达芬奇手术机器人系统在肾癌治疗中的应用进展

平星麟，张国玺，钱 彪，邹晓峰

（1.赣南医学院2018级硕士研究生；2.赣南医学院第一附属医院泌尿外科，江西 赣州 341000）

肾细胞癌（Renal cell carcinoma，RCC）是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一，在男性恶性肿瘤排名中位居第六，在女性恶性肿瘤排名中位居第十，其患者分别占所有恶性肿瘤的5%和3%［1-2］。目前，肾癌根据其TNM 分期和病理分级的危险程度可分为低、中、高三级，中、高风险肾癌以综合治疗为主，低风险肾癌则以手术治疗为主［3］。微创手术是目前肾癌治疗的有效替代方式，包括腹腔镜手术和机器人辅助腹腔镜手术。本文就达芬奇手术机器人系统在肾癌治疗中的应用进展进行综述。

1 肾癌的外科治疗现状

肾癌分为局限性肾癌、局部进展性肾癌和转移性肾癌3 类。外科手术是局限性肾癌、局部进展性肾癌首选治疗方法，主要手术方式包括根治性肾切除术（Radical nephrectomy，RN）及保留肾单位手术（Nephron sparing surgery，NSS），其中肾部分切除术（Partial nephrectomy，PN）为NSS 主要术式，其适应证包括：早期肾癌（T1a）、解剖性或功能性孤立肾、双侧肾肿瘤、家族性肾细胞癌等患者；对侧肾脏存在某些良性疾病可能导致肾功能无法代偿的肾癌患者；双侧肾脏功能正常的T1a期肾癌患者，严格筛选的T1b 期肾癌患者［4-5］；Renal 评分复杂的T1 期肿瘤、甚至经过严格筛选的T2 期肾癌患者［6-8］，但目前尚缺乏统一的结论。而对于T1 期肾癌不宜行肾部分切除术的患者，T2 期肾癌、局部进展期肾癌及解剖复杂且恶性程度高的患者，根治性肾切除术仍是首选的治疗方法［9］。

肾癌的外科治疗主要包括开放手术、腹腔镜手术（标准腹腔镜手术、单孔腹腔镜手术、经自然腔道内镜手术）及机器人辅助腹腔镜手术等。开放性手术创伤大、恢复慢，目前较少采用，但是在一些高度复杂、巨大型肾癌的外科治疗中，开放性手术仍有着不可替代的地位。腹腔镜手术因其创伤小、恢复快、术后并发症少、美容效果佳等优势［2，10］，迅速为外科医师所广泛采用，成为常规开展的手术方式。多项研究表明［10-12］，腹腔镜手术展现出与开放性手术相似的肿瘤学预后，尽管其热缺血时间更长，但术中能够明显减少出血量，患者术后疼痛轻，恢复快且美容效果更佳。

随着术后快速康复（Enhanced recovery after surgery，ERAS）理念的深入人心和外科微创技术的不断发展，以最小创伤完成手术，更轻的术后疼痛和更佳的美容效果成为医患双方共同追求的目标。以单孔腹腔镜手术和经自然腔道内镜手术为代表的新型腹腔镜手术应运而生，标志着微创外科进入新时代。随着科技的发展及技术理念的革新，机器人联合单孔腹腔镜手术（laparoendoscopic single-site surgery，LESS）技术获得飞速发展，但仍然面对诸多挑战：①手术操作难度大，单孔腹腔镜手术操作镜头与器械成平行关系，形成“筷子效应”，器械的相互干扰加大了术者的难度，对于精细操作影响较大［13］；②手术患者的严格选择，疾病特征（即局部晚期疾病需要更广泛地解剖，异常的解剖结构需要广泛地缝合，不适合行LESS）和患者特征（即身体习惯，BMI≤30［14］，存在合并症，既往腹部手术史或个人偏好）；③手术器械的严格要求，尽管使用常规的腹腔镜器械，LESS 似乎也是可行和安全的［15］，但是，LESS 目前仍略显繁琐，开发特制器械、高倍率强光可弯曲内窥镜及独立式可插入牵引器能降低LESS术中难度［16］。而经自然腔道内镜手术（naturalorifice transluminal endoscopic surgery，NOTES）技术目前面临的挑战包括手术器械的刚性限制、需要较狭窄的空间完成操作以及器械碰撞、相关手术入路的选择以及合适的人群。这一系列问题无疑让这两种新型腹腔镜技术的推广受到限制。

机器人辅助腹腔镜手术系统有效地避免了标准腹腔镜的难题，其具有的优势包括：裸眼3D 高清视觉、仿真手腕（7个自由度）、震颤过滤、自主操控镜头、解放人力以及为术者提供舒适的操作姿势等，但同样也面临如下一些缺陷：①费用昂贵；②术前准备时间过长；③术中缺乏触觉反馈系统；④维护成本高昂。

2 达芬奇手术机器人系统在肾癌治疗中的应用

2.1 外科手术机器人系统的发展历史人类探索机器人平台最初的动力是来自对远程控制的需求。第一台机器人——PUMA200，于1985年开始应用于人类手术。1989年，来自盖伊医院的WICKHAM等，开发了名为“PROBOT”机器人，最早应用于经尿道前列腺切除术。1990年，科学家开发了第一个“主从系统”，该系统由主刀医生在外科工作平台上遥控操纵机械臂进行手术。1993年机器人伊索（AESOP，用于最佳定位的自动内镜系统）成为第一个被美国食品和药品管理局（FDA）批准用于腹部外科手术的机器人系统，它的优势在于稳定的手术视野和更高的精度，有助于完成更复杂的手术。2000年Intuitive Surgical 公司研发的达芬奇手术系统（Da Vinci System）首次获得FDA 批准应用于腹腔镜手术，特点是增加可视化，符合人体工作效能及规律，使工作效率、人的健康、安全和舒适相统一。操作直观，并提供更大的操作范围和3D 视野。次年，应用于心胸外科的ZEUS 系统（Computer Motion 公司）获得FDA 认证，并在Socrates 协作系统的帮助下实现远程控制机械臂完成手术。2003年，这两家公司合并，达芬奇手术系统成为其唯一的商用机器人系统。2014年该公司推出最新一代达芬奇机器人手术系统——Da Vinci Xi system，主要由手术操作系统控制平台、机械臂系统（4个机械臂）、视频处理系统3 大部分组成，可配合多种辅助技术（SP 手术系统、术中超声、虚拟现实引导技术等）进行腹腔镜手术，现已广泛应用于泌尿外科、妇产科、肝胆外科、胃肠外科、心胸外科、小儿外科等临床科室。

2.2 达芬奇手术机器人系统在肾癌治疗中的应用机器人技术的出现是微创外科史上又一次颠覆性革命。自1990年CLAYMAN RV 等［17］首次采用腹腔镜根治性肾切除术切除3 cm 肾脏肿物以来，微创技术不断发展，在RCC 的治疗中发挥着越来越大的作用。此外，机器人手术促进了微创技术的推广。早在2001年GUILLONNEAU B 等［18］对1例肾盂输尿管连接处狭窄，右肾功能严重受损的患者行机器人辅助腹腔镜右肾切除术，证实该术式的可行性，由此揭开了机器人技术在肾脏疾病中的应用。2005年KLINGER DW 等［19］进行了首例机器人辅助腹腔镜根治性肾切除术（Robot-assisted radical nephrectomy，RRN），并证明机器人技术应用于RN切实可行。GETTMAN M T 等［20］为13 例肾脏肿块患者进行了机器人辅助腹腔镜肾部分切除术（Robotassisted partial nephrectomy，RPN），切除的病变包括肾细胞癌10例，嗜酸性细胞肿瘤2例和肾囊肿1例；瘤体的直径均值为3.5 cm，1 例尽管冰冻切片阴性，但手术切缘阳性；其余未发现残留肿瘤；1 例发生术后肠梗阻，术后随访未见肿瘤复发，结果表明RPN可行且安全有效。随后MICHLI E E 等［21］对20 例患者进行了RPN 手术，平均肿瘤直径2.7 cm，证明了机器人技术处理肾脏小肿瘤的可行性。

2.2.1 机器人辅助腹腔镜根治性肾切除术目前RRN 手术入路分为经腹腔途径和经后腹腔途径。其中，经腹腔途径是进行RRN 常用的一种手术入路，其优点是操作空间大，视野清晰，初学者更易掌握。而后腹腔途径空间小，游离脏器更迅速，操作相对更复杂，需要术者具备娴熟的后腹腔镜手术经验。与腹腔镜手术相比，RRN 手术成本更高，术前准备时间更长，缺少直接的触觉反馈，使得机器人技术在局限性肾癌的治疗中没有明显的优势。一项前瞻性随机对照研究［22］显示：RRN 与腹腔镜根治性肾切除术（laparoendoscopic radical nephrectomy,LRN)分别在平均失血量、术中和术后并发症、输血量、镇痛剂量、住院时间和术后恢复时间无显著差异，其肿瘤学预后相似。

既往伴有腔静脉癌栓（Inferior vena cava，IVC）的肾癌需要进行开放手术，但随着机器人技术日益成熟，现已广泛应用于T3b肾癌的治疗。GU LIANGYOU等［23］回顾分析了68例患有RCC伴IVC的患者，比较了RRN与开放根治性肾切除术（open radical nephrectomy,ORN）分别处理Ⅰ级和Ⅱ级瘤栓患者的围手术期和肿瘤学结局，结果发现RRN 手术时间、住院时间更短，输血更少，并发症发生率更低，但两者总体生存率无明显差异（P＞0.05）。WANG BAOJUN 等［24-25］认为在Ⅲ、Ⅳ级瘤栓的患者中，尽管手术风险很高，且需要多个科室团队密切合作，但采用机器人施行手术也是可行的。虽然机器人手术在T3b期肾癌的治疗中具有一定的优势，但其疗效仍需大样本多中心的前瞻性随机对照试验研究来证实。

2.2.2 机器人辅助腹腔镜肾部分切除术RPN 手术入路同样也分为经腹腔途径和经后腹腔途径。经腹腔途径由于腹腔操作空间大，不易发生器械干扰，适用于肾门前唇肿瘤、腹侧肿瘤及部分解剖复杂肿瘤；经后腹腔途径由于距靶器官较近，且不经过腹腔，无其他脏器干扰等优势，多应用于侧肾、肾门后唇及肾背侧肿瘤中。一项多中心研究表明［26］，与经腹腔途径RPN 相比，后腹腔入路RPN 在并发症、热缺血时间、失血量和手术切缘阳性方面效果相当，另外，后腹腔途径RPN 具有较短的手术时间，但在肥胖或T1b 期肾癌患者中，他们的手术时间大致相等。较之传统腹腔镜，RPN 疗效更有优势（包括术中出血量、手术时间、热缺血时间、住院时间等）显著，且能达到更好的“三连胜”手术效果（即热缺血时间＜25 min，手术切缘阴性，无严重术中并发症），最大程度地保留患侧肾功能［27-29］。

近年来，机器人技术不断发展和完善，逐步向高难度、复杂性肾癌（包括肾门部肿瘤、完全内生性肿瘤）进行挑战。这类肿瘤由于贴近重要血管及集合系统，在切除时不可避免会受到损伤，缝合时既要保证热缺血时间又要避免出血、漏尿和最大化保留肾实质，使传统腹腔镜受相关限制（二维视野、缝合速度、学习曲线、术者的经验）的影响无法广泛开展，一般首选开放性手术，但RPN 因其技术优势，有效降低了手术的难度，应用于肾门部肿瘤、完全内生性肿瘤安全可行［6-7］。夏佳东等［30］回顾性比较49例RPN和52例LPN肾门部肿瘤患者，结果显示RPN在减少手术创伤、降低热缺血损伤、减少术中出血、保护肾功能、缩短住院时间及控制肿瘤复发方面均具有明显优势。MIYAKE H 等［31］为证明机器人在肾门肿瘤的临床优势，将其与开放性肾部分切除术进行比较，结果显示RPN 在术中失血量更少和术后恢复更快，但其手术时间更长，而热缺血时间、切缘阳性、并发症和术后肾功能无明显差异。在内生性肿瘤方面，KARA O 等［32］回顾性研究了2011年至2016年143 例肾癌患者，包括87 例RPN 和56 例OPN，其中RPN组患者术后住院时间较短，失血量较少，术中输血率较低（P＞0.05），肿瘤学预后无明显差异，而手术时间上RPN 组小于OPN 组（185 min vs 206 min），这可能是由术者的经验差异造成的［28，33］。ABDEL RA等［34］通过59个月的随访进一步验证了RPN 在完全内生性肿瘤中的作用，与OPN 组相比较，RPN 组患者在中、高度复杂肿瘤应用更广泛，且RPN 组术中缺血时间、术后住院时间更短，发生慢性肾脏病的患者生存率更高，肿瘤学预后相似。总而言之，机器人辅助腹腔镜系统在肾门肿瘤、完全内生性肿瘤优势显著，能有效减少术中热缺血时间，加速患者康复，缩短住院时间、缺血时间，并能达到开放手术同等的瘤控效果。为改善患者术后的美容效果，科学家及外科医师们积极探索，尝试机器人与LESS及NOTES 技术进行联合，推出达芬奇机器人单孔技术及机器人辅助经自然腔道内镜手术。

2.2.3 机器人辅助单孔腹腔镜手术（Robot-assisted laparoendoscopic single-site surgery，RA-LESS）RA-LESS 是术者通过多端口机器人平台（Si、Xi）操控内窥镜及可弯曲器械通过皮肤单孔通道（常见脐部）进入体腔内进行单孔手术。达芬奇机器人的两个操作器械通过单孔通道形成X 型交叉，经由软件重新分配到左右机械臂的控制器上，使得达芬奇机器人单孔手术的操作和常规达芬奇机器人多孔手术相同，初步显示其良好的操作优势及美容效果。该技术承接LESS理念，在发挥机器人技术优势的同时有效地解决上述LESS技术的不足。WHITE MA等［35］对比研究了RA-LESS 与传统腹腔镜技术在根治性肾切除术的效果，就围手术期而言，两组并无明显差异，但是前者的术后镇痛剂量和住院时间有明显的降低，这可能与RA-LESS 技术的微创优势有关。并在肾部分切除术方面，SHIN TY 等［36］通过一项167 例的常规机器人与RA-LESS 的对比研究，证实了RA-LESS 疼痛程度更低，美容效果佳，两者之间的治疗效果相当。尽管RA-LESS 的手术时间和热缺血时间相对较长，但对肾功能的影响只是短期的，肾功能的最终恢复取决于所保留的肾实质数量和缺血时间［37］。这项技术主要的不足是缺乏灵活的内腕关节、适当的操作三角、手术套管地脱出、外部机械臂的碰撞及助手有限的辅助空间。目前的研究也仅限于特定的患者，且不应在所有情况下常规使用。2019年8月我们团队在原有基础上创新性地开展耻骨上机器人辅助经脐单孔腹腔镜技术（Suprapubic robot-assisted transumbilical laparoendoscopic singlesite surgery，SRA-LESS），高清内窥镜从耻骨上通道置入，在脐缘两侧分别置入操作机器人操作器械，建立完整操作三角。标本自扩大的耻骨上切口取出，耻骨上切口由于在皮纹褶皱及阴毛覆盖之下，手术瘢痕不明显，有效地避开RA-LESS的缺陷，且不限定特定患者。目前我们团队已进行31例SRA-LESS，手术术式已从简单的单纯性肾切除术扩展到肾部分切除术、肾盂成型术、肾上腺切除术、上尿路全切除术等。其中无中转开放手术，平均手术时间：单纯性肾切除术150（90～237）min，根治性肾切除术200（120～415）min，上尿路根治性切除术235 min，肾盂成形术180 min，肾上腺切除术135（100～170）min，肾部分切除术时间225 min。平均失血量480（50～1 300）mL，平均住院时间7.1（4～19）d。术后切口愈合良好，手术瘢痕隐蔽，美容效果佳。

2.2.4 机器人辅助经自然腔道内镜手术（Robotassisted naturalorifice transluminal endoscopic surgery，RA-NOTES）NOTES 是通过结合内镜和腹腔镜技术，对内脏之一（例如胃、直肠、阴道、膀胱）进行穿刺以进入腹腔并进行腹腔手术的微创治疗方法。NOTES 是微创技术的发展方向，可达到体表无痕的效果。目前由于器械及技术的开发不足，NOTES技术仍以混合NOTES为主，多采用经阴道入路。其手术优势在于：术后疼痛轻、恢复快、美容效果佳、大标本易于取出［38］。本中心［38］报道了289 例经阴道NOTES，其中228例患者行肾切除术，并且纯NOTES 肾切除术有22 例，从安全性、患者心理及社会功能、性功能、生育情况、微创、美容等多方面充分证明经阴道NOTES 的临床应用价值，在女性疾病的治疗过程中发挥着巨大作用。而随着机器人技术的应用，NOTES 技术适应证进一步拓宽。目前用于NOTES 的机器人技术方兴未艾，使用最多的是达芬奇机器人与NOTES 技术的结合体，具有微创、无痕于一体的优势，有效解决NOTES 技术仪器刚度下降、工作范围减小以及器械碰撞等一系列问题，充分继承了这两者的特点。2012年KAOUK JH 等［39］首次报道了机器人辅助经阴道NOTES 技术在供肾切除术中的应用，结果显示RA-NOTES 肾切除术安全可行，手术总时间240 min，热缺血时间5.8 min，出血量75 mL，无中转其它术式及围手术期并发症发生。DOUMERC N 等［40］报道1 例供体和受体进行RA-NOTES肾移植手术，供肾切除时间185 min，受体肾脏吻合时间45 min，且供体和受体分别在第2 d和第4 d 出院，成功地显示了机器人辅助经阴道NOTES 技术在术后恢复、微创及美容效果方面的巨大优势。2019年8月我们在国内成功开展首例机器人辅助经阴道混合NOTES 肾切除术，至今已行16例机器人辅助经阴道混合NOTES 肾切除手术，其中包括1 例肾恶性肿瘤、1 例肾结核、14 例无功能肾。手术采取经阴道入路的方式，高清内窥镜从阴道置入，在脐缘两侧分别置入操作器械，耻骨上置入辅助通道，标本自阴道取出，手术顺利完成，无中转开放术式，术后未见明显并发症发生，术后住院时间6.4（5～10）d，美容效果明显，初步证明了该术式安全可靠。这将代表着最精准的科技力量与微创领域最高水平的技术结合，同时也证明着达芬奇手术系统在微创领域有着光明的前景和广阔的未来，尽管其手术效果还需要进一步论证。

2.2.5 达芬奇SP 系统（Da Vinci Single-port System）第四代达芬奇家族推出SP 系统，它旨在提供与现有的多端口达芬奇机器人相同的核心功能，不同之处在于，3个多节点操作器械和全方位三维高清内窥镜通过脐部25 mm口径的专用多通道端口插入了患者体内，且消除了支点效应并重新建立了操作三角，同时保持着最大程度的自由度以进行精确操作，并维持强度以实现可靠的牵引［41］。SP 系统完美地解除了RA-LESS 技术的限制，使术者在手术过程中更加得心应手，进一步满足患者对微创与美容效果的追求。KAOUK JH 等［42］首次报道了达芬奇SP 系统在肾切除术（2 例单纯性肾切除术、2 例根治性肾切除术、4 例肾部分切除术）的临床应用，结果显示其围手术期未发生严重的并发症，术中无需术式转换，所有PN患者肾功能均得已保留，且随访过程中无肿瘤复发。随后MAURICE MJ、BERTOLO R等［43-44］研究表明，SP系统应用于肾脏手术方面可行，可达到传统机器人手术的效果，但美容效果更为明显。达芬奇SP 机器人技术的发展代表着微创手术的又一次突破，其创伤更加微小，疤痕更加隐蔽，但还需要多中心、大样本的随机试验来验证其临床应用价值。

3 总 结

综上所述，较之开放手术、腹腔镜手术而言，达芬奇机器人凭借其强大的技术优势，在肾癌外科治疗中应用广泛。其与LESS 和NOTES 的结合将更加发挥三者的优势，必将为肾癌的微创精细化切除提供绝佳搭配。特别是SP系统的完善及应用，将机器人在肾癌治疗中的应用推向更高境界。

在不久的未来，随着人工智能和远程操控技术的不断研发，人工智能机器人将不再遥远，可通过对疾病的参数指标和大数据的处理，制定最佳的个性化治疗方案。其机械臂多功能化引导（根据超声、显影技术等），术中根据数据人工智能分析实时纠错，有效地降低手术并发症，为微创领域治疗外科疾病翻开新篇章，具有划时代意义。