手术机器人——微创外科的新时代.pdf
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广东医学 2 O O 5年1 月 第2 6 卷第 1 塑
手术机器人 微创外科的新时代
周汉新
暨南大学附属第二医院， 广东省深圳市人民医院微创外科( 5 1 8 0 2 0 )
近二十年来， 常规腹腔镜技术以其创伤小、 痛苦轻、 恢复
快和 美观的优点给患者带来了巨大的益处， 推动 了微创外科
的蓬勃发展 。但是其 自身的技 术特征却 束缚了外科 医生眼
和手的功能， 降低 了灵 亍 I 】 生。经固定的通道行长 器械操作将
外科 医生的活动度限制在 5个方 向： 上下、 左右、 进 出、 沿器
械长轴旋转和 器械 末端的张合 ， 降低 了外科 医生手 的灵巧
性。观看二 维图像和 由助手控制摄像 ， 使外科医生失去 了视
觉的深度感和对术野的直观平稳控制力 ， 削弱了外科医生眼
的功能。对外科医生来讲， 手 眼间协调性的 降低 ， 增加 了基
本手法如缝合等的操作难度。另外， 触觉的减弱和手的不 自
主震颤也增加 了腔镜手术的 困难。常规腹腔镜技术暴露 出
的这些局限性 ， 必将阻碍微创外科的进一步发展。
微创外科的发展离不开科学技术的推动， 在工业自动化
技术、 计算机图像技术以及控制技术高速发展的基础上， 手
术机器人 出现在手 术台上。2 O 0 0年美 国 F D A批 准 了宙斯
Z e u s 和达芬奇 D a V i n c i 两套手术机 器人 系统的临床 应用， 给
外科 医生提供 了摆脱束缚的途径。两套手术机 器人均 包含
主控制台和机 器手臂， 主控制台上的两个主控装置控制机器
手臂 ， 外科 医生双手对两个主控装置的每 次操作都 能传达到
机器手臂 ， 机 器手臂又控制着患者体内手术 器械的操作并能
缩小移动幅度。机器手臂以一种 比例遥控的方式服从 于主
控装置的所有命令。
手术机 器人增强 了外科 医生的灵巧性 。通过器械腕 关
节， 外科 医生获得 了 7个方向的活动 自由度 . 常规 器械的 5
个 自由度和关节腕左右、 上下方向的 2个 自由度。手术器械
可以从各个角度接近 目标组织， 手术时犹如将 自己的双手放
进了患者体腔。动作缩减 系统能成 比例( 5 ： 1 或 3 ： 1 ) 缩减外
科 医生的动作幅度， 外科 医生移动操作杆 5哪 ， 患者体 内的
器械 末端仅移动 1 嗍 ， 提 高了外科操作的精确性。震颤过
滤系统能滤除外科 医生手部 颤动 ， 提 高了手 术操 作的稳定
性。手术机器人既提 供给外科 医生术野 的三 维放 大( 5～1 0
倍) 图像 ， 又恢复 了外科 医生对术野的 自主平稳控制力， 与动
作缩减和滤颤功能相配合， 使外科 医生能够完成脏器的显微
吻合及重建。另外 ， 手术机 器人使外科 医生不再站在手术 台
旁， 而是坐在舒适的椅子上操作着按人体工程学设计的“ 手
柄” 来完成手术。降低 了术者的疲 劳， 减 少了因疲劳而犯错
误的机 率， 保证了手术的安全性。
手术机 器人是通过将术者的手术操作转化为数 字信. g - 。
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. g - 后 ， 既可记 录、 保存和评估， 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 离传榆. 控
制该处的手术机 器人 . 实现 远程 手术。2 0 0 1年 9月， 如 同
·
5 ·
专 题 辛艮道 _ _ _
1 9 2 7年查 尔斯 · 林德伯格只身飞越大西洋一样 ， 在美国纽约
的外科 医师看电视屏幕操纵机械手 ， 远距 离( 7 0 0 0 k m外、 横
跨大西洋) 遥控位于法国新特拉新堡 医院手术 室里的宙新机
器人 ， 为一位 6 8岁的患者成功进行 了腹腔镜胆 囊切除术， 这
次命名为“ 林德伯格手术” 的成功是远程手术的一 个里程碑 。
标志着外科手术跨时代的飞跃。
我院在 中国大陆首先引进宙斯 ( Z eu s) 手术机 器人 系统，在 2 o 0 3 年 1 2月至 2 0 o 4年 4月间在成功完成 3例活体动物
模拟实验的前提下 ， 于 2 0 0 3年 4月至 2 0 0 4年 8月间成功 完
成了 1 6例人胆 囊切除术 ， 患者术中经过顺利。随着手 术经
验的积 累， 术前准备时间由 9 0 m i n缩短 到 3 0 m i n ； 手 术时间
由 1 2 0 m i n缩短到 3 0 mi n ； 平均 出血量为 2 7 . 7 ml ： 术后平均住
院 2 . 4 d ； 术后 6～9 h后开始进食 ......
手术机器人 微创外科的新时代
周汉新
暨南大学附属第二医院， 广东省深圳市人民医院微创外科( 5 1 8 0 2 0 )
近二十年来， 常规腹腔镜技术以其创伤小、 痛苦轻、 恢复
快和 美观的优点给患者带来了巨大的益处， 推动 了微创外科
的蓬勃发展 。但是其 自身的技 术特征却 束缚了外科 医生眼
和手的功能， 降低 了灵 亍 I 】 生。经固定的通道行长 器械操作将
外科 医生的活动度限制在 5个方 向： 上下、 左右、 进 出、 沿器
械长轴旋转和 器械 末端的张合 ， 降低 了外科 医生手 的灵巧
性。观看二 维图像和 由助手控制摄像 ， 使外科医生失去 了视
觉的深度感和对术野的直观平稳控制力 ， 削弱了外科医生眼
的功能。对外科医生来讲， 手 眼间协调性的 降低 ， 增加 了基
本手法如缝合等的操作难度。另外， 触觉的减弱和手的不 自
主震颤也增加 了腔镜手术的 困难。常规腹腔镜技术暴露 出
的这些局限性 ， 必将阻碍微创外科的进一步发展。
微创外科的发展离不开科学技术的推动， 在工业自动化
技术、 计算机图像技术以及控制技术高速发展的基础上， 手
术机器人 出现在手 术台上。2 O 0 0年美 国 F D A批 准 了宙斯
Z e u s 和达芬奇 D a V i n c i 两套手术机 器人 系统的临床 应用， 给
外科 医生提供 了摆脱束缚的途径。两套手术机 器人均 包含
主控制台和机 器手臂， 主控制台上的两个主控装置控制机器
手臂 ， 外科 医生双手对两个主控装置的每 次操作都 能传达到
机器手臂 ， 机 器手臂又控制着患者体内手术 器械的操作并能
缩小移动幅度。机器手臂以一种 比例遥控的方式服从 于主
控装置的所有命令。
手术机 器人增强 了外科 医生的灵巧性 。通过器械腕 关
节， 外科 医生获得 了 7个方向的活动 自由度 . 常规 器械的 5
个 自由度和关节腕左右、 上下方向的 2个 自由度。手术器械
可以从各个角度接近 目标组织， 手术时犹如将 自己的双手放
进了患者体腔。动作缩减 系统能成 比例( 5 ： 1 或 3 ： 1 ) 缩减外
科 医生的动作幅度， 外科 医生移动操作杆 5哪 ， 患者体 内的
器械 末端仅移动 1 嗍 ， 提 高了外科操作的精确性。震颤过
滤系统能滤除外科 医生手部 颤动 ， 提 高了手 术操 作的稳定
性。手术机器人既提 供给外科 医生术野 的三 维放 大( 5～1 0
倍) 图像 ， 又恢复 了外科 医生对术野的 自主平稳控制力， 与动
作缩减和滤颤功能相配合， 使外科 医生能够完成脏器的显微
吻合及重建。另外 ， 手术机 器人使外科 医生不再站在手术 台
旁， 而是坐在舒适的椅子上操作着按人体工程学设计的“ 手
柄” 来完成手术。降低 了术者的疲 劳， 减 少了因疲劳而犯错
误的机 率， 保证了手术的安全性。
手术机 器人是通过将术者的手术操作转化为数 字信. g - 。
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. g - 后 ， 既可记 录、 保存和评估， 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 离传榆. 控
制该处的手术机 器人 . 实现 远程 手术。2 0 0 1年 9月， 如 同
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5 ·
专 题 辛艮道 _ _ _
1 9 2 7年查 尔斯 · 林德伯格只身飞越大西洋一样 ， 在美国纽约
的外科 医师看电视屏幕操纵机械手 ， 远距 离( 7 0 0 0 k m外、 横
跨大西洋) 遥控位于法国新特拉新堡 医院手术 室里的宙新机
器人 ， 为一位 6 8岁的患者成功进行 了腹腔镜胆 囊切除术， 这
次命名为“ 林德伯格手术” 的成功是远程手术的一 个里程碑 。
标志着外科手术跨时代的飞跃。
我院在 中国大陆首先引进宙斯 ( Z eu s) 手术机 器人 系统，在 2 o 0 3 年 1 2月至 2 0 o 4年 4月间在成功完成 3例活体动物
模拟实验的前提下 ， 于 2 0 0 3年 4月至 2 0 0 4年 8月间成功 完
成了 1 6例人胆 囊切除术 ， 患者术中经过顺利。随着手 术经
验的积 累， 术前准备时间由 9 0 m i n缩短 到 3 0 m i n ； 手 术时间
由 1 2 0 m i n缩短到 3 0 mi n ； 平均 出血量为 2 7 . 7 ml ： 术后平均住
院 2 . 4 d ； 术后 6～9 h后开始进食 ......
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