机器人辅助手术在头颈肿瘤外科的发展和临床应用

Development and clinical application of robot-assisted surgery in head and neck surgery

《中华耳鼻咽喉头颈外科学杂志》，2013,48(2), 174-176.

李超（作者单位：610041成都，四川省肿瘤医院头颈外科二病区，TEL：028-85420166）

自2006年Malley等[1]首次将机器人辅助外科（robot-assisted surgery）成功应用于舌根肿瘤的切除以来，机器人辅助手术已在头颈部各种肿瘤外科治疗及修复重建方面陆续展开临床实践，本文就其发展和近年来在头颈肿瘤外科治疗上的应用情况进行回顾总结，探讨其在本专业领域的临床应用价值和前景。

一、机器人辅助外科的简介

第一个机器人辅助下的外科系统是由1985年美国加州放射医学中心发明的一个立体定向装置（Puma 560），他们应用其完成了首次人控机器人辅助下精确定位的脑组织活检术[2]。经过20余年的发展，目前在美国和欧洲等一些发达国家，机器人辅助外科发展迅速，2009年美国共有达芬奇机器人手术系统（Da Vinci Surgical Robot）1400台，这个数目较2007年增长了75%[3]。机器人外科系统主要由3部分组成（医生操作的主控台，机械臂、摄影臂和手术器械组成的移动平台及三维成像的视频影像平台）。虽然通过与内镜手术相同路径进入人体内部进行操作，但机器人在手术操作精准灵活性方面明显优于传统的内镜手术。当用人手完成内镜手术操作时，人手只能获得4个自由度方向(上下、左右、沿器械长轴旋转和器械末端的张合) ，从而降低了外科医生手的灵巧性，同时观看二维图像和由助手控制摄像又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，也降低了手眼间的协调性,这些都增加了基本操作如缝合、分离等的操作难度[3]。另外，手的不自主震颤和触觉的减弱也增加了内镜手术的操作困难，这些问题都阻碍了微创外科的进一步发展。而目前市场上主流产品美国Intuitive Surgical公司研发的达芬奇外科操作系统通过3个操作手臂及1个摄像手臂可以完成7个自由度方向上的精准外科操作（定位、抓取及切割等）[4]。术者可以控制3～4个操作臂中的2个，并随时切换，能模拟人手的动作，并且手的动作到器械头端的动作都是能看见的，具有空间感，可以使外科医生手术时感觉自己的手在患者体内。

二、机器人辅助外科在头颈外科方面的发展

头颈部由于重要解剖结构临近，手术操作空间受限等因素，机器人辅助外科的发展和应用较胸、腹部外科治疗相对滞后。机器人手术在耳鼻咽喉头颈外科领域最早在1995年被Brett等[5]率先应用报道，主要利用机器人辅助外科的精准性于一些简单的手术操作如镫骨足板造孔术等。2005年斯坦福大学的 Haus等[6]第一次进行了较为全面系统动物实验，他们用猪作为动物模型分别进行了32次机器人辅助下的外科治疗包括颌下腺切除、选择性颈清扫术、腮腺部分切除术和胸腺切除术。研究结果显示较传统腔镜手术而言，机器人手术具有手术易操控、视野清晰等优点。Malley等[1]在2006年经过一系列的动物实验和尸体上的手术模拟后，开展了真正意义上机器人辅助下的头颈肿瘤外科临床实践。术中舌根肿瘤被完整切除，切缘阴性，出血控制良好且未出现手术后并发症。从此，机器人辅助外科被不断地改进使其适用于头颈部特殊的解剖结构。2009年美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准了首个可应用于头颈外科治疗的机器人手术操作系统——“达芬奇经口外科机器人（Da Vinci Transoral Surgical Robot，Intuitive Surgical Inc, Sunnyvale, USA)，同年该技术被成功用于口咽癌患者的临床治疗[7]。此后，该手术系统被陆续报道应用于头颈部各类肿瘤的根治切除和淋巴结清扫，同时还应用于肿瘤切除后修复重建中。

三、机器人辅助外科在头颈肿瘤外科方面的应用

目前，机器人辅助下的头颈肿瘤外科治疗主要包括以下三个方面：①经口进路的喉、口腔、口咽及颅底等部位肿瘤的切除（transoral robotic head and neck surgery，TORS）,该进路主要适应于肿瘤体积不是很大（T3以下病例），通过显示屏能够清楚显示肿瘤与正常组织交界的肿瘤。②颈胸部附加切口进路的甲状腺及甲状旁腺切除、颈清扫等外科治疗，该进路主要适应于单侧腺体切除和择区性颈清扫术。③头颈缺损修复重建中皮瓣的制备和缝合固定等，该进路主要适应于背阔肌、胸大肌等容易建腔操作的肌皮瓣的制备及皮瓣在口咽腔等部位的缝合从而减少手术创伤。此外，机器人手术还被尝试应用于复发性肿瘤的挽救手术等。

Malley等[1]在2006年开展了TORS进路的舌根癌切除术，这也是首次机器人辅助下的头颈肿瘤外科临床治疗，该研究中他们应用机器人系统完成了两例舌根癌患者的外科切除，术中通过机器人系统使得术者更容易辨认保护舌咽、舌下及舌神经和舌动脉等相关结构。手术在微创和肿瘤切除方面均取得令人满意的疗效，术后没有手术相关并发症的发生。次年Solares和Strome[8]二人成功实施了TORS辅助下二氧化碳激光治疗1例74岁声门上型喉癌患者。两项技术的结合极大提高了手术的可视性和可操作性，手术更加精准微创。机器人手术除了可以辅助原发灶的切除以外，还可以在皮瓣的一期修复重建中发挥作用。 Mukhija 等[9]报道利用机器人完成了对2例口咽和口腔癌患者游离前臂皮瓣在口咽腔中对缺损覆盖和缝合固定。手术准备时间约10 min，整个手术（包括原发灶切除和修复）耗时均小于4 h，利用机器人辅助使得手术避免了行下颌骨及气管的切开，患者术后进食、语音恢复良好，颜面部美观，出院时间较常规手术提前3 d，近期疗效令人满意。对于远期疗效的评价方面，尚缺乏TORS 5年生存率和局部复发率的报道。Weinstein等[10]对一组晚期口咽癌患者术后随访18个月发现，机器人辅助手术后区域控制率可达到96%，远处转移控制率也达91%。TORS技术在口咽、喉部等部位临床应用取得成功以后，Malley 等[11]经过动物实验和尸体手术模拟于2007年将其应用于第1例侵及颞下凹的咽旁肿瘤的治疗，机器人手术有助于对颅底颈内动静脉、颅神经等重要结构的辨认保护，未出现血肿及颅神经损伤等手术相关并发症。

与TORS相比，机器人手术在颈部肿瘤应用方面需要附加切口、重新建立手术腔道以接近病灶且兼顾美观的效果。在此方面甲状腺肿瘤研究报道较多，为了切口美观常选用腋下或乳晕切口，与传统术式相比机器人手术具有美观、术后并发症少及患者术后主观症状轻微等优点[12]。2011年Lee等[13]报道了一项1043例患者的多中心研究，他们与常规开放性手术对比发现，机器人手术在安全性、可操作性及疗效方面与传统开放性手术未见显著差异，而患者在术后并发症及美观等方面显著优于了传统术式。与甲状腺手术进路及手术技巧相似，2004年 Bodner等[14]报道了首例机器人辅助下甲状旁腺的切除。通过在腋部皮下做一5～6 cm垂直切口，放置3个机器手臂，经过胸大肌和锁骨形成腋下至颈前的手术进路。此外，在胸前做一个0.8 cm附加切口并放置一个用于牵引建腔的机器手臂形成操作空间。通过这两个切口，4个手臂可以精确完成手术牵拉、分离及切割等外科操作。

颈部机器人手术除了应用于甲状腺外科的治疗以外，近来有学者还探讨了其在颈部淋巴结清扫术的应用价值。Lee等[15]在机器人辅助下通过面部除皱切口或耳后附加切口对26例cN0口腔癌患者进行了肩胛舌骨上的颈清扫术。结果显示，与常规开放术式相比，机器人辅助手术虽然有较长的手术时间[（157±22） min 比（78±16）min]，但在颈清扫的疗效、住院时间及并发症发生率等方面比较，两组之间差异未见统计学意义。经过对患者主观评估术后美观方面，机器人手术组显著优于传统治疗组，手术切口隐蔽于耳后和发迹内，避免了颈部瘢痕。

此外，除可以完成原发灶切除和颈清扫以外，机器人辅助外科还被国外整形外科单独应用于了头颈肿瘤切除后的修复重建，从早期用于皮瓣对手术缺损创面覆盖和缝合以避免面部切口和下颌骨的裂开[9]，到目前应用于带蒂或游离皮瓣的切取和制备。机器人辅助下皮瓣制备使得修复重建技术更趋向微创和精细化，更加符合整形外科技术要求[16]。

四、展望

微创外科凭借其美微创、美观等优势正不断渗透相关医学诊治领域，其中机器人辅助外科近10余年来在微创外科技术进展中极具代表性。除了微创外科的一般特点以外，它还兼有操作性和可视性好、可远程操控等特点。凭借互联网和卫星技术使得跨区域实时共享远程外科技术成为可能[17]。然而，机器人手术系统在头颈外科的临床实践还十分有限，其缺点也应该充分认识。首先机器人辅助系统购置及定期保养维护费用昂贵，国内医疗机构不应该盲目跟进需要充分考虑成本效益问题[3]。其次，由于该技术目前临床应用时间相对较短，多为单个中心的治疗经验，疗效上缺乏多中心、大规模临床研究证实。第三，相对于传统腔镜技术，机器人手术仍需要继续开发的配套器械及培训, 同时规范技术操作流程和解决手术操作缺乏触觉反馈等等[18]。尽管视觉操作性能较传统腔镜手术有了明显改善，但较开放性手术而言整个操作视野仍然不够全面，医生操作由于缺乏触觉反馈因此手感较差，并且一旦出现活动出血对整个手术影响及止血过程都较传统开放性手术困难等。由于其投入临床应用时间较短，其远期疗效和成本效益等问题都需要进一步的研究证实。总之，随着配套器械的不断研发及触觉反馈等问题得到不断解决，机器人辅助外科将在头颈肿瘤的治疗领域开辟一条的新的治疗技术思路，尤其是利用其远程操控及微创等优势会大大提升目前甲状腺和早期头颈肿瘤等微创外科手术质量的进一步提升。

参考文献

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