机器人手术是一种使用机器人系统完成的外科手术类型。机器人辅助外科手术的发展旨在克服现有的微创外科手术的局限性，并提高外科医生进行开放性手术的能力。
在机器人辅助微创手术的情况下，外科医生使用两种方法之一来操控器械，而不是直接操作器械；一是直接远程操纵器；二是通过计算机控制。远程操纵器是一种远程操纵器械的方式，其允许外科医生执行与手术相关的正常运动，同时机械臂使用末端执行器和操纵器去执行这些运动，以对患者执行实际手术。在计算机控制系统中，外科医生使用计算机来控制机械臂及其末端执行器，尽管这些系统也可以使用远程操纵器来输入。使用计算机化方法的一个优点是外科医生不必在场，而是可以在世界上的任何地方，从而有可能进行远程手术。
腹腔镜手术被认为是一种微创手术。制作了几个小切口，称为锁孔切口。这些类型的手术与比开放手术相比，住院时间更短、术后疼痛和结疤更少、感染风险更低以及不需要输血。[1]
在增强开放手术的情况下，自主器械(相似的配置中)取代传统的钢制工具，以更平滑的反馈控制运动来执行某些动作(如肋骨扩张)。这种运动可以由人手实现。这种智能仪器的主要目的是减少或消除传统上与开放式手术相关的组织创伤，而只需要外科医生进行几分钟的培训。这种方法寻求改善开放手术，特别是心胸外科手术。迄今为止，这类手术还没有从微创技术中受益。
机器人手术因其费用高而受到批评，2007年，每位患者的平均费用从5607美元到45914美元不等。[2]截至2019年，这项技术尚未被批准用于癌症手术，担心它可能恶化而不是改善结果。[3]
外科机器人辅助的主要进展是远程手术、微创手术和无人操作手术。由于机器人的使用，手术以精确、小型化、更小的切口进行；减少失血，减少疼痛，加快愈合时间。超出正常操作和三维放大的清晰度有助于改善人体工程学。由于这些技术，住院时间、失血、输血和止痛药的使用都减少了。[4]现有的开放式手术技术存在许多缺陷，如进入手术区域受限、恢复时间长、手术时间长、失血、手术疤痕和疤痕。[5]
手术机器人的成本从每台100万美元到250万美元不等[2]。它的一次性供应成本通常是每个手术1，500美元，可是手术成本更高。[6]操作该系统还需要额外的外科培训。[7]许多研究都在研究的其可行性，以确定购买这种系统是否值得。就目前情况而言，观点大相径庭。外科医生报告说，虽然这种系统的制造商提供这种新技术的培训，但学习阶段是密集的，外科医生必须执行150到250个程序才能熟练使用。[2]在训练阶段，微创手术的时间可能是传统手术的两倍，导致手术室的人员和手术人员将患者麻醉更长时间。患者调查表明，他们选择手术是基于对降低发病率、改善预后、减少失血和减少疼痛的期望。[4]更高的期望可以导致更高的不满和后悔率。[7]
与其他微创手术方法相比，机器人辅助手术使外科医生能够更好地控制手术器械和更好地观察手术部位。此外，外科医生不再需要在整个手术过程中站立，也不会很快疲劳。机器人的计算机软件过滤掉自然发生的手部震颤。最后，手术机器人可以被轮流的手术团队连续使用。[8]与人工辅助相比，腹腔镜摄像机定位也更加稳定，机器人控制下的无意移动更少。[9]
目前机器人手术在临床应用中的使用存在一些问题。目前临床使用的一些机器人系统中缺乏触觉，这意味着没有力反馈或触摸反馈。外科医生因此不能感觉到仪器与病人的相互作用。一些系统已经具有这种触觉反馈，以改善外科医生和组织之间的相互作用。[10]
机器人体积也可能非常大，有场地的限制，并且可能存在多象限手术的问题，因为当前的设备仅用于单象限应用。[11]
该系统的批评者，包括美国妇产科医生大会，[12]说采用该系统的外科医生有一个陡峭的学习曲线，没有研究表明长期结果优于传统的腹腔镜手术的结果。[6]新发表的文章《机器人手术杂志》倾向于报道一个外科医生的经历。[6]
一项医疗保险研究发现，传统上采用大切口进行的一些手术可以通过使用达芬奇外科手术系统、缩短住院时间和缩短康复时间而转变为“微创”内窥镜手术。但是，由于机器人系统成本高昂，不清楚它是否对医院和医生具有成本效益。尽管对患者有一些好处，但是当使用该系统时，政府或保险公司没有支付额外的补偿。[6]
与机器人手术相关的并发症包括从手术转为开放性手术、再手术、永久性损伤、内脏损伤和神经损伤。从2000年到2011年，在75例机器人手术子宫切除术中，34例永久性损伤，49例内脏损伤。前列腺切除术更容易造成永久性损伤、神经损伤和内脏损伤。在各种专业领域，非常小的手术实际上不得不转变为开放手术或再次手术，但大多数确实遭受了某种损伤或伤害。例如，在七例冠状动脉旁路移植术中，一名患者不得不接受再手术。重要的是要捕捉、报告和评估并发症，以确保医学界更好地了解这项新技术的安全性。[13]
目前，机器人手术也有在网上营销和广告。切除癌性前列腺一直是通过网络营销的一种流行疗法。由于医疗设备的网络营销比药品促销监管更宽松，许多声称这种程序有好处的网站没有提到风险，也提供了无证据支持的证据。政府和医学协会在促进平衡教材的制作方面存在问题。[14]仅在美国，许多推广机器人手术的网站没有提到与这些程序相关的任何风险，提供材料的医院大多忽略风险，高估收益，并受到制造商的强烈影响。[15]
截至2004年，有三种类型的心脏手术正在常规基础上使用机器人手术系统进行。[16]这三种手术类型是:
还有一个用于机器人心脏手术的系统，它学习使用递归神经网络打结。内窥镜系统是慕尼黑大学开发的一个实验性机器人手术平台。四个机械臂有力反馈，其中第四个装有三维内窥镜立体照相机。该机器人由一台幻影高级1.5力反馈遥操作设备控制，允许外科医生用稳定过滤器精细控制打结，并显示所有平移方向的力。[17]
胸外科在用于纵隔病理学、肺部病理学和最近更复杂的食管外科的胸外科中变得更加广泛。[18]
“宙斯”或“达芬奇”机器人系统已经完成了多种类型的手术，包括减肥手术和胃切除术[19]癌症。不同大学的外科医生最初出版了案例系列，展示了使用机器人设备进行胃肠手术的不同技术和可行性。[20]已经对特定的程序进行了更全面的评估，特别是用于治疗胃食管反流的食管胃底折叠术[21]和Heller肌切开术用于治疗贲门失弛缓症。[22][23]
与腹腔镜胰腺切除术相比，机器人辅助的胰腺切除术被发现与“更长的手术时间、更低的估计失血量、更高的保脾率和更短的住院时间”相关；两组之间在输血、转开放手术、总体并发症、严重并发症、胰瘘、严重胰瘘、重症监护室停留时间、总费用和30天死亡率方面没有显著差异。[24]
《妇科机器人手术》的益处不确定，不清楚它是否影响并发症的发生率。机器人辅助手术可能需要更长时间进行妇科手术，但子宫切除术后住院时间可能更短。[25]在美国，用于良性疾病的机器人辅助子宫切除术已被证明比传统腹腔镜子宫切除术更昂贵，并且并发症的总发生率没有差异。[26]
这包括达芬奇手术系统在良性妇科和妇科的应用肿瘤学。机器人手术可以用来治疗纤维瘤异常时期，子宫内膜异位、卵巢肿瘤、子宫脱垂、以及女性癌症。使用机器人系统，妇科医生可以进行子宫切除术、子宫肌瘤切除术和淋巴结活检。[11]
2017年对早期宫颈癌切除子宫和子宫颈的机器人手术和腹腔镜手术的审查得出了与癌症相似的结果。[27]
机器人用于矫形外科。[28]
从2000年代中期开始，机器人设备开始在微创脊柱外科使用。[29]截至2014年，随机临床试验太少，无法判断机器人脊柱手术是否比其他方法更安全。[29]
移植手术(器官移植)被认为是高技术要求的，并且实际上无法通过传统的腹腔镜手术获得。多年来，移植患者无法受益于微创手术的优势。机器人技术及其相关高分辨率能力、三维视觉系统、腕式运动和精密仪器的发展，为以微创方式完成高度复杂的手术提供了机会。随后，在21世纪后期进行了第一次全机器人肾移植。在手术被证明是可行和安全的之后，主要的新挑战是确定哪些病人将从这种机器人技术中受益最大。因此，认识到血液透析中肾功能衰竭患者中肥胖症的发病率不断上升是一个重大问题。由于传统开放肾移植后并发症的风险非常高，肥胖患者经常被拒绝接受移植，这是终末期肾病的优质治疗。[30]
普通外科医生关注任何腹部内容。关于机器人手术，这种类型的手术目前最适合单象限手术，其中手术可以在腹部四个象限中的任何一个进行。
成本劣势适用于胆囊切除术和胃底折叠术等手术，但对外科医生来说是提高机器人手术技能的合适机会。[11]
机器人手术在泌尿学领域变得非常受欢迎，特别是在美国。[31]由于难以进入解剖结构，它被最广泛地应用于前列腺癌切除术。它也用于肾癌手术和较小程度的膀胱手术。
截至2014年，几乎没有证据表明与标准手术相比益处增加，可以证明成本增加，但是合理的。[32]一些人已经发现了初步证据，证明前列腺切除术可以更彻底地消除癌症，减少副作用。[33]
2000年，进行了第一次机器人辅助腹腔镜前列腺癌根治术。[7]
第一个协助手术的机器人是Arthrobot，它于1985年在温哥华首次开发和使用。[34]这个机器人帮助摆布根据语音指令定位病人的腿。密切相关的有生物医学工程师 占士·麦克尤恩博士、UBC工程物理学毕业生杰夫·奥金莱克，还有布莱恩·戴博士以及一组工程专业的学生。1984年3月12日，这个机器人被用在温哥华UBC医院的一个整形外科手术。在12个月以内，完成了超过60例的关节镜检查外科手术，1985年，国家地理关于工业机器人的视频，机器人革命，介绍了这个设备的特色。同时开发的其他相关机器人设备还包括一个外科擦洗护士机器人和一个医学实验室机械臂，该机器人根据语音命令传递手术器械。一段名为Arthrobot——世界上第一个外科手术机器人，介绍了其中的一些手术过程。[35]
1985年，一个机器人，即 Unimation Puma 200 ，被用于在神经外科手术，在CT引导下为脑活检确定针的方向。[36]20世纪80年代末，伦敦帝国学院开发了PROBOT，然后用于进行前列腺手术。这种机器人的优点是体积小、精度高，而且对外科医生来说不会疲劳。1992年，ROBODOC被引入，并通过能够协助髋关节置换手术改革了矫形外科。[37]后者是2008年美国食品和药物管理局批准的第一个外科机器人。[38]来自综合外科系统的ROBODOC(与IBM 密切合作)可以磨掉股骨中用于髋关节置换的精确配件。[39]ROBODOC的目的是取代以前为植入物雕刻股骨的方法，使用槌棒和拉刀/锉刀。
SRI International 和Intuitive Surgical 进一步开发了手术机器人系统，引入了达芬奇手术系统、计算机运动公司的伊索 系统和 ZUES机器人手术系统。[40]第一次机器人手术发生在俄亥俄州立大学医学中心，在Robert E. Michler指导下进行的。[41]
伊索在1994年推出时是机器人手术的一项突破，因为它是第一个获得美国食品和药物管理局批准的腹腔镜相机支架。美国国家航空航天局最初资助了生产伊索的计算机运动公司(Computer Motion)，旨在创造一种可以在太空中使用的机械臂，但最终成为腹腔镜手术中使用的内窥镜。语音控制随后在1996年随着伊索2000的出现而增加，模仿人手的七个自由度随后在1998年随着伊索3000的出现而增加。[42]
宙斯(ZEUS)于1998年被商业化引入，并开始提出远程机器人技术或远程呈现手术的想法，外科医生在控制台上远离机器人并对病人进行操作。[43]使用宙斯的例子包括1998年7月输卵管重新连接，[44]1999年10月在跳动的心脏冠状动脉旁路移植术，[45]在2001年9月远程执行的林德伯格手术，一种胆囊切除术。[46]2003年，ZEUS在成功采集了19名患者的左乳内动脉后，在心脏手术中取得了最显著的成绩，所有这些都取得了非常成功的临床结果。[47][48]
达芬奇手术机器人最初基于的远程手术机器人系统是在美国国防部高级研究计划局和美国国家航空航天局的资助下，门罗公园的斯坦福研究所国际开发的。[49]美国白衣战士协会展示了一种开放式肠吻合术。[50]虽然远程手术机器人最初是为了便于在战场和其他远程环境中远程执行手术，但后来证明它更适用于微创现场手术。早期原型的专利卖给了山景城(加利福尼亚州)的Intuitive Surgical。达芬奇手术机器人可以感应到外科医生的手部动作，并将它们以电子方式转换成缩小的微小动作，然后将这些微小的动作通过专有仪器传到机械臂。它还能检测并过滤掉外科医生手部动作中的任何颤动，这样它们就不会被机器人执行。系统中使用的摄像机提供了传输到外科医生控制台的真实立体图像。与宙斯(ZEUS)相比，达芬奇机器人附着在手术台上的灵巧手，可以模仿人类的手腕。2000年，达芬奇获得了美国食品和药物管理局对普通腹腔镜手术的批准，成为美国第一个手术机器人。[51]使用达芬奇系统的例子包括1998年5月第一个机器人辅助的心脏搭桥手术(在德国表演)，和1999年9月第一个在美国表演；第一个全机器人辅助的肾移植，2009年1月演出。[52]达芬奇手术机器人系统于2009年4月发布，最初售价175万美金。[53]
2005年，一种外科技术被记录在犬类和尸体模型中，被称为达芬奇机器人手术系统的经口腔机器人手术，因为它是唯一一个获得美国食品和药物管理局批准进行头颈部手术的机器人。[54][55]2006年，三名患者接受了舌切除术。[55]结果显示颅神经、舌神经和舌动脉更清晰，患者恢复正常吞咽更快。[56]2006年5月，第一个人工智能医生指导的无辅助机器人手术对一名34岁男性进行了纠正心律失常。结果被评为优于普通外科医生。这台机器有一个包含10，000个类似操作的数据库，因此，用它的设计者的话说，它“完全有资格对任何病人进行操作”。[57][58]2007年8月，机器人研究所和泌尿学中心(温特海文医院和佛罗里达大学)的时调·帕雷卡特蒂医生为慢性睾丸痛患者执行了第一次机器人辅助显微外科手术，去除精索神经。[59]2008年2月，芝加哥大学卡莫儿童医院(消歧义) 分校的莫汉·冈底蒂博士进行了第一次机器人儿科神经源性膀胱重建。[60]
2008年5月12日，第一个图像引导磁共振兼容机器人神经外科手术在卡尔加里大学被Garnette Sutherland博士操作神经机械臂完。[61]2008年6月，德国航空航天中心推出了一种用于微创手术的机器人系统——微创外科。[62]2010年9月，埃因霍温理工大学宣布开发苏菲手术机器人系统，这是第一个采用力反馈的手术机器人。[63]2010年9月，股脉管系统的第一次机器人手术在卢布尔雅那大学医疗中心由博鲁特·格萨克领导的团队进行。[64][65]
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