機器人心臟手術的應用現(xiàn)狀*

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

“達芬奇”機器人手術系統(tǒng)主要由三部分構成:術者控制臺、床旁機械臂車和視頻系統(tǒng)。術者于控制臺利用手柄控制機械臂和三維內鏡完成手術。術者視野為三維立體結構，從而實現(xiàn)同開放式手術相同的視野效果。床旁機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入人體組織內，從而實現(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、操作精細、手術視野良好、術者勞動強度降低、不易疲勞，可以提高術者工作效率和準確度。

目前，手術機器人系統(tǒng)主要集中于歐美等發(fā)達國家。美國共裝備“達芬奇”機器人手術系統(tǒng)1300余臺，每年完成的機器人心臟手術約1700例，并以每年25%的速度增長，按開展數(shù)量多少手術種類依次為: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。國內大陸地區(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，由于經濟發(fā)展及醫(yī)療水平的不同，國內心外科開展的手術種類依次為:冠狀動脈旁路移植術、先心病矯正、二尖瓣成形或置換、黏液瘤切除及其他手術。下面按手術種類介紹機器人心臟手術的應用情況。

1 二尖瓣成形

機器人手術系統(tǒng)首先應用于二尖瓣成形術中。1998年法國的 Carpentier等［1］使用“達芬奇”原型機完成首例機器人輔助下二尖瓣成形術。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“達芬奇”機器人下二尖瓣成形術。作為美國FDAⅠ期臨床試驗的一部分，該中心此后陸續(xù)完成了20例機器人下二尖瓣成形術［2］。該組病例手術效果良好，并直接推動了FDA批準的Ⅱ期、多中心臨床試驗［3］:Ⅱ期臨床試驗共納入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年結束;Ⅱ期臨床試驗結果表明，無手術死亡、中風及機器人系統(tǒng)相關并發(fā)癥發(fā)生，92%的患者術后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治療。根據(jù)上述臨床試驗結果，美國FDA于2002年批準“達芬奇機”機器人手術系統(tǒng)應用于二尖瓣成形手術中。

到目前為止，還沒有機器人與常規(guī)開胸或腔鏡下二尖瓣成形術對比的臨床隨機試驗。2006年美國賓夕法尼亞大學的Woo等［4］報道單中心、非隨機臨床試驗，結果表明:同常規(guī)手術相比，機器人手術的輸血量及住院時間明顯縮短。2008年美國Chitwood等［5］報道了單中心、病例數(shù)最多的一組機器人二尖瓣成形術:2000年5月～2006年11月，共300例接受機器人二尖瓣成形術，無手術死亡、術中術式轉化或改為二尖瓣置換;住院(5.2±4.2)d，術后隨訪(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%);術后5年生存率為96.6%，同常規(guī)開胸二尖瓣成形術無區(qū)別;93.8%的患者5年內無須再次手術。

2007年3月我院開展了國內首例“達芬奇”機器人下二尖瓣成形術［6］。到目前為止，共完成二尖瓣手術60例，手術種類包括: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，生物瓣和機械瓣置換。60例無手術死亡，無術中術式轉化;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。所有患者術后4～6 h拔除氣管插管，術后疼痛明顯小于常規(guī)開胸手術，患者心理負擔較輕，恢復加快。1例術后出現(xiàn)重度肺部感染，術后23 d因肺部感染死亡，心臟瓣膜及心臟功能術后復查未見異常;1例70歲二尖瓣成形術后出現(xiàn)重度溶血、腎臟功能衰竭，行透析治療后并于術后1個月行二次手術、生物瓣置換后痊愈出院;1例二尖瓣成形后，術中經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］。

機器人二尖瓣手術過程中，除4個直徑為0.8 cm的小孔外，需要在側胸壁上做直徑為2 cm的切口作為工作孔，用來傳遞針線、瓣膜、成形環(huán)等手術耗材。機器人微創(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了機器人二尖瓣成形術安全有效，近、中期結果良好。隨著臨床經驗的積累，Rodriguez等［9］將機器人技術應用較復雜的二尖瓣成形，例如前葉或雙葉修復，但10～20年的遠期臨床結果有待于進一步證實?？梢灶A料的是，隨著機器人技術的進步及新型器械的發(fā)明，機器人下二尖瓣成形將更為簡單，并具有良好的可復制性。對于術后疼痛程度、恢復速度、生活質量等臨床指標同常規(guī)手術的比較，有必要繼續(xù)明確。

2 冠狀動脈旁路移植術

機器人輔助下冠狀動脈旁路移植術包括:機器人內乳動脈游離聯(lián)合正中開胸或胸壁小切口下冠狀動脈旁路移植術(minimally invasive direct coronary artery bypass，MIDCAB)、全機器人下冠狀動脈旁路移植術 (totally robotic coronary artery bypass，TECAB)，上述手術可在體外或非體外循環(huán)下完成。早期的臨床結果顯示:“達芬奇”機器人系統(tǒng)可安全、高效的游離內乳動脈，在克服了學習曲線后，游離時間 ＜ 30 min［10～12］。1998 年 Loulmet等［13］首次報道機器人輔助下冠狀動脈旁路移植術，術中先游離左內乳動脈，心臟停跳后行內乳動脈到前降支的吻合。2000年Falk等［14］報道22例機器人下冠狀動脈旁路移植術，其中4例因吻合部位出血或橋血管問題改為側胸壁小切口下搭橋術;余18例術后3個月復查，橋血管通暢，無并發(fā)癥發(fā)生。隨后，F(xiàn)alk等［15］進一步證實了利用心臟內固定器心臟不停跳下機器人冠狀動脈旁路移植術的可行性。2006年，美國的Srivastava等［16］報道最大的一組臨床病例，150例接受了雙側內乳動脈游離聯(lián)合小切口心臟不停跳下冠狀動脈旁路移植術，2例術后出現(xiàn)胸痛癥狀，造影證實為橋血管堵塞，支架植入術后治愈;術后3個月行CT檢查，136例的橋血管通暢。

2006年Argenziano等［17］報道了多中心臨床試驗，美國FDA根據(jù)該項臨床試驗結果，批準了“達芬奇”系統(tǒng)應用于冠脈搭橋術: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中排除，85例成功接受手術，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%)術中改為正中開胸，無手術死亡，1例術后出現(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］報道迄今為止最大的一組機器人冠脈搭橋術，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%，術中術式轉化率為28%，隨手術例數(shù)的增加，術式轉化率逐步下降，也未出現(xiàn)同術式轉化相關的并發(fā)癥;術后利用造影或運動平板試驗評估手術效果，6個月后97%的患者橋血管通暢，6個月內突發(fā)心臟事件的患者占5%。

2007年4月～2010年12月，我院共完成161例機器人非體外循環(huán)下冠狀動脈旁路移植術［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)術中改為MIDCAB;1例行右側內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);無手術死亡及圍術期心肌梗死發(fā)生;術后2周內行64排CT或橋血管造影檢查，橋血管通常率為100%。MIDCAB組術后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，機器人術后2周內行分站式支架置入術(雜交)，恢復良好，未見心臟不良事件發(fā)生。

總的來說，機器人輔助下冠狀動脈旁路移植術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。在克服了學習曲線后，大多數(shù)術者可較有把握的完成前降支到內乳動脈的搭橋。對于需要多支冠脈再血管化治療的患者來說，“雜交”技術是可供選擇的方案之一。Katz等［22］研究表明，該術式可安全完成，術后并發(fā)癥發(fā)生率低，3個月后橋血管通暢率為96.3%。遠期橋血管通暢率有待于進一步的隨訪研究證實。

3 先心病矯正

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

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

4 機器人心臟腫瘤切除

心臟內腫瘤發(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］報道3例機器人輔助下左房腫瘤切除，術中經右房－房間隔途徑進入左房或直接左房切口，腫瘤切除后利用自體心包片修補缺損的房間隔，體外循環(huán)時間(103±40)min，主動脈阻斷時間為(64±2)min，術后3周內恢復正常的生活。Woo等［32］報道利用機器人技術切除主動脈瓣乳頭狀纖維彈性組織瘤，術后第3天出院，1個月內正常工作。2010年，我院報道了國際上最大一組機器人輔助下黏液瘤切除術［33］:19例中，15例為左房黏液瘤，4例為右房黏液瘤;術中左房入路13例，2例經房間隔入左房，右房黏液瘤切除均采用心臟不停跳下手術;所有患者均成功接受機器人黏液瘤切除術，無手術死亡、栓塞等并發(fā)癥的發(fā)生，隨訪時間(10±7)個月，未見腫瘤復發(fā)。

5 心房纖顫及心力衰竭的外科治療

冷凍迷宮術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，增加手術時間及出血風險，該項技術并沒有得到廣泛的開展。目前的研究證實，開胸二尖瓣手術同期行心房纖顫消融手術安全有效［33～37］。2002 年 Argenziano 等［38］報道了機器人下單純治療心房纖顫的動物試驗，2004年出現(xiàn)了相應的臨床報道［39，40］。2009 年 Cheema 等［41］報道了機器人體外循環(huán)下心內直視心房纖顫消融術，但遠期結果有待于進一步隨訪。

大量的前瞻性研究證實，在適當藥物治療條件下，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阻滯患者的心臟功能、運動耐量及生活質量，同時可以減少死亡率及因心力衰竭導致的住院［42］。由于冠狀靜脈及冠狀靜脈開口解剖變異較大，左心室導線經心臟靜脈植入存在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救方案。與開胸手術相比，機器人手術具有創(chuàng)傷小、恢復快等優(yōu)點，對于心臟功能衰竭的患者意義更大。2004年Derose等［44］報道機器人輔助下心室電極植入術:13例中有6例曾接受過冠脈搭橋術，所有患者無并癥發(fā)生，無手術失敗。2005年Navia等［45］報道41例機器人輔助下左心室電極植入術，無手術失敗及并發(fā)癥發(fā)生。經冠狀靜脈與機器人輔助下左心室電極植入的對比性研究正在進行中。

6 展望

機器人微創(chuàng)心臟手術不僅在手術精確定位、手術最小創(chuàng)傷、手術質量等方面將帶來了一系列的變革，也是外科觀念的革新。機器人系統(tǒng)在心臟外科應用的臨床結果表明，該術式同正中開胸相比，可以減少輸血量，縮短住院時間，并提高生活質量?？梢悦鞔_的是，隨著機器人系統(tǒng)相關技術的發(fā)展，例如新型牽開器、無線吻合器及新術式等，機器人手術技術將得到更廣泛的應用。就國內的情況來看，所開展的手術種類、數(shù)量均位于亞洲首位，但開展此項工作前需要考慮的是:機器人心臟手術需團隊成員的密切配合，并有一個逐步學習的過程;良好的外科基礎是開展機器人微創(chuàng)手術的必要條件;機器人手術系統(tǒng)及相關耗材需要較高的投入。傳統(tǒng)心臟手術的效果已經被臨床實踐所證實，并發(fā)癥及死亡率也在不斷的下降中，是機器人心臟手術良好的對比標準。機器人技術的優(yōu)勢需要周期更長、更加嚴格的臨床隨機對照研究證實。

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