。Kaster-slave)手术机器人仍有很大不同。主从式机器人系统概念最初源于美国军方的远程手术构想圈。1994年，美国puterMotion公司在军方风险基金的资助下研制了第一台协助微创手术的内窥镜自动定位系统伊索(automatedendoscopicsystemforoptimalpositioning，Aesop)。尽管它还不是能执行指令独自进行手术操作的机器人，而只是一只扶镜的电子机械手，但是迈出了机器人技术介入外科手术的关键一步。1999年

3、，IntuitiveSurgical公司制造的达芬奇(daVinci)和puterMotion公司制造的宙斯(Zeus)机器人手术系统都通过了欧洲CE市场认证，标志着真正手术机器人的诞生，并于2000年7月通过了美国FDA市场认证。达芬奇现已成为世界上首套可以正式在医院手术室腹腔手术中使用的机器人手术系统。手术机器人将医生的手术操作转化为数字信息，传递给机器人的操作臂，控制操作臂来完成手术。手术操作转化为数字信息后又可借助高速宽带技术与其他有数字接口的设备对接以远距离传输，实现远程手术。2001年9月，外科医师在美国纽约通过观看电视屏幕操纵机械手，远距离遥控7000km外位于法国

4、斯特拉斯堡医院手术室里的机器人宙斯，成功地为一位68岁的患者进行了腹腔镜胆囊切除术。此次手术的成功是远程手术的一个里程碑，标志外科手术跨时代的飞跃。二、手术机器人的系统组成与特点机器人手术系统主要由控制台、传递外科医生手部动作的有线网络系统和操作臂三部分组成。控制台是机器人手术系统的核心，由计算机系统、手术操作监视器、机器人控制监视器、操作手柄和输入、输出设备等组成。操作臂通常有3个，其中1个用于控制腹腔镜，另外2个用于控制器械。手术前，医生需要通过机器人控制监视器设定器械动作的幅度、张开的角度、器械闭合后锁定与否以及操作臂的活动范围等。系统设定完成后，医生可在远离手术台的控制台

5、，通过观察病人体腔内三维图像来引导操作手柄的操纵，控制扶镜和执行手术操作的机械臂进行手术。医生的动作经过计算机过滤后，按比例缩小后实时传递给操作臂，保证了手术操作的精确性和稳定性。机器人手术系统采用的基于计算机视觉的主动引导技术、语音控制技术、手术器械跟踪技术、触觉反馈技术等，则保证了手术操作的顺利进行。宙斯的扶镜手是声控的，而达芬奇的手术器械头端增加手腕关节，扩大了活动范围和灵活性。与传统腹腔镜手术相比，手术机器人具备如下优点：(1)无需助手扶持腹腔镜，而是根据术者意愿随意调节镜头的方向机位置，保持提供清晰、稳定和接近真实的、极佳的三维图像，得到的术野直观平稳，能有效克服传统腹

6、腔镜手术中操作易疲劳、助手和术者协调不一致的弊端。(2)机器人手术系统通过软件处理来消除术者手部的震颤，将控制柄的大幅度移动按照比例转换成在患者体内的精细动作。(3)恢复了术者合适的眼手协调性，提高了手术操作的精确性、稳定性和轻柔性，三维与二维的视觉差距主要在更精细操作的空间定位上，而视觉上的这一突破将会提升术者对手术操作的自信与掌控力。这对于高精度的手术，如心脏和脑部手术以及长时间的复杂手术尤其重要。(4)值得注意的是，尽管称为机器人手术，但操作意图和指令仍是由医师发出的，外科操作仍需遵循传统手术原则并以腹腔镜技术为基础，但又突破了原腹腔镜技术只看不敢动。(5)完全改变了传统外

7、科医师临台手术模式，形成一种实时透明的经验传承与交流模式。而且机器人手术系统具有记忆功能，方便医生之间讨论、交流。还可以实时通过网络获求手术室外的援助，形成多团队配合和多学科融合的新型诊疗模式，同时造就了一个全新的外科模式。同其他任何新技术一样，机器人手术也有其缺点：1)成本昂贵，需要特制手术室和专门培训的人员;2)手术时间相对较长;3)缺乏触觉反馈，致使组织误伤、缝线断裂均常有发生;4)动作比例设定、手颤过滤功能及影像系统使机器人技术在狭小空间及精细操作方面(如心外科手术、前列