做手術(shù)的“達(dá)·芬奇”

湯明

說到達(dá)·芬奇，人們首先會想到他是一個(gè)畫家，以及他那些了不起的畫作，《蒙娜麗莎》和《最后的晚餐》更是舉世皆知。事實(shí)上，達(dá)·芬奇還擅長雕刻、發(fā)明、建筑，通曉數(shù)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多個(gè)學(xué)科。

物理方面，他提出了連通器原理，是最早開始研究物體之間的摩擦學(xué)理論的人，形象生動的描述了原子能的威力。光學(xué)上，他認(rèn)為光和水波、聲波的運(yùn)動方式相似，并預(yù)見了多普勒效應(yīng)，同時(shí)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了針孔成像試驗(yàn)，根據(jù)眼球的構(gòu)造和功能設(shè)計(jì)了光學(xué)儀器。醫(yī)學(xué)方面，達(dá)·芬奇解剖了30個(gè)以上的人體，被認(rèn)為是近代生理解剖學(xué)的始祖；他發(fā)現(xiàn)了血液的功能，認(rèn)為血液對人體起著新陳代謝的作用，并認(rèn)為血液是不斷循環(huán)的；他還研究過心臟，發(fā)現(xiàn)心臟有4個(gè)腔，并畫出了心臟瓣膜；他認(rèn)為老年人死因之一是動脈硬化，而產(chǎn)生動脈硬化的原因是缺乏運(yùn)動。后來，達(dá)·芬奇的這些生理解剖學(xué)的成果在英國科學(xué)家哈維的研究中得到了證實(shí)和發(fā)展。

達(dá)·芬奇對機(jī)械也很感興趣。他提出/設(shè)計(jì)了水下呼吸裝置、拉動裝置、發(fā)條傳動裝置、滾珠裝置、反向螺旋、差動螺旋、風(fēng)速計(jì)和陀螺儀等裝置，還設(shè)計(jì)了仿人型機(jī)械，被認(rèn)為是世界上第一臺機(jī)器人的發(fā)明者。臨床上的“達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人”就是為了致敬達(dá)·芬奇在醫(yī)學(xué)和機(jī)械制造學(xué)做出的巨大貢獻(xiàn)而命名。

初代的達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人于1999年推出，并于次年獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)可用作普通腹腔鏡手術(shù)。我國是在2006年引進(jìn)的第一臺達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人，同年還推出了第二代機(jī)器人，其機(jī)械手臂活動范圍更大，允許醫(yī)生在不離開控制臺的情況下進(jìn)行多圖觀察。2009年推出的第三代機(jī)器人相比第二代機(jī)器人增加了雙控制臺、模擬控制器、術(shù)中熒光顯影技術(shù)等功能。第四代機(jī)器人在2014年推出，其靈活度、精準(zhǔn)度、成像清晰度等方面有了質(zhì)的提高，同年下半年還開發(fā)了遠(yuǎn)程觀察和指導(dǎo)系統(tǒng)。

雖然被稱作“機(jī)器人”，但它其實(shí)是一種電腦輔助的微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)。從醫(yī)學(xué)的角度來說，達(dá)·芬奇機(jī)器人就是高級的腹腔鏡系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)。它主要由外科醫(yī)生控制臺、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)組成。

1.外科醫(yī)生控制臺按人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)，一般位于手術(shù)室無菌區(qū)之外，主刀醫(yī)生可以坐著使用雙手（通過操作兩個(gè)主控制器）及腳（通過腳踏板）來控制器械和一個(gè)三維高清內(nèi)窺鏡。

2.床旁機(jī)械臂系統(tǒng)是外科手術(shù)機(jī)器人的操作部件，它主要的功能是給器械臂和攝像臂提供支撐。機(jī)器人手臂擁有7個(gè)自由度，具有人手無法企及的精確性；它可以過濾人手的抖動，使得手術(shù)更精細(xì)；同時(shí)，它具有移動縮減功能的特點(diǎn)，簡單的說就是醫(yī)生在操縱這一裝置的過程中，如果移動操作桿5毫米，在患者體內(nèi)的機(jī)械末端僅移動1毫米，這大大的提高了手術(shù)的精確性和安全性。一般會有助手醫(yī)生在無菌區(qū)內(nèi)的床旁機(jī)械臂系統(tǒng)邊工作，主要是負(fù)責(zé)更換器械和內(nèi)窺鏡，協(xié)助主刀醫(yī)生完成手術(shù)。

3.成像系統(tǒng)內(nèi)裝有外科手術(shù)機(jī)器人的核心處理器以及圖象處理設(shè)備，在手術(shù)過程中位于無菌區(qū)外，可由巡回護(hù)士操作，并可放置各類輔助手術(shù)設(shè)備。外科手術(shù)機(jī)器人的內(nèi)窺鏡為高分辨率三維（3D）鏡頭，對手術(shù)視野具有10倍以上的放大倍數(shù)，能為主刀醫(yī)生帶來患者體腔內(nèi)三維立體高清影像，使主刀醫(yī)生較普通腹腔鏡手術(shù)更能把握操作距離，更能辨認(rèn)解剖結(jié)構(gòu)，提升了手術(shù)精確度。

以腔鏡手術(shù)為例，頭發(fā)絲粗細(xì)的血管在“達(dá)·芬奇”眼中清晰可見，機(jī)械手臂可在患者體內(nèi)靈活“轉(zhuǎn)身”，即便在極其狹窄的空間，也能夠保證操作精準(zhǔn)可靠，這都是人力所不及的。

從醫(yī)生角度來說，達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人向術(shù)者提供高清晰度三維圖像并將手術(shù)野放大10～20倍；加入計(jì)算機(jī)的技術(shù)可提高手術(shù)的操控性、精確性和穩(wěn)定性，可排除主刀醫(yī)生可能的手的顫抖對手術(shù)所造成的不利影響；能使主刀醫(yī)生在較為輕松的工作環(huán)境工作，減少疲勞更集中精力；減少參加手術(shù)人員。

對患者而言，達(dá)·芬奇手術(shù)機(jī)器人能帶來更理想的手術(shù)結(jié)果，減少圍手術(shù)期后遺癥以及并發(fā)癥的發(fā)生；因創(chuàng)傷小、恢復(fù)快，使可接受手術(shù)的患者年齡范圍擴(kuò)大并使某些危重病患者接受手術(shù)成為可能，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、頭頸外科、心臟手術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。