術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人共含68個高精度伺服電機(jī)，用于術(shù)前全自動擺位、術(shù)中操作和主從控制，創(chuàng)造性地設(shè)計了面向全狀態(tài)安全監(jiān)控的雙環(huán)路獨立控制硬件拓?fù)洌溌分鲝牟僮餮訒r小于50毫秒，每秒鐘可實現(xiàn)1000次的亞毫米級手術(shù)精準(zhǔn)控制。

　　手術(shù)區(qū)域外的控制臺前，王林輝教授遠(yuǎn)程操作機(jī)器人，揮舞著連續(xù)體蛇形手術(shù)操作臂，通過患者腹部一個不到3厘米的小切口，干凈利落地完成了一臺前列腺癌根治手術(shù)。

　　3月9日，這臺高難度泌尿外科手術(shù)在浙江省嘉興市第一醫(yī)院完成。作為海軍軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院泌尿外科主任，王林輝教授以技術(shù)專家身份，全程指導(dǎo)并主刀了這臺手術(shù)。

　　記者了解到，這是中國首例具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、真正意義上的純單孔（即皮膚開口不大于3厘米）腔鏡手術(shù)機(jī)器人完成的外科手術(shù)，標(biāo)志著國產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人打破了美國達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人的壟斷地位。

　　單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人優(yōu)勢多

　　在泌尿外科的手術(shù)中，前列腺癌根治手術(shù)屬于比較復(fù)雜的手術(shù)之一，手術(shù)過程步驟多，操作精細(xì)程度要求高，既要徹底切除腫瘤，又要保留好患者的排尿功能和性功能。

　　“在完整切除前列腺及腫瘤后，需要將膀胱和尿道殘端進(jìn)行吻合，在狹小的男性盆腔里進(jìn)行如此精細(xì)的操作和縫合，對外科技術(shù)是很大的挑戰(zhàn)。”王林輝說，術(shù)后尿失禁也正是由于對排尿肌肉和神經(jīng)的損傷才出現(xiàn)的并發(fā)癥，而采用單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人，可以完美地解決這一難題。

　　王林輝介紹，當(dāng)前臨床應(yīng)用最廣泛的機(jī)器人都依賴進(jìn)口，且以多孔進(jìn)行操作，性價比也面臨較大的挑戰(zhàn)。而且多孔術(shù)后，還需要擴(kuò)大至少一個切口，以便拿出病理樣本，因此多孔實際上是“一個大孔+多個小孔”，創(chuàng)傷遠(yuǎn)大于單孔術(shù)。

　　單孔腔鏡手術(shù)則由單一創(chuàng)口向腹腔置入多個器械開展手術(shù)，相比傳統(tǒng)的多孔腔鏡手術(shù)具有更加微創(chuàng)、恢復(fù)快，以及手術(shù)美容等優(yōu)點。

　　“但長期以來，如果不采用手術(shù)機(jī)器人，純單孔腔鏡手術(shù)臨床開展得較少，主要原因在于手動手術(shù)器械運動能力受限。在純單孔限制下，手術(shù)工具近似平行，會面臨‘筷子效應(yīng)’（在單孔腔鏡手術(shù)中，器械支點為單支點，支點間最小距離僅為2厘米，導(dǎo)致器械相互干擾），術(shù)者操作水平再高有時候也會有力使不上。”王林輝說。

　　為提高單孔腔鏡手術(shù)的直觀感和精準(zhǔn)度，2007年，世界第一套單孔手術(shù)機(jī)器人研發(fā)項目在美國哥倫比亞大學(xué)立項。與多孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人相比，單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人具有無外部機(jī)械臂干涉、能適應(yīng)狹窄腔道等一系列優(yōu)點。

　　此次使用的單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人名為“術(shù)銳”，是上海交通大學(xué)牽頭國內(nèi)多家優(yōu)勢院校和高科技企業(yè)，在科技部“國家重點研發(fā)計劃”資助下，由該校機(jī)械與動力工程學(xué)院徐凱教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊自主研發(fā)完成的。2020年12月，術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人進(jìn)入“創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序”。

　　形成完備自主知識產(chǎn)權(quán)體系

　　此次手術(shù)利用術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人，僅在患者腹腔壁上開了一個不到3厘米的皮膚切口，由這個單一入路進(jìn)出所有器械，在狹小的空間中靈活地完成各種復(fù)雜的手術(shù)操作。此前，只有美國達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)地完成過這種純單孔的手術(shù)操作。

　　“實際上，用于多孔術(shù)的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，雖也可以強(qiáng)行把多支硬性直臂交匯到一個顯著增大的皮膚切口來完成手術(shù)，但切口尺寸大于3厘米，不能稱為純單孔手術(shù)。達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人的操作指南要求在肚臍旁側(cè)另開一個皮膚切口，用于置入輔助器械，所以也不能稱之為純單孔手術(shù)。而我們的這次手術(shù)可謂名副其實的純單孔手術(shù)。”王林輝說。

　　徐凱認(rèn)為：“單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人都有統(tǒng)一的構(gòu)型，必須滿足體外機(jī)械臂的運動以病人腹腔進(jìn)入點為約束，無論在體內(nèi)怎么移動，都不能對病人的腹腔壁產(chǎn)生額外牽拉，在設(shè)計和控制機(jī)器人時，都要保證一個點不能動。”

　　術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人的體外定位臂可在術(shù)中保持靜止，靠體內(nèi)蛇形手術(shù)工具完成手術(shù)動作，避免了類似達(dá)芬奇多孔手術(shù)機(jī)器人固有的體外定位臂在手術(shù)中“打架”的風(fēng)險。

　　同時，它采用的高剛性連續(xù)體蛇形手術(shù)操作臂，依托擁有中美專利授權(quán)的“可形變對偶連續(xù)體機(jī)構(gòu)”技術(shù)，可以在患者體內(nèi)獨立實現(xiàn)6+1自由度的全維運動。不同于達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人依靠單根鋼絲進(jìn)行驅(qū)動的柔性臂體，其操作臂采用冗余布置的十余根超彈性鎳鈦合金細(xì)桿作為結(jié)構(gòu)骨從頭至尾貫穿，每根結(jié)構(gòu)骨均可承受較大的推力和拉力，大大提高了手術(shù)工具的負(fù)載能力。

　　此外，術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人的創(chuàng)新之處還包括高清立體成像系統(tǒng)集成雙構(gòu)節(jié)八方向內(nèi)窺鏡翻展臂，可實現(xiàn)大范圍高靈活度視野調(diào)節(jié)；多關(guān)節(jié)定位臂協(xié)同控制，實現(xiàn)了系統(tǒng)繞入腹點多自由度調(diào)節(jié)功能，確保了術(shù)中擺位調(diào)整的安全性和靈活性等。

　　更重要的是，這套機(jī)器人可在單、多孔術(shù)中通用，而達(dá)芬奇機(jī)器人進(jìn)行單、多孔術(shù)時則不能通用一套系統(tǒng)。

　　上海交通大學(xué)官方透露的消息顯示，該機(jī)器人系統(tǒng)共含68個高精度伺服電機(jī)，用于術(shù)前全自動擺位、術(shù)中操作和主從控制，創(chuàng)造性地設(shè)計了面向全狀態(tài)安全監(jiān)控的雙環(huán)路獨立控制硬件拓?fù)洌溌分鲝牟僮餮訒r小于50毫秒，每秒鐘可實現(xiàn)1000次的亞毫米級手術(shù)精準(zhǔn)控制。項目已完成280余項專利申請，形成了完備的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

　　流暢性、精細(xì)度可媲美“達(dá)芬奇”

　　從開放手術(shù)，到多孔腔鏡微創(chuàng)手術(shù)，再到單孔腔鏡微創(chuàng)手術(shù)，醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步使病人的創(chuàng)傷不斷減少，但手術(shù)操作的難度卻逐漸增加。作為世界外科學(xué)最前沿的微創(chuàng)技術(shù)之一，手術(shù)機(jī)器人將醫(yī)生從繁重的操作模式中解放出來，且可提高手術(shù)操作的直觀感和精準(zhǔn)度。

　　提及術(shù)銳單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人，王林輝興奮地說：“這型手術(shù)機(jī)器人能為醫(yī)生提供3D放大手術(shù)視野，讓醫(yī)生能對腫瘤邊界進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，避開手術(shù)區(qū)域的血管和神經(jīng)，最大限度地保留病變周圍的正常組織結(jié)構(gòu)。就使用感受來講，其系統(tǒng)設(shè)計科學(xué)、操作便捷、更具人性化，能勝任前列腺癌根治術(shù)這種復(fù)雜的精細(xì)手術(shù)。無論是立體、高清視覺效果，還是操作流暢性和機(jī)械臂的靈巧、精細(xì)程度等完全可以媲美達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人。”

　　據(jù)了解，未來這種單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人還可應(yīng)用于普外科、婦科以及胸外科等科室大部分外科手術(shù)。

　　目前，單孔手術(shù)機(jī)器人是研制難度最高的手術(shù)機(jī)器人。此前，僅有美國直覺外科手術(shù)公司生產(chǎn)的達(dá)芬奇SP單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人可用于人體手術(shù)，但該公司對最先進(jìn)的產(chǎn)品實施了出口管制，尚未允許向中國市場銷售。此次中國自主研制的產(chǎn)品，做到了“尚未進(jìn)口，即已替代”。

　　“這次手術(shù)的成功開展，意味著該手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)在技術(shù)層面已具備全面實施臨床手術(shù)的能力，且初步驗證了其安全有效性。”王林輝說，“過去的9年里，我已經(jīng)使用達(dá)芬奇機(jī)器人完成泌尿外科手術(shù)近2000例。作為一名中國泌尿外科醫(yī)生，能用上我國自己研制的單孔腔鏡手術(shù)機(jī)器人，我感到非常高興和自豪。”

　　（來源：科技日報    張 強(qiáng)）