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关于机器人辅助腹腔镜技术的简述

2021.7.21
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

介绍-手术机器人是计算机控制的装置,其可被编程以帮助手术器械的定位和操纵。手术机器人通常用于腹腔镜手术而不是开放式手术方法。自20世纪80年代以来,已经开发出手术机器人来解决腹腔镜检查的局限性,包括二维可视化,仪器的不完全关节和人体工程学限制。机器人辅助腹腔镜手术的目标是通过将剖腹手术本来进行的手术转换为微创手术,帮助外科医生改善患者护理。机器人辅助腹腔镜手术具有微创手术的所有优点,包括较少的术后疼痛,较小且可能更美观的切口,缩短住院时间,

在其初始阶段,机器人手术几乎完全由具有腹腔镜技能的外科医生进行。然而,由于达芬奇手术机器人的出现,因此有外科医生已经开展机械辅助腹腔镜手术。全世界有超过645种达芬奇系统在使用,从那时起,到2014年底,这些手术系统的使用量仍然呈指数增长,达到3477台。在手术中采用机器人技术的阻碍主要来自费用,医生和护士的培训要求以及缺乏高质量的数据。与传统的腹腔镜检查类似,机器人辅助腹腔镜检查在出现支持疗效和安全性的数据之前已被广泛采用。

外科机器人应用史:外科机器人于1985年首次应用于神经外科手术,不久泌尿外科和整形外科很快也开始应用外科机器人技术。机器人技术发展的历程:

●第一次机器人手术(1985年)-PUMA560用于在计算机断层扫描指导下定位针进行脑活检。

●机器人手术扩展到泌尿外科(1988年,Probot),整形外科(1992年,Robodoc)和妇科学(1998年,Zeus)。

●机器人腹腔镜摄像机支架介绍(1994年)。用于最佳定位的自动内窥镜系统(AESOP)是美国食品和药物管理局(FDA)批准用于腹腔内手术的第一个机器人装置;AESOP后来将被纳入一体化机器人手术系统,然而,该系统已不再可用(2001,Zeus)。已经引入了一种名为ViKY的手术控制机器人。它是语音激活的,用于控制腹腔镜进行单端口手术。

●机器人远程呈现技术已经商业化(外科医生位于远程站点,但感觉还在手术室)(2000,达芬奇)。该系统由斯坦福研究所和美国国家航空航天局开发。该原型最初设计用于军方,以便从远程手术台提供对战场的即时操作护理。

此外,不良的人体工程学设计可能导致外科医生的疲劳或关节拉伤。机器人辅助腹腔镜检查具有克服传统腹腔镜检查困难的特征,并且还可以引入新的手术选择(例如,远程手术)。然而,成本更高并且操作时间(包括机器人设置和拆卸的时间)通常更长,特别是当外科医生正在学习该技术时。通过使用外科医生可以舒适地坐在其上的控制台来最小化外科医生的疲劳。

常规和机器人腹腔镜检查与剖腹术相比具有相似的优点,包括降低的发病率,快速恢复和改善的切口美观。然而,与剖腹手术相比,这两种微创路线都引入了套管针损伤,注气相关问题和套管针部位腹壁血肿。与传统的腹腔镜检查一样,与开放手术相比,机器人辅助腹腔镜检查可增加膀胱和输尿管损伤的风险。

由于在常规和机器人辅助腹腔镜手术中使用电外科器械的增加,与剖腹术相比,延迟热损伤也增加。在机器人辅助和常规腹腔镜子宫切除术(LH)中也报道了**套囊裂开的发生率增加。这归因于使用单极能量来执行**切开术,与间断缝合相比进行缝合,以及由于在**箍缝合期间组织购买不充分而导致热能横向扩散和随后的不充分闭合的风险。许多外科医生提倡带刺缝合以促进**袖口闭合,而其他人则倾向于从常规**子宫切除术中从下方关闭**。

机器人辅助腹腔镜手术可能出现的独特并发症包括机器人设备的机械故障,由于缺乏触觉反馈而对各种组织施加过大的压力,控制器的错误激活,机械臂的错误运动或定位,或者丢失当控制台外科医生放大各种结构时,直视之外的针头。较新的系统设计减少或消除了一些这些并发症。

对于良性妇科疾病,没有高质量证据表明机器人辅助腹腔镜检查优于剖腹手术或传统腹腔镜检查。美国妇科腹腔镜医师协会(AAGL)指出,机器人辅助腹腔镜检查不应取代传统的腹腔镜或**手术治疗良性妇科疾病。系统评价未发现基于两项小型随机试验的机器人手术有效性或安全性改善的证据,其中一项是作为摘要发表的,不包括研究方法的细节。另一项荟萃分析包括22项观察性研究,主要是回顾性研究,将机器人手术与其他方法进行比较。与开放手术相比,机器人手术与失血量和住院时间显著减少有关。与传统腹腔镜相比,机器人手术的唯一显著差异是减少了失血,并且开放手术对于子宫内膜癌分期的转换更少。

机器人手术的优点-机器人辅助比传统腹腔镜手术为:

●卓越的可视化-传统的腹腔镜检查提供手术视野的二维(2D)成像。机器人系统提供三维(3D)视觉,同时允许快速缩放和平移相机。

●机械改进-当刚性传统器械穿过切口时会产生支点效应,从而导致从外科医生的手到仪器工作端的运动反转。当仪器被引入套管针时,腹壁是支点。当外科医生的手向一个方向移动时,仪器向相反方向移动。如果患者肥胖,则仪器上会施加更大的扭矩,而刚性较小的口径器械(如腹腔镜)可能会断裂。机器人仪器不太可能破裂,因此,许多外科医生更喜欢肥胖患者的机器人辅助腹腔镜检查。这是因为所有机器人仪器都是8毫米宽并且连接到机器人臂,机器人臂又连接到机器人套管(套管针)。腹壁放置在每个器械上的力由套管针和机械机械臂维持。机器人腹腔镜直径为11毫米,也通过套管针引入,套管针固定在机器人范围臂上。相反,

此外,类似于人的手臂和手,机器人仪器具有七个自由度,允许腕状或“EndoWrist”运动,便于缝合,特别是对于受训者。传统的刚性腹腔镜器械仅具有四个自由度。虽然灵活的腹腔镜器械(例如,AutonomyLaparo-Angle)也可以以七个自由度移动,但是它们的使用需要额外的训练,因为运动不直观。

●手术区域内器械的稳定-在传统的腹腔镜检查中,外科医生的小动作被放大(包括错误或手颤)。机器人辅助手术可以减少外科医生的震颤。

●为外科医生提供更好的人体工程学设计-外科医生可以使用远程机器人系统。在一项观察性研究中,8%至12%的外科医生报告在进行常规腹腔镜胃肠道手术后手臂,手腕或肩膀出现疼痛和麻木。此外,所有外科医生都可以在就座位置执行机器人辅助手术,而不是站在手术台上。在手术期间避免长期站立可能对怀孕或具有骨科限制的外科医生特别有帮助。

机器人手术的局限性-机器人技术的局限性包括:

●额外的外科培训

●增加了成本和手术室时间

●设备的庞大

●仪器限制(例如,缺少机器人抽吸和灌溉装置,尺寸,成本)

●缺乏触觉(触觉反馈)

●机械故障风险

●与传统腹腔镜相比,可用能源更少。另外,可用的能源仪器可能不是清晰的。

●不适用于涉及两个以上象限的腹部手术(该设备需要重新对接并重新定位,以便在未面对的象限中操作)

机器人手术系统的设计旨在最大限度地减少机械故障对患者的潜在影响。这些功能包括系统冗余,所谓的“优雅”性能下降或故障,容错,即时维护和系统警报。简而言之,在当前的机器人手术系统中存在若干机械检查和平衡,从而最小化机械故障的风险。

机器人设备-提供两种主动功能机器人:机器人摄像机支架(AESOP)和沉浸式远程机器人手术系统(达芬奇)。在过去的十年中,***摄像机支架的使用已经减弱,与更广泛采用达芬奇等集成机器人平台相吻合。

机器人摄像机支架-机器人摄像机支架(AESOP)可以控制腹腔镜摄像机。AESOP最初是由外科医生操作的脚踏开关或手动控制引入的,后来经过修改以响应具有23字词汇量的语音命令。

AESOP为相机提供了稳定的平台,无需使用人体相机支架。因此,外科医生可以额外地自由地控制器械,使得可以在没有助手的情况下操作和/或使用额外的端口部位。在一项前瞻性病例系列中,50名妇女接受常规妇科手术,与持有腹腔镜的手术助手相比,使用AESOP证明了相似的手术时间。AESOP仍然可以使用,并且对于单端口腹腔镜检查中的一些外科医生起了作用。

ViKY系统提供腹腔镜的视力控制,无需手术助手定位相机或其他内窥镜工具。该系统的使用已应用于子宫操作作为机动子宫定位器(ViKYUP)。

沉浸式远程机器人手术系统-使用该系统的手术由坐在远离手术区域的控制台的外科医生执行。

手术设备-最广泛使用的系统是达芬奇系统。该系统的设备包括:

●外科医生的控制台(三维[3D]沉浸式视频屏幕,手足控制和座椅),带有主/从软件系统,外科医生指导机器人手臂的移动

●手术车(三个或四个机械臂和七度腹腔镜器械)

●设备推车(相机[外科医生查看3D图像,其他显示器显示2D图像],光源,能量设备[例如,电烙])

此外,外科手术器械已开发出用于达芬奇系统(VeSPA)或单独使用(ViKY)进行单孔腹腔镜手术。

机器人辅助腹腔镜手术的思考:

机器人辅助腹腔镜实施机器人手术计划的问题-机器人临床应用的主要障碍是成本,医生和护理团队的培训以及缺乏结果数据。毫无疑问,机器人技术正在履行其允许通才和亚专科医生获得复杂腹腔镜手术能力的承诺。对于没有接受过复杂常规腹腔镜手术的培训或经验的外科医生来说尤其如此,这些手术涉及腹腔镜缝合,打结,输尿管,腹膜后剥离以及扩大子宫的微创子宫切除术。

机器人手术是否包含在手术训练计划中?-机器人外科医生尚未制定培训和资格认证标准。机器人培训计划已成为许多外科住院医师和奖学金计划的一部分,但它并未全面标准化。目前,虽然设备行业已经建立了一个委员会来制定培训课程的标准,但是对于驻留的机器人辅助腹腔镜检查培训没有指导或标准要求。一些居民和研究员将接受培训,作为该课程的一部分,无论学员是否胜任,由居住者或奖学金主管自行决定。

尽管有一种可靠且经过验证的仪器可用于评估执行机器人手术的技术技能(机器人客观结构化评估技术技能[ROSATS]),但尚未被广泛采用。

美国各地的医院都没有标准化的标准来辨别外科医生是否需要接受培训或其他机构是否应该获得机器人特权。时间快到了,居民或同伴培训中新引入的程序可以使用机器人辅助腹腔镜而不是剖腹手术进行。

外科医生应该如何学习机器人手术技巧?-外科医生必须在各种机器人培训中心的动物实验室进行预定培训之前设置三个机器人病例,以便他或她立即实施培训并加强他/她在动物或尸体实验室学到的知识。学员还必须通过在线培训考试才能获得证明他/她的证书训练经验。导致***实践的辅导患者程序的数量因机构而异,并且可能基于手术经验和技术能力而个性化。此外,许多机构正在施加一定数量的病例,以便外科医生保持一定的技能水平,尽管获得技能的个体差异使得任意数量的已完成病例不合逻辑。另外,一种类型的骨盆手术的表现并不一定意味着也可以安全地进行另一种类型的骨盆手术。各机构之间的认证要求各不相同,许多机构正在制定或最近制定了外科医生在机器人平台上执行程序的资格认证标准。最后,在美国,

手术学习曲线取决于手术量的两个方面:手术总数和手术间的时间间隔。泌尿外科手术的经验表明,通过强化训练可以获得机器人技能[,但其他外科专业需要进一步研究。熟悉新程序包括程序本身和管理并发症的能力。此外,安全的外科手术也取决于训练后持续的手术量,就像开放手术一样。此外,大多数专家同意,在学习机器人方法之前,外科医生应该能够通过剖腹手术执行手术。然而,如果手术几乎完全通过微创而非开放的方法进行,那么受训者可以学习使用机器人辅助或常规腹腔镜检查作为标准方法来执行手术。

在机器人辅助腹腔镜子宫切除术(LH)的研究中,需要15至70例病例才能达到约2小时的手术时间。同样,由两名具有先进腹腔镜技术的外科医生进行的113例机器人辅助手术的病例系列发现,设置时间,手术时间和失血量均有所改善,直到大约50例已经完成,然后稳定。

手术机器人是否具有成本效益?机器人手术费用昂贵。达芬奇系统目前的成本超过1.85美元和230万美元,机械臂上的每个仪器成本在2200美元到3200美元之间,需要在10次使用后更换。例如,在我们的实践中,对于机器人辅助的骶骨**固定术,我们使用一把剪刀,电外科和肠钳,以及两个针头驱动器,每个案例每个花费220至320美元,总程序成本为USD$1270但是,如果我们使用抓取器作为针驱动器,这个成本可能会降低。

成本效益分析的结果取决于是否包括单程序或整体机器人成本以及医院的外科手术量。机器人手术所产生的费用包括资本购置,有限使用仪器,团队培训费用,设备维护,设备维修和手术室安装时间。如上所述,与传统腹腔镜检查相同的手术相比,机器人辅助病例每例大约花费2000美元。在医疗改革的时代,这种高成本可能是继续实施机器人手术的最大损害,特别是因为尚未出现行业竞争以促成更实惠的定价。需要更多的前瞻性研究来分析机器人辅助程序对医疗保健系统的总体成本。有必要进一步调查。


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