达芬奇Si手术机器人系统使用注意事项及常见故障处理

闫志文　邬华阳

1 浙江省人民医院临床医学工程部　（杭州　310014）

2 浙江省杭州市红十字会医院　（杭州　310003）

达芬奇Si手术机器人系统使用注意事项及常见故障处理

闫志文1邬华阳2

1 浙江省人民医院临床医学工程部（杭州310014）

2 浙江省杭州市红十字会医院（杭州310003）

达芬奇手术机器人系统高度集成光学、机械、电子、计算机等众多尖端技术，是目前世界上最先进的手术机器人系统。医生通过控制操作手柄，同步控制患者体内的专用手术器械进行手术，完全不同于传统的手术方式，给外科领域带来了革命性的突破。本文结合达芬奇Si手术机器人系统的组成及特点，着重介绍了手术机器人系统的一些使用注意事项和常见故障及处理方法，有利于降低使用过程中故障出现的可能性，保障手术顺利进行。

达芬奇Si手术机器人使用注意事项常见故障及处理方法

1.达芬奇Si手术机器人系统介绍

达芬奇Si手术机器人系统是美国Intuitive Surgical公司开发的第三代手术机器人系统，主要由外科医生控制台、操作臂系统和视频车三部分组成。

1.1外科医生控制台

外科医生控制台采用人体工程学设计，是机器人系统的操作与控制中心，由操作手柄、3D手术监视器、触摸屏、左右操作面板、脚踏板等构成。采用直觉同步操控技术，医生通过3D视野与操作臂配合来操作手术器械，器械尖端直接由主刀医生控制，3D手术监视器两侧具有红外感应功能，防止误触碰，动作幅度可按比例（1.5：1、2：1、3：1）缩小［1］。在微创环境下模拟开放手术环境，能够将医生手的颤抖或其他不良运动进行有效滤过，确保手术过程的平稳性和精确性。具有多信号复合输入显示功能，手术中可接入其他设备信号，如术中超声，实时显示在3D手术监视器上，便于医生术中观察、参考和诊断。

1.2操作臂系统

操作臂系统主要由可移动基座和固定在其上的四个机械臂构成，位于正前方的是四关节的镜头臂，负责握持摄像机系统，与传统的腔镜手术由助手握持相比，稳定性更高，避免了手术助手因疲劳导致手部抖动出现视野不稳定的问题［2］。其余三个机械臂均为七关节的器械臂，分别是位于移动基座右侧的一号臂、左侧的二号臂和后方的三号臂，负责握持达芬奇机器人系统专用的手术器械，配合EndoWrist仿真机械手，可完全模仿人手腕动作，具有7个自由度，活动范围远大于人手，狭窄解剖区域中比人手更灵活［2～3］。电脑控制每秒同步1300次位置信息，可有效滤除机械臂的震颤。为保证患者和医护人员安全，操作臂系统的行动优先级高于外科医生控制台。

1.3视频车

视频车主要由双CCD高清摄像头、3D内窥镜、光源、相机控制单元、24寸触摸屏以及台车构成。机器人系统的中心处理器和视频处理系统均内置其中，是整个系统的大脑。双CCD分别实现左右眼功能，可输出1080i高清视频。成像系统中包含了两个图像同步器和一个聚焦控制器［4］，通过3D手术监视器可获得放大10倍的质量可控的高清3D图像。

2.使用注意事项

2.1电源系统

表1. Si机器人系统对电源的需求和待机功耗

达芬奇机器人系统对电源系统有着严格的要求，手术间必须提供三路独立的电源，分别单独为外科医生控制台、操作臂系统和视频车供电，不允许共用同一路电源，以免相互影响带来风险。Si机器人系统在运行中对电源的需求和待机功耗情况详见表1。

达芬奇机器人系统首次使用前必须先对操作臂系统的后备电池充电至少14小时。此后，即使整个系统处于关机状态，操作臂系统也必须一直处于通电状态，以确保电池时刻处于满格状态，以防术中出现紧急情况时有足够电能撤出机械臂系统。

2.2开机自检

开机过程中，系统会进行自检。这时操作手柄和四个机械臂会有小幅运动，目的是自检以及确认初始位置。由于机械臂会运动，所以开机前必须确保机械臂间不会相互碰撞，以防发生意外。如果发生碰撞，按住臂上的离合按钮调整位置，调整完成后松开离合按钮，系统会继续进行该臂的自检。自检过程中系统检测到有适配器、专用器械等安装在机械臂上时，臂不会运动，所以手术过程中允许重启系统。为安全起见，在条件允许的情况下，最好移除器械后重启。如果操作手柄的运动被阻止，需要用手轻拉，使其继续完成自检过程。自检过程中不允许将头伸入3D手术监视器，也不允许触碰任何功能键及脚踏，否则可能导致系统错误，一旦发生不可恢复性错误，需重启机器。

2.3光纤使用注意事项

在开机使用前必须首先正确连接光纤，严禁在开机状态下插拔光纤。此外，所有外设需在系统处于关机状态下连接，并先于机器人系统开机前启动完毕。光纤的最小安全弯折半径为1英寸，严禁打折、碾压、踩踏等。光纤的指示灯有蓝、黄、红三种颜色：蓝色代表完全正常；黄色代表光纤传输率低；红色代表光纤未连接。据此可以判断光纤的工作状态。为保证信号传输效率，需要定期使用压缩气体对光纤进行清洁保养。

3.常见故障处理

外科医生控制台、操作臂系统和视频车上均有一个开关机键，按其中任意一个开关机键均可开启整个系统。在不连接光纤的情况下，机器人系统支持独立模式，即外科医生控制台、操作臂系统和视频车均可单独开关机。当其中一个组件处于开机状态时，连接好光纤后会自动开启其他组件。在使用达芬奇机器人的过程中常见的故障有无法正常开机启动和术中报警等。

3.1无法正常开机启动

当达芬奇机器人系统无法正常开机启动时，首先确认电源插座有输出，然后检查机器人系统各部件交流电源是否连接正常，6个断路器是否均处于闭合状态，位于操作臂系统的紧急断电键EPO是否处于闭合状态。经过上述步骤后，确认电源系统各部件正常，仍然无法启动，需要进行下电重置：（1）首先拨下外科医生控制台和视频车上的断路器来移除交流电；（2）操作臂系统配备有后备电池，因此即使拨下断路器操作臂系统仍可工作。EPO键不仅可以使操作臂系统断开所有电源而且还可以使其退出待机状态或者睡眠模式。按下紧急断电键EPO断开操作臂系统所有电源，间隔至少两秒后再次按下EPO键完成对操作臂系统的重置；（3）拨上外科医生控制台和视频车上的断路器恢复供电。大概30秒后，开关机键亮起成琥珀色表明整个机器人系统恢复到了可用状态；（4）重启。

3.2术中故障处理

对于达芬奇手术机器人来说，术中报错的概率远大于其他类型故障，而报错并不是常规医疗设备上传统意义的机器故障，大多数报错只是精度超出了要求范围。术中机器人系统出现的报错分为两种：可恢复故障和不可恢复故障。

出现可恢复故障时，机械臂上的LED将会亮起黄灯并伴随有声音报警，触摸屏上会显示报警代码和提示信息，需要根据提示做相应处理，如检查电源连接。然后按下触摸屏上的“Recover”按钮，使系统恢复到正常状态。如果错误是不可恢复故障，机械臂上的LED将会亮起红灯并伴随有声音报警，触摸屏上会显示报警代码和提示信息，系统必须重新启动才能恢复正常。

如果出现故障的仅仅是单个机械臂，触摸屏上会提示故障机械臂的编号，并且该机械臂的LED指示灯会亮起黄灯或红灯。否则，所有器械臂上的LED指示灯均会亮起黄灯或红灯。达芬奇Si系统允许禁用某个器械臂，当某个器械臂发生系统性故障不可恢复时，可按下disable arm按钮将其禁用，然后将该器械臂移出手术区，使用三号器械臂代替，保证手术顺利进行。

手术中也会出现机器人专用器械功能性故障，如器械的机械功能正常，可正常夹持等，但电外科功能完全失效。多数情况为专用器械电路损坏，需要更换器械。由于专用器械一般只有十次可以使用，所以更换器械前必须首先排除其他原因，确保电刀主机等电外科设备输出正常，连线完好。

4.结语

达芬奇手术机器人系统价格昂贵并且对精密度要求很高，在使用中有严格的要求，有效的使用管理和故障处理有助于降低故障率，提高效益。达芬奇系统自面世以来不断进行着技术改进，但仍然存在一些缺陷，如无力反馈，医生手指无触觉感知，无法判断组织的质地、弹性、有无搏动等性质［4］。Si系统及之前版本系统均有一只镜头臂，专门用于握持摄像头，造成手术的操作区域范围有限。如果医生想要继续探究病人其他身体部位的病理情况，需要重新进行定位。针对这一问题，Intuitive Surgical公司对Si系统进行了升级于2014年推出了Xi系统，其采用架空结构设计，内窥镜能够安装在四只机械臂任何一只上，意味着不用对系统重新定位就可以进行多象限手术，具有更大的灵活性和可视性。随着技术的不断发展，达芬奇手术机器人一直朝着轻型化、小型化及具有力反馈的方向不断发展。达芬奇机器人手术代表着今后外科手术的发展方向，将逐渐成为微创手术的主流。

［1］余冬兰，刘阳萍，李宏行，等.达芬奇Si手术机器人系统的质量控制［J］.中国医疗设备，2016，31（1）：128-131.

［2］杜祥民，张永寿.达芬奇手术机器人系统介绍及应用进展［J］.中国医学装备，2011，8（5）：60-63.

［3］李锐.“达芬奇”机器人外科手术系统的临床应用与展望［J］.微创外科，2013，8（3）：251-252.

［4］杜志江.达芬奇手术机器人系统技术分析［J］.机器人技术与应用，2011，24（4）：14-16.

1006-6586（2016）03-0112-03

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