泌尿传奇：泌尿外科机器人辅助手术的历史（上）

1495 年，意大利文艺复兴时期大师莱昂纳多 . 达芬奇，他设计了第 1 个机器人。 1950 年代，达芬奇设计手稿被发现 。 2002 年，按设计图复原了此机器人，可做几种人类动作，如坐、挥动手臂、转头和咬合。机器人 robot 一词，创造于 1923 年，捷克作家恰佩克 Karel  Capek 出版了小说《罗素姆的万能机器 Rossum’s  Universal Robots 》，首次出现 robot ，源于捷克语 robota ，原意指奴隶劳工，小说主人公制造了机器人，作为廉价劳力使用。后来这些机器人发展成高智力 ，有思想，认识到自已比人类先进，于是转而向人类宣战，要消灭人类。

1950 年代，现代工业机器人出现，美国优力美讯公司 Unimation   推出通用机械手，用于美国通用汽车的汽车装配生产线。 1980 年代，机器人进入外科 领域 。

美国宇航局 NASA 艾姆斯研究中心，与斯坦福研究学院 Stanford   Research Institute  （ SRI ）的机械工程师合作研究虚拟现实系统。他们对机器人技术感兴趣，并进一步发展出远程呈现外科系统以提高显微外科的精确性。 1987 年，腹腔镜胆囊切除术出现后，他们将机器人技术从显微外科拓展到普通外科手术。包括外科医生控制台和远程操控装置的远程呈现系统开发成 功，   此项目由美国国防部资助。这些研究成果最终促进了达芬奇外科系统 da Vinci Surgical System 的诞生。

1984 年，加拿大温哥华的大不列颠哥伦比亚大学（ UBC ）医院， Arthrobot 用于骨科手术时，经声控辅助患者腿的操作和摆放，被认为是世界首次机器人辅助外科应用。 1985 年，在美国洛杉矶纪念医院 Memorial   Hospital of Los Angeles  ，优力美讯的 PUMA  （ Programmable Universal   Manipulation Arm ） 200 用于立体定位脑部活检术。 曾被认为是 机器人首次在外科应用，

1988 年，机器医生 ROBODOC  首次在全髋关节置换手术时，在股骨上钻孔。 ROBODOC 系统在美国、欧洲和亚洲共参与完成了 35000 例关节置换手术。

1988 年， PROBOT  完成了首例机器人辅助泌尿外科手术，在英国伦敦帝国学院，它用于完成经尿道 前列腺电切 手术。术前工作有： 测定膀胱颈至精阜距离，内镜超声建立前列腺三维模型，泌尿外科医师据此设计切除范围，由医生在工作站控制与调整切除参数，可在任何时候停止机器人工作。一旦机器人工作失败，可由手工操作完成。

机器人在腹腔镜手术的应用

1993 年，美国摩星公司 Computer Motion Inc.  （ Santa  Barbara, California ）开发了 AESOP （ Automated Endoscope System for Op timal Positioning ），用于腹腔镜手术时控制镜头视野的机器臂。 可减少手术团队人数。提供稳定的手术视野，减少器械间的冲突。此机器臂有 7 个自由度（ 7-DOF ），并完全由术者控制。 1994 上， AESOP 1000 成为首个被 FDA 批准的手术机器人，最初通过脚踏控制，后来 1996 年的 AESOP 2000 和 1998 年的 AESOP 3000

改为声控。

1998 年，摩星公司开发了宙斯机器人外科系统 ZEUS Robotic Surgical System ，由医生 在主控制台操纵 手术台上的三个机器臂 。此系统包括 AESOP 机器人持镜装置和 2 个 6 自由度的机器臂。初时只有二维视野，最终版提供了三维视野。首次手术是在美国克利夫兰完成输卵管再吻合术。此系统的荣耀是 2001 年完成世界首例跨大西洋远程手术。 当时马赫斯克在美国纽约，通过宙斯机器人外科系统，给身在法国斯特拉斯堡的一位女性患者行胆囊切除术。这次手术也称为 “林德伯格手术”   “Lindbergh Operation” ，林德伯格是首位孤身飞越大西洋的人。

 

现代机器人系统

1995 年，一群科学家和医疗企业家组建了直觉外科公 司，他们来自斯坦福研究学院、麻省理工学院和国际商业机器公司（ IB M ），目标是开创机器人辅助外科。其改进 SRI 系统，原型机 在动物实验时 称为“ 莱尼 Lenny  ”，是年青达芬奇的呢称，也称为“蒙娜”，指达芬奇名作蒙娜丽莎。 1997 年， Himpens 和 Cadiere 用此系统在比利时 登德尔蒙德 完成首例人的胆囊切除术。经过不断改进，与原型机相比，达芬奇机器人系统有更好的操控性和人体工程学特点， 1999 年，达芬奇系统开始最后的测试。

达芬奇系统包括 3 个部分：

2000 年 7 月，美国 FDA 批准达芬奇外科系统用于临床。目前为止，达芬奇系统是最先进的主从操作系统。其组成部分： a  医生控制台； b  手术台旁装置； c  成像装置，以三维形式 10 倍放大将内镜图像呈现于控制台。脚踏控制术中能量释放、镜头和转换机器臂。机器人操作时，消除动作颤抖，运动平滑精确。机器臂安装于的手术台旁装置。其中一臂安有高分辨率三 维镜头 。特制的机械腕 EndoWrist 装置安装于其他机器臂上。影像装置有光源、视频图像处理设备和主电气 / 软件处理单元。影像装置有触屏可显示内镜图像和系统设置调节。最新一代型号（ da-Vinci Xi ）有整合的电外科单元用于触发能量。三维视野、精细操作，以及重要的 EndoWrist 内腕技术，外科医生利用达芬奇系统更容易进行复杂的腹腔镜手术。

直视公司已开发了 4 代 da Vinci 外科系统： 2000 年，最初的达芬奇引入了三维视野、内腕 EndoWrist 技术、 和 Intuitive   动力。 2003 年，增加了第四臂。 2006 年，  “da Vinci S” 加入了高分辨率 3D 内镜，流线型设计，多象限显示和视频输入 TilePro 。 2009 年， “da Vinci Si” ，更符合人体工程学的操控台设计、视觉效果提高、双控制台选择。 Firefly 荧光成像，属近红外线技术，可实时确认关键的解剖标志。可让两位外科医生合作操作达芬奇系统，交替控制机器臂，也有利于教学。