隨著科技發展，手術逐漸由傳統開放手術步入機器人輔助手術時代，達芬奇手術系統是目前最成功的機器人手術系統且處于壟斷地位，但其高昂的成本限制了機器人手術系統的推廣與應用[1]。為降低手術成本并推動機器人手術系統的完善與創新，中國最近研發了MP1000機器人手術系統。本研究報道首例使用MP1000機器人手術系統行豬甲狀腺切除術動物實驗，對MP1000機器人手術系統輔助豬甲狀腺切除的安全性和可行性進行了初步探索與評估。
1 資料與方法
1.1 實驗動物
8個月齡巴馬母豬1頭，質量約為50 kg，由山東第一醫科大學附屬第一醫院實驗動物中心提供。本實驗已獲得解放軍第九六〇醫院倫理委員會批準（2020科研倫理第47號）。手術團隊所有成員均經過專業的機器人技能培訓并獲得主刀及助手證書，手術團隊共有2 500例達芬奇機器人甲狀腺手術經驗。
1.2 MP1000機器人手術系統
MP1000機器人手術系統包括醫生控制臺、患者手術平臺和影像系統（圖1）。醫生控制臺有3個主要組成部分：主控制器、腳踏開關面板及三維查看器；患者手術平臺由可更換器械的4個機械臂構成，機械臂可安裝單極剪、單極電鉤、 雙極分離鉗、雙極抓取鉗、 持針鉗等手術器械，并可放置與影像系統相連的內鏡；影像系統由三維電子內鏡、監視器及影像處理機構成。
圖1
示MP1000機器人手術系統的醫生控制臺、患者手術平臺和影像系統
1.3 手術方法
1.3.1 手術前設計
術前設計頜下徑路（圖2a）。耳緣靜脈注射丙泊酚2.0 mg/kg，待實驗豬呼吸減慢、肢體活動逐漸消失時迅速進行氣管內插管（氣管導管為神經監護導管，管徑6.5 mm），吸入用七氟烷維持全身麻醉。取仰臥位，豬四肢固定于手術臺上[2]。體位和操作孔位置選擇應遵循機械臂活動最大化的同時避免機械臂碰撞的原則：鏡頭臂Trocar點、床旁機械臂系統的中心柱和手術目標區域在一條直線上；鏡頭臂、器械臂Trocar點距手術目標區域10～20 cm，各Trocar點之間的距離至少8 cm，可使手術器械的活動范圍達到最大限度并避免體外機械手臂之間的碰撞；輔助性Trocar點距其他Trocar點5 cm以上[3]。
圖2
示頜下手術徑路設計（a）、手術通道建立（b）、機械臂連接（c）及切除的豬甲狀腺標本（d）
1.3.2 手術操作
全身麻醉成功后，于豬前肢皮膚下置入喉返神經監測儀電極，予無菌透明敷貼貼合固定，在豬下唇正中下方20 cm取切口建立觀察孔，雙側下頜角下方15 cm建立操作孔（圖2b），創建操作空間，用皮下組織分離棒向甲狀腺方向分離，潛行擴張皮下間隙至頸前部手術區域，建立方法同傳統腔鏡手術[4]。手術操作空間建立后，采用20 mL空針刺入操作空間上方皮膚，將喉返神經監測探針沿針孔置入操作空間內[5-7]。10 mm Trocar內置入鏡頭臂，充入CO2氣體，壓力維持在10～12 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），鏡頭孔置入Trocar后，完成手術平臺入位，鏡頭觀察下，于左右操作孔置入10 mm Trocar，完成機械臂、鏡頭臂與Trocar的連接（圖2c）。器械臂所持器械為電剪刀、抓鉗（雙極電凝）、分離鉗或針持。術者坐在無菌區外的外科醫師操控臺上用內鏡觀察術區三維圖像，通過2個操作手柄和腳踏板來控制雙目內鏡和手術器械，完成上下、左右、旋轉等連續動作。手術臺旁有1名醫師助手和1名器械護士，負責替換清洗手術器械、放入和取出止血紗布條[8-10]。術者可在外科醫師操控臺上任意切換器械臂，完成顯露、鉗夾、切割、縫合等操作，術中所有的止血及切割均用雙極電凝與電剪刀完成，分離可選用分離鉗或雙極電凝。注意保留甲狀旁腺，顯露甲狀腺，術中神經監測可見喉返神經走形于甲狀腺外側氣管食管間，完整保護好喉返神經后，于氣管前完整切除甲狀腺，切除的甲狀腺標本（圖2d）用取物袋取出后關閉手術切口。實驗豬在整個手術過程中無躁動表現，生命體征平穩，手術結束后采用過量麻醉處死動物。
2 結果
按手術前設計計劃在MP1000機器人手術系統下完成經頜下徑路豬全甲狀腺切除術，未中轉開放、無外加或延長手術切口，術中MP1000機器人手術系統未發生任何機械故障，手術時間從開始建腔到縫合頸前肌為53 min，其中建立入路隧道用21 min，術中估計出血量10 mL。手術操作過程中未出現器械及機械臂抖動，3個手術器械配合嫻熟，順利完成手術操作空間的建立，精準精細解剖甲狀腺血管，完成分離、凝閉及切斷血管；精細解剖并保護喉返神經和甲狀旁腺。未損傷甲狀腺周圍頸動脈鞘、氣管、食管等重要器官。主從映射頻率高，手術操作過程中沒有延遲感。MP1000的鏡頭分辨率為1 920×1 080，手術視野清晰，沒有視野缺損，視野穩定沒有晃動，光源前置和智能自適應溫控系統減少了鏡頭起霧，術中擦洗鏡頭4次，節約了手術時間。
3 討論
甲狀腺癌的發病率逐年升高，手術是治療甲狀腺癌的主要手段，傳統甲狀腺手術通常在頸部沿皮膚橫紋做一6～8 cm長的弧形切口，會遺留明顯瘢痕，影響美觀。腔鏡手術采用頸外入路，切口隱蔽，美容效果好。腔鏡手術減小了手術切口，降低術后疼痛，患者可較快恢復正常活動。然而腔鏡手術存在支點效應、二維手術視圖、長直器械筷子效應、術者不自主震顫運動等限制，這些限制延長了學習曲線，機器人手術系統的出現克服了腔鏡手術的缺點[10-12]。2009年達芬奇機器人（da Vinci Si）外科手術系統首次完成甲狀腺切除術，開創了相較腔鏡手術的微創甲狀腺外科新紀元[13]。機器人甲狀腺手術近年已發展出雙側乳暈腋窩、經口腔前庭、耳后發際等多種入路，其術式已日臻成熟[14-15]。達芬奇手術機器人系統是目前最成功的商業手術系統，目前已有超過7 000臺達芬奇機器人正在世界各地的醫院和醫療中心使用，其手術總量已超過1 000萬臺，全球每年完成超過150萬例達芬奇機器人手術。達芬奇機器人手術系統的成功引領了工程和臨床領域機器人輔助手術系統的研究，它在手術機器人市場處于壟斷地位，但高昂的費用限制了機器人手術的推廣，阻礙了創新[16-18]。為降低手術成本，為患者提供更多選擇，國內多家醫療科技公司在開發機器人手術系統，多孔機器人手術系統MP1000是其中之一。
3.1 MP1000機器人手術系統的優勢
本研究報道了首例使用MP1000機器人手術系統輔助下在實驗動物豬中進行的甲狀腺切除術，手術過程中，操作順暢，器械精準精細，其系統安全、可靠，它提供了三維手術視圖、多個自由度的器械（鑷子、持針器、夾鉗、剪刀、雙極能量和單極能量）等，它有以下優勢：① 操作器械有7個自由度，為術前擺位及對接提供更大的調整范圍，適應更多手術類型；② 控制精準，其主從映射頻率高，可精準追蹤并復現操作醫生手部活動，主從控制體驗好；③ 低延時、沉浸式三維高清影像，其先進的成像技術能夠顯示不超過40 ms延遲的高清解剖學圖像；④ 術中圖像清晰，其光源前置和智能自適應溫控系統，可防止內鏡在操作中起霧， 減少術中擦鏡時間，提升手術效率，保證手術結果；⑤ 多種手術器械，有20種可連接機械臂的手術器械。本實驗中機器人手術系統輔助下的手術操作流暢，移動或者轉換器械時無明顯延時，在凝閉豬甲狀腺上極血管及分離豬喉返神經時能完成精細的操作。但由于MP1000機器人手術系統還沒有大規模臨床應用，其使用成本尚未確定，但它的潛在優勢將是在保證手術安全及有效的前提下的成本較低。
3.2 MP1000機器人手術系統的不足
MP1000機器人手術系統內鏡還沒有熒光顯像功能，外科醫生控制臺手術中有阻力感，人機融合程度稍顯欠缺。與達芬奇機器人系統相比，MP1000機器人手術系統專用器械前端轉腕功能區較小，器械活動范圍及靈敏度有待改進，成像色彩飽和度、明亮度較高但偶有“干擾光”。在本實驗中，在建腔完成后，鏡頭深入豬頸部操作區域時出現“干擾光”，調整鏡頭方向后“干擾光” 消失，強烈的“干擾光”可影響術者的判斷，影響手術安全。安全防范機制程序齊全，可以防止發生嚴重醫源性的傷害，但更多的創新機械及電氣設計、硬件、軟件及算法需要在MP1000機器人手術系統中使用，盡量減少故障和不便。
3.3 展望
本研究初步證實了MP1000機器人手術系統實施豬甲狀腺手術的可行性和安全性，可為后期MP1000機器人手術系統甲狀腺手術培訓提供技術指導和參考。MP1000機器人手術系統已啟動多中心的隨機、單盲、平行對照多學科應用臨床試驗，它與達芬奇機器人手術系統相比，操作體驗無顯著差別，其專用設備的生產鏈均以國內為主，在高科技設備逐漸國產替代的形式下，具有廣闊的應用前景[19-21]。各種國產新型機器人手術系統的發展不僅能從總體上克服機器人手術的成本效益，還能不斷完善、改進、發展、創新手術機器人系統，MP1000機器人手術系統可能成為達芬奇機器人手術系統的潛在替代品。
重要聲明
利益沖突聲明：所有作者均不存在利益沖突。
作者貢獻聲明：賀青卿教授作為主刀完成手術，指導文章寫作；王剛為手術助手完成文章寫作；王猛、朱見、周鵬、莊大勇及李小磊參與了手術并協助文章撰寫。
倫理聲明：本研究通過了解放軍第九六〇醫院倫理委員會批準（批文編號：2020科研倫理第47號）。
志謝 感謝山東第一醫科大學陳景波、王玉龍教授參與協助手術，感謝山東第一醫科大學附屬第一醫院實驗動物中心提供實驗動物，感謝山東第一醫科大學附屬第一醫院內鏡中心提供實驗場地及設備。
隨著科技發展，手術逐漸由傳統開放手術步入機器人輔助手術時代，達芬奇手術系統是目前最成功的機器人手術系統且處于壟斷地位，但其高昂的成本限制了機器人手術系統的推廣與應用[1]。為降低手術成本并推動機器人手術系統的完善與創新，中國最近研發了MP1000機器人手術系統。本研究報道首例使用MP1000機器人手術系統行豬甲狀腺切除術動物實驗，對MP1000機器人手術系統輔助豬甲狀腺切除的安全性和可行性進行了初步探索與評估。
1 資料與方法
1.1 實驗動物
8個月齡巴馬母豬1頭，質量約為50 kg，由山東第一醫科大學附屬第一醫院實驗動物中心提供。本實驗已獲得解放軍第九六〇醫院倫理委員會批準（2020科研倫理第47號）。手術團隊所有成員均經過專業的機器人技能培訓并獲得主刀及助手證書，手術團隊共有2 500例達芬奇機器人甲狀腺手術經驗。
1.2 MP1000機器人手術系統
MP1000機器人手術系統包括醫生控制臺、患者手術平臺和影像系統（圖1）。醫生控制臺有3個主要組成部分：主控制器、腳踏開關面板及三維查看器；患者手術平臺由可更換器械的4個機械臂構成，機械臂可安裝單極剪、單極電鉤、 雙極分離鉗、雙極抓取鉗、 持針鉗等手術器械，并可放置與影像系統相連的內鏡；影像系統由三維電子內鏡、監視器及影像處理機構成。
圖1
示MP1000機器人手術系統的醫生控制臺、患者手術平臺和影像系統
1.3 手術方法
1.3.1 手術前設計
術前設計頜下徑路（圖2a）。耳緣靜脈注射丙泊酚2.0 mg/kg，待實驗豬呼吸減慢、肢體活動逐漸消失時迅速進行氣管內插管（氣管導管為神經監護導管，管徑6.5 mm），吸入用七氟烷維持全身麻醉。取仰臥位，豬四肢固定于手術臺上[2]。體位和操作孔位置選擇應遵循機械臂活動最大化的同時避免機械臂碰撞的原則：鏡頭臂Trocar點、床旁機械臂系統的中心柱和手術目標區域在一條直線上；鏡頭臂、器械臂Trocar點距手術目標區域10～20 cm，各Trocar點之間的距離至少8 cm，可使手術器械的活動范圍達到最大限度并避免體外機械手臂之間的碰撞；輔助性Trocar點距其他Trocar點5 cm以上[3]。
圖2
示頜下手術徑路設計（a）、手術通道建立（b）、機械臂連接（c）及切除的豬甲狀腺標本（d）
1.3.2 手術操作
全身麻醉成功后，于豬前肢皮膚下置入喉返神經監測儀電極，予無菌透明敷貼貼合固定，在豬下唇正中下方20 cm取切口建立觀察孔，雙側下頜角下方15 cm建立操作孔（圖2b），創建操作空間，用皮下組織分離棒向甲狀腺方向分離，潛行擴張皮下間隙至頸前部手術區域，建立方法同傳統腔鏡手術[4]。手術操作空間建立后，采用20 mL空針刺入操作空間上方皮膚，將喉返神經監測探針沿針孔置入操作空間內[5-7]。10 mm Trocar內置入鏡頭臂，充入CO2氣體，壓力維持在10～12 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），鏡頭孔置入Trocar后，完成手術平臺入位，鏡頭觀察下，于左右操作孔置入10 mm Trocar，完成機械臂、鏡頭臂與Trocar的連接（圖2c）。器械臂所持器械為電剪刀、抓鉗（雙極電凝）、分離鉗或針持。術者坐在無菌區外的外科醫師操控臺上用內鏡觀察術區三維圖像，通過2個操作手柄和腳踏板來控制雙目內鏡和手術器械，完成上下、左右、旋轉等連續動作。手術臺旁有1名醫師助手和1名器械護士，負責替換清洗手術器械、放入和取出止血紗布條[8-10]。術者可在外科醫師操控臺上任意切換器械臂，完成顯露、鉗夾、切割、縫合等操作，術中所有的止血及切割均用雙極電凝與電剪刀完成，分離可選用分離鉗或雙極電凝。注意保留甲狀旁腺，顯露甲狀腺，術中神經監測可見喉返神經走形于甲狀腺外側氣管食管間，完整保護好喉返神經后，于氣管前完整切除甲狀腺，切除的甲狀腺標本（圖2d）用取物袋取出后關閉手術切口。實驗豬在整個手術過程中無躁動表現，生命體征平穩，手術結束后采用過量麻醉處死動物。
2 結果
按手術前設計計劃在MP1000機器人手術系統下完成經頜下徑路豬全甲狀腺切除術，未中轉開放、無外加或延長手術切口，術中MP1000機器人手術系統未發生任何機械故障，手術時間從開始建腔到縫合頸前肌為53 min，其中建立入路隧道用21 min，術中估計出血量10 mL。手術操作過程中未出現器械及機械臂抖動，3個手術器械配合嫻熟，順利完成手術操作空間的建立，精準精細解剖甲狀腺血管，完成分離、凝閉及切斷血管；精細解剖并保護喉返神經和甲狀旁腺。未損傷甲狀腺周圍頸動脈鞘、氣管、食管等重要器官。主從映射頻率高，手術操作過程中沒有延遲感。MP1000的鏡頭分辨率為1 920×1 080，手術視野清晰，沒有視野缺損，視野穩定沒有晃動，光源前置和智能自適應溫控系統減少了鏡頭起霧，術中擦洗鏡頭4次，節約了手術時間。
3 討論
甲狀腺癌的發病率逐年升高，手術是治療甲狀腺癌的主要手段，傳統甲狀腺手術通常在頸部沿皮膚橫紋做一6～8 cm長的弧形切口，會遺留明顯瘢痕，影響美觀。腔鏡手術采用頸外入路，切口隱蔽，美容效果好。腔鏡手術減小了手術切口，降低術后疼痛，患者可較快恢復正常活動。然而腔鏡手術存在支點效應、二維手術視圖、長直器械筷子效應、術者不自主震顫運動等限制，這些限制延長了學習曲線，機器人手術系統的出現克服了腔鏡手術的缺點[10-12]。2009年達芬奇機器人（da Vinci Si）外科手術系統首次完成甲狀腺切除術，開創了相較腔鏡手術的微創甲狀腺外科新紀元[13]。機器人甲狀腺手術近年已發展出雙側乳暈腋窩、經口腔前庭、耳后發際等多種入路，其術式已日臻成熟[14-15]。達芬奇手術機器人系統是目前最成功的商業手術系統，目前已有超過7 000臺達芬奇機器人正在世界各地的醫院和醫療中心使用，其手術總量已超過1 000萬臺，全球每年完成超過150萬例達芬奇機器人手術。達芬奇機器人手術系統的成功引領了工程和臨床領域機器人輔助手術系統的研究，它在手術機器人市場處于壟斷地位，但高昂的費用限制了機器人手術的推廣，阻礙了創新[16-18]。為降低手術成本，為患者提供更多選擇，國內多家醫療科技公司在開發機器人手術系統，多孔機器人手術系統MP1000是其中之一。
3.1 MP1000機器人手術系統的優勢
本研究報道了首例使用MP1000機器人手術系統輔助下在實驗動物豬中進行的甲狀腺切除術，手術過程中，操作順暢，器械精準精細，其系統安全、可靠，它提供了三維手術視圖、多個自由度的器械（鑷子、持針器、夾鉗、剪刀、雙極能量和單極能量）等，它有以下優勢：① 操作器械有7個自由度，為術前擺位及對接提供更大的調整范圍，適應更多手術類型；② 控制精準，其主從映射頻率高，可精準追蹤并復現操作醫生手部活動，主從控制體驗好；③ 低延時、沉浸式三維高清影像，其先進的成像技術能夠顯示不超過40 ms延遲的高清解剖學圖像；④ 術中圖像清晰，其光源前置和智能自適應溫控系統，可防止內鏡在操作中起霧， 減少術中擦鏡時間，提升手術效率，保證手術結果；⑤ 多種手術器械，有20種可連接機械臂的手術器械。本實驗中機器人手術系統輔助下的手術操作流暢，移動或者轉換器械時無明顯延時，在凝閉豬甲狀腺上極血管及分離豬喉返神經時能完成精細的操作。但由于MP1000機器人手術系統還沒有大規模臨床應用，其使用成本尚未確定，但它的潛在優勢將是在保證手術安全及有效的前提下的成本較低。
3.2 MP1000機器人手術系統的不足
MP1000機器人手術系統內鏡還沒有熒光顯像功能，外科醫生控制臺手術中有阻力感，人機融合程度稍顯欠缺。與達芬奇機器人系統相比，MP1000機器人手術系統專用器械前端轉腕功能區較小，器械活動范圍及靈敏度有待改進，成像色彩飽和度、明亮度較高但偶有“干擾光”。在本實驗中，在建腔完成后，鏡頭深入豬頸部操作區域時出現“干擾光”，調整鏡頭方向后“干擾光” 消失，強烈的“干擾光”可影響術者的判斷，影響手術安全。安全防范機制程序齊全，可以防止發生嚴重醫源性的傷害，但更多的創新機械及電氣設計、硬件、軟件及算法需要在MP1000機器人手術系統中使用，盡量減少故障和不便。
3.3 展望
本研究初步證實了MP1000機器人手術系統實施豬甲狀腺手術的可行性和安全性，可為后期MP1000機器人手術系統甲狀腺手術培訓提供技術指導和參考。MP1000機器人手術系統已啟動多中心的隨機、單盲、平行對照多學科應用臨床試驗，它與達芬奇機器人手術系統相比，操作體驗無顯著差別，其專用設備的生產鏈均以國內為主，在高科技設備逐漸國產替代的形式下，具有廣闊的應用前景[19-21]。各種國產新型機器人手術系統的發展不僅能從總體上克服機器人手術的成本效益，還能不斷完善、改進、發展、創新手術機器人系統，MP1000機器人手術系統可能成為達芬奇機器人手術系統的潛在替代品。
重要聲明
利益沖突聲明：所有作者均不存在利益沖突。
作者貢獻聲明：賀青卿教授作為主刀完成手術，指導文章寫作；王剛為手術助手完成文章寫作；王猛、朱見、周鵬、莊大勇及李小磊參與了手術并協助文章撰寫。
倫理聲明：本研究通過了解放軍第九六〇醫院倫理委員會批準（批文編號：2020科研倫理第47號）。
志謝 感謝山東第一醫科大學陳景波、王玉龍教授參與協助手術，感謝山東第一醫科大學附屬第一醫院實驗動物中心提供實驗動物，感謝山東第一醫科大學附屬第一醫院內鏡中心提供實驗場地及設備。
