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    【广东卫生计生】“达芬奇”机器人如何做手术

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    达芬奇手术机器人开展手术的场景(资料图片  中山一院供图)

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    机械臂系统

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    主刀医生操作台

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    机械臂戴无菌套

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    外部创口缝合

           3月11日,中山大学附属第一医院(以下简称“中山一院”)手术科大楼30号手术室内,一台名为“达芬奇”的手术机器人(Da Vinci Si),在医生的操控下完成一台乙状结肠息肉切除术,创造华南地区首例机器人手术的纪录。

          从传统开放手术、腹腔镜微创手术到机器人手术,人类外科手术又向前迈进一大步。“达芬奇”本身造价不菲,稳定性、精确度极高,3D高清内窥镜与灵活多角度的机械臂“双剑合璧”,大大超越肉眼和人手的局限,非常适合进行空间狭窄、复杂疑难的手术。特别是在心脏、肝胆、胃肠、泌尿、妇产等外科手术中,使用“达芬奇”可降低患者体内损伤,减少失血量,更彻底地清除病灶,术后患者并发症少、痛苦小、愈合好,住院时间平均缩短一半。

           尽管“达芬奇”将主刀医生从手术台上解放出来,但同时又对医生提出更高的要求:既要具备传统手术经验,又得熟练机器人系统的操作。而这例手术,正是由中山一院大外科主任、教授何裕隆控制机器人主刀、副教授吴晖在手术台边配合完成的。

           日前,“达芬奇”已经在中山一院众“大咖”的指挥下完成50例手术,更多的人因此而获益。当科技不断地刷新人们的认识和体验,或许我们该重回3月11日的30号手术室,以探求“达芬奇”在华南地区首次完美亮相背后的究竟。

           神奇系统:操作臂稳定精确成像高清立体

           机械臂系统   不同于人形机器人,手术机器人的设计注重功用而非仿形。7条可实现540度旋转的可交互式“操作臂”和“镜头臂”;7种活动模式的操作臂精细关节,等比缩小并模拟主刀医生的手部动作,在人手触及不到的狭窄体腔里也能灵活穿行。更重要的是,操作臂的稳定性和精确性,过滤了人手自然颤动的现象。而镜头臂上装备的两个摄像头,相当于主刀医生的“金睛火眼”,使医生能够清晰地关注到手术视野中的每一点细节。一次手术中,通常使用4条手臂:3条操作臂和1条镜头臂。

           操作臂的四个金属连接端相当于机器人的“手指”,可以根据手术的要求更换安装不同的器械,如手术刀、剪刀、钳子、缝针器、电凝止血设备等——直径2至4毫米。手术器械的四个可旋转圆盘固定在操作臂上,在严密的动程范围内实现操作。

           这些器械都经过严格消毒,具有一定的使用次数,当使用次数满额后被系统自动锁住,无法再进行操作。

           主刀操作台   主刀操作台距离无菌区数米开外,通过光纤数据线与机械臂连接,相当于外科医生的独立工作间。

           显示器提供放大了10倍的三维立体高清影像,实时监控手术进度。两个指套式的手柄可感应医生手部动作,等比例转换成机械臂的同步精细操作。脚踏用于调整机械臂的远近位置、调节镜头的焦距。而内置麦克风可以实现医生与助手的远距离对话交流。

           主刀医生坐在操作台上调动双手双脚,发出移动、捏夹、拉扯、打结等动作指令,犹如“隔空取物”。

           三维成像系统   成像系统的采集端位于镜头臂的内窥镜上,3D显示屏则位于主刀操作台上。

           相比于传统腹腔镜的3倍二维视图,机器人能显示放大了10倍以上的高清立体影像,患者体腔内的血管、神经组织等一目了然,便于主刀医生辨认结构、把握距离,进行更精细的操作。

           手术室的另外两个屏幕可同步显示2D影像,以便助理医生和其他医务人员跟进手术。

           手术操作:对主刀医生要求更严格

           早上七点多,手术室里就开始忙碌的术前准备,医务人员进行器械的安装与调试、工具的准备和消毒、患者的输液与麻醉等。几十平方米的手术室,因为加入机器人设备以及各种数据传输线而略显拥挤。

           接受机器人手术的患者必须经过严格筛选。手术前,医院内部进行多学科讨论,并与患者家属积极沟通,最终确定一名63岁的男性患者——符合年龄相对较小、没有基础病等条件。

           给患者皮肤消毒,铺上蓝色无菌巾之后,医生再次确定每个手术切口的位置和长度。麻醉师对患者进行静脉全身麻醉。

           为达到手术环境的无菌要求,机械臂需要套上塑料薄膜进行密封。每个无菌套约为3500元人民币,价格不菲。

           机械臂也像传统外科医生一样,戴上“手套”,显得更加庞大。这些无菌套都是一次性的,只能使用于同一台手术,避免患者之间的交叉感染。医务人员小心翼翼地为机械臂安装无菌套。主刀医生何裕隆强调:“要保证接触到病人身上的器械都是无菌的。”

           传统开放式手术需要在患者身上切开二三十厘米的创口,而机器人手术则无需开腹。医生在患者腹部开了4个微创切口,每个约1厘米,放入中空管子并往腹部充入二氧化碳以建立人工“气腹”,使得体腔有更大的操作空间。

           此时仍是在传统腹腔镜下进行操作,对患者腹腔进行逐层探查,在腹壁搭建手术通道。

           使用传统腹腔镜定位后,机器人方派上用场。首先进入患者体内的是镜头臂,内置2个内窥摄像头,由冷光源提供照明,将采集到的高清立体图像传送到主刀操作台。普通微创手术需要一个专门的扶镜手,而机器人手术则减省了这一人力。

           摄像头需要进行调焦校准。镜头臂能够深入小创口内部,等于让医生进入病人的肚子里直接观察内部情况,“镜”比人眼的视野更开阔,能够有效减少盲区。

           人工搭建好腹腔通道后,医务人员把操作臂主机推至手术台旁,不断调整机器人与病人的相对位置,选取最佳角度。

           随着一声“线接好了,可以了”,三条机械臂进入患者体内,正式开始“主导”整台手术。在场的医护人员都不免为它的“首秀”感到兴奋和紧张。

           何裕隆坐在操作台前指挥机器人进行手术操作。他双眼紧盯前方屏幕的3D影像,双手拇指和中指套在传感器上,熟练地做着前进、后退、牵拉、切割等动作。每个细微的动作都不容大意,他深知,他怎么动,机械臂就怎么动,没有重来的机会。“这跟亲手摸着病人的身体来做手术完全是两回事。”经验丰富的医生要适应它也并非易事,至少需要练习几个星期。传统手术可感受到患者身体组织的质地、弹性,而机械臂缺少触觉反馈体系,医生使用多大的力度完全靠经验以及视觉上的判断,这也是新技术所带来的挑战。

           在分离肠道、切断血管、清扫淋巴结的过程中,何裕隆主要控制两条操作臂,分别连接着超声刀和双极钳。超声刀通过震动产生高温进行切割,沿着结肠剪开侧腹膜。通过屏幕,偶尔可以看到烧灼时升腾的烟雾。切断大血管的时候,吴晖用镊子从旁协助。

           手术机器人带来的另一项好处,就是能够使主刀医生在长时间的手术中坐着进行手术操作,提高舒适度,避免长时间站立所带来的疲劳。

           手术严格按照设计好的策略与路径进行。出现需要注意的情况时,何裕隆有时会暂停使用机器人,与助手研究下一步策略。手术中如有任何意外,都可终止机器人操作,恢复传统手术,保证安全性。

           手术团队分工明确,默契配合。助手吴晖坐在手术台旁,通过前方同步播放的二维视频,实时监控手术器械在患者体腔内的每个动作。同时,他按照何裕隆发出的指令,严格配合操作:调整机械臂方向、更换手术工具、用纱布止血、辅助牵拉肠道、冲水吸水、擦拭镜头……

           机械臂“肘部”的指示灯会在不同情况下呈现出红、绿、蓝三种颜色。手术器械受到自动锁定操作系统的限制,比如超声刀使用10次之后就被冻结。红灯亮起是错误报警,表示手术器械超过限定次数无法继续使用,或是未安装妥当。蓝灯表示当前机械臂工作正常,且对当前手术器械的位置有记忆。而绿灯是更换器械后有之前的位置记忆,可直接将器械送回原来的位置。吴晖时刻关注指示灯的变化。

           在检查肠道一个多小时后,何裕隆终于找到患者的病灶所在——乙状结肠息肉。这时候,护士已经准备好“腔镜下直线切割闭合器”,并在前端装上双排钉子。吴晖使用这把“神枪”配合机器人进行息肉肠段的切除,过程顺利。

           “一次性管状吻合器”是一种形似管道、前端弯曲的器械。它通过肛门进入患者体内进行肠道的吻合,即两个断端的重新接通。相比于手工缝合,它大大缩短了手术时间,减少吻合口出血,缝合均匀整齐。

           手术进入最后一步,这时机器人精细缝合的优势得到彰显。机械臂使用持针器比人手更灵活,但是要打多大、多紧的结,则离不开医生的传统手术经验,以及充分的模拟训练。

           何裕隆进行着与传统手术不同的缝针打结,这时需要关注3D影像下创口形状的变化,以精细的操作为患者降低不必要的伤害。

           缝完后,机械臂的使命已经完成,光荣退出“战场”。紧接着,吴晖移除患者身上的中空管道,再次切开患者腹部表皮,将结肠息肉取出体外,并进行外部创口的缝合。

           至此,中山一院首例机器人手术顺利完成,这标志着华南地区的外科手术正式跨入“机器人时代”。患者术后第二天即下床自由活动,很快能够进食,第三天便康复出院。