手术|打造中国的“达芬奇”，国产单孔手术机器人把手术变“艺术” 科技日报记者张强手术区域外

科技日报采访人员张强
手术区域外的控制台前，王林辉教授远程操作机器人，挥舞着连续体蛇形手术操作臂，通过患者腹部一个不到3厘米的小切口，干净利落地完成了一台前列腺癌根治手术。
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王林辉教授操作术锐单孔腔镜手术机器人进行手术。受访者供图
3月9日，这台高难度泌尿外科手术在浙江省嘉兴市第一医院完成。作为海军军医大学长海医院泌尿外科主任，王林辉教授以技术专家身份，全程指导并主刀了这台手术。
科技日报采访人员了解到，这是中国首例具有完全自主知识产权、真正意义上的纯单孔（即皮肤开口不大于3厘米）腔镜手术机器人完成的外科手术，标志着国产手术机器人打破了美国达芬奇SP单孔腔镜手术机器人的垄断地位。
单孔腔镜手术机器人优势多在泌尿外科的手术中，前列腺癌根治手术属于比较复杂的手术之一，手术过程步骤多，操作精细程度要求高，既要彻底切除肿瘤，又要保留好患者的排尿功能和性功能。
“在完整切除前列腺及肿瘤后，需要将膀胱和尿道残端进行吻合，在狭小的男性盆腔里进行如此精细的操作和缝合，对外科技术是很大的挑战。 ”王林辉说，术后尿失禁也正是由于对排尿肌肉和神经的损伤才出现的并发症，而采用单孔腔镜手术机器人，可以完美地解决这一难题。
王林辉介绍，当前临床应用最广泛的机器人都依赖进口，且以多孔进行操作，性价比也面临较大的挑战。而且多孔术后，还需要扩大至少一个切口，以便拿出病理样本，因此多孔实际上是“一个大孔+多个小孔” ，创伤远大于单孔术。
单孔腔镜手术则由单一创口向腹腔置入多个器械开展手术，相比传统的多孔腔镜手术具有更加微创、恢复快，以及手术美容等优点。
“但长期以来，如果不采用手术机器人，纯单孔腔镜手术临床开展得较少，主要原因在于手动手术器械运动能力受限。在纯单孔限制下，手术工具近似平行，会面临‘筷子效应’（在单孔腔镜手术中，器械支点为单支点，支点间最小距离仅为2厘米，导致器械相互干扰），术者操作水平再高有时候也会有力使不上。 ”王林辉说。
为提高单孔腔镜手术的直观感和精准度， 2007年，世界第一套单孔手术机器人研发项目在美国哥伦比亚大学立项。与多孔腔镜手术机器人相比，单孔腔镜手术机器人具有无外部机械臂干涉、能适应狭窄腔道等一系列优点。
此次使用的单孔腔镜手术机器人名为“术锐” ，是上海交通大学牵头国内多家优势院校和高科技企业，在科技部“国家重点研发计划”资助下，由该校机械与动力工程学院徐凯教授领衔的团队自主研发完成的。 2020年12月，术锐单孔腔镜手术机器人进入“创新医疗器械特别审查程序” 。
形成完备自主知识产权体系【手术|打造中国的“达芬奇”，国产单孔手术机器人把手术变“艺术”】此次手术利用术锐单孔腔镜手术机器人，仅在患者腹腔壁上开了一个不到3厘米的皮肤切口，由这个单一入路进出所有器械，在狭小的空间中灵活地完成各种复杂的手术操作。此前，只有美国达芬奇SP单孔腔镜手术机器人系统地完成过这种纯单孔的手术操作。
“实际上，用于多孔术的达芬奇手术机器人，虽也可以强行把多支硬性直臂交汇到一个显著增
大的皮肤切口来完成手术，但切口尺寸大于3厘米，不能称为纯单孔手术。达芬奇SP单孔腔镜手术机器人的操作指南要求在肚脐旁侧另开一个皮肤切口，用于置入辅助器械，所以也不能称之为纯单孔手术。而我们的这次手术可谓名副其实的纯单孔手术。 ”王林辉说。
徐凯认为：“单孔腔镜手术机器人都有统一的构型，必须满足体外机械臂的运动以病人腹腔进入点为约束，无论在体内怎么移动，都不能对病人的腹腔壁产生额外牵拉，在设计和控制机器人时，都要保证一个点不能动。 ”
术锐单孔腔镜手术机器人的体外定位臂可在术中保持静止，靠体内蛇形手术工具完成手术动作，避免了类似达芬奇多孔手术机器人固有的体外定位臂在手术中“打架”的风险。
同时，它采用的高刚性连续体蛇形手术操作臂，依托拥有中美专利授权的“可形变对偶连续体机构”技术，可以在患者体内独立实现6+1自由度的全维运动。不同于达芬奇SP单孔腔镜手术机器人依靠单根钢丝进行驱动的柔性臂体，其操作臂采用冗余布置的十余根超弹性镍钛合金细杆作为结构骨从头至尾贯穿，每根结构骨均可承受较大的推力和拉力，大大提高了手术工具的负载能力。