达芬奇机器人手术系统：开创第三代外科手术 营收100倍增长

达芬奇手术系统是全球医疗机器人巨头IntuitiveSurgical（NASDQ：ISRG）公司的核心产品，一个以微创的方式辅助复杂外科手术的机器人手术系统。目前，达芬奇手术系统被世界各国医院争相采用,成功应用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。以达芬奇为代表的手术机器人技术的普及，将手术的精准度提升到了一个全新的高度，将外科手术带入了一个新的时代。

达芬奇手术系统：开创第三代外科手术

由于人类一些器官的生理、解剖结构的特殊性和传统电视腔镜技术的局限性，外科手术要达到广泛微创化、精细化的目的，必须有一种新的外科平台的出现才能解决。就像工业生产已依靠机器人作业达到了人类无法达成的成就一样，外科手术机器人系统的应运而生，突破了人类在外科手术领域的局限，开创了外科手术又一个新纪元。

在经历过简单的持镜机器人（AESOP）、早期的手术操作机器人（ZEUS）后，充分结合了美国航天航空局和众多研究机构开发的先进技术的达芬奇机器人手术系统（da Vinci），于上世纪末由美国Intuitive Surgical公司开发诞生。da Vinci除继承常规腹腔镜手术微创的优点外，在技术上体现出前所未有的优越性，da Vinci手术机器人系统2000年被美国FDA批准应用于临床，利用da Vinci具有的独特优势完成的手术因此被称为第三代外科手术。在中科院列出的12项“改变未来的颠覆性技术”中，手术机器人位列第5位。

营收100倍增长，股价60倍涨幅

自成立以来，ISRG公司业绩增长斐然，股价表现更是一骑绝尘，表现靓丽。

ISRG营收从2000年的0.26亿美元增长至2013年的23亿美元，约100倍增长；股价从2000年上市的10美元，涨至2013年最高约600美元，60倍涨幅。

达芬奇手术机器人全球装机总数达到2966台

达芬奇手术系统使用安全，已在全球外科界广泛分布。到2013年12月31日前，根据Intuitive Surgery的最新数据，全球装机总数达2966台，其中美国即有2083台达芬奇手术系统正在使用，欧洲476台，在亚洲及其它地区407台。

中国大陆及香港地区装机总数26台，中国大陆18台、香港8台。中国大陆地区的用户包括：解放军总医院、解放军第二炮兵总医院、上海复旦大学附属中山医院、上海复旦大学附属华东医院、上海交通大学附属胸科医院和上海交通大学附属瑞金医院等。解放军总医院已经成功地利用人工智能辅助手术系统开展了近约700例微创心脏外科手术，解放军二炮总医院也已经开展了300多例微创肝胆手术。从这些事实中能看到这一手术方法将会继传统电视腔镜后，开始成为高难度微创手术器械。

机器人辅助外科手术已被医师和患者广泛接受，如机器人前列腺癌根治术和肾盂成形术在美国已具备“金标准”的地位，占相关手术总量的平均比例超过1/3，在一些地区甚至达到90%，而且，达芬奇外科机器人系统也参与到很多最先进的外科技术中，如“一站式”心脏杂交技术、不开胸不跳冠脉搭桥，“Day Surgery”等。

达芬奇手术系统由三个部分组成

作为代表当今手术机器人最高水平的达芬奇手术机器人，它主要由3个部分组成：1.医生控制系统；2.三维成像视频影像平台；3.机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。实施手术时主刀医师不与病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。

1.医生控制系统

医生控制系统是da Vinci系统的控制中心，由计算机系统、监视器、控制手柄、脚踏控制板及输出设备组成。医生控制系统的操作者坐在消毒区域以外，通过使用控制手柄来控制手术器械和立体腔镜。术者通过双手动作传动手术台车上仿真机械臂完成各种操作，从而达到术者的手在患者体内做手术的效果。同时可通过声控、手控或踏板控制腹腔镜。术者双脚置于脚踏控制板上配合完成电切、电凝等相关操作。da Vinci系统让术者在微创环境里可达到开放手术的灵活性。

2.三维高清影像系统

传统腹腔镜技术的一个主要弊端在于二维平面成像，术者在监视器中无法辨别组织前后相对关系，只有充分练习后才可以掌握。达芬奇机器人的三维高清影像系统则完全解决这一问题，为术者提供了一个真实的手术视野，使打结、缝合等操作变得简单易学。另外，借助数码放大技术，无须移动腹腔镜即可将手术部位放大到最大10倍，有利于更加精细的手术操作。

3.机械臂系统

床旁机械臂系统是da Vinci系统的运转部分，上面安装有工作臂和持镜臂。第一代达芬奇机器人只有2只工作臂，2003年起，新一代达芬奇机器人安装3只工作臂，增强应用能力和灵活性。手术车的基本功能是支撑手术器械臂和镜头臂。

工作臂装上各种手术器械（电子仿真手），用于完成各种复杂的手术操作，持镜臂用于术中握持腹腔镜物镜，可提供更加稳定的图像，避免了传统腹腔镜术中助手疲劳导致手部抖动出现视野不稳定的现象。

仿真机械手可以模拟人手各种操作，并可达到7个自由度的运动，包括臂关节上下、前后、自由运动与仿真手腕的左右、旋转、开合、末端关节弯曲共7种动作，可作沿垂直轴540°和水平轴180°旋转，且每个关节活动度大于90°。尤其在行深部操作时，机械手动作灵活，体积小巧，与开放手术的人手操作相比具有显著优势。

仿真机械手配置了各种类型的手术器械，可满足抓持、钳夹、缝合等各项操作要求；同时机械臂具有计算机辅助位置记忆功能，更换器械后机械臂可迅速回复至更换前位置，具有“即插即用，无缝连接”的特点。

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机器人手术系统的优势

与传统电视腹腔镜手术系统相比，手术机器人系统具有如下明显优点：

（1）提供主刀医师高清晰、立体的手术视野，符合人类工程学，让医师拥有和人眼一样的立体式感觉，可以清晰准确地进行组织定位和器械操作

（2）仿真手腕手术器械可以模拟人的手指的灵活度，同时消除不必要的颤动，所以手术器械完全达到人手的灵活度和准确度，可以进行人手不能触及的狭小空间的精细手术操作

（3）医师使用含手脚操作装置的医师控制台，操控精密机器手臂及3-D摄影内视镜，操作方式完全尊重医师开放手术操作方式，不需要长时间的培训和学习

（4）一个主刀医师就可以完成一个电视腔镜手术团队的全部工作，减少了主刀医师和其他手术团队成员的配合，更容易实现主刀医师的意图

（5）主刀医师采取坐姿进行系统操作，舒适的坐势有利于长时间复杂的手术，而且延长了主刀医师的手术生命。

患者从这种新手术方式受益良多，切口变小、康复时间缩短、住院天数减少。在对大多手术而言，复原时间大幅缩短，患者可快速地恢复日常作息。其它优点包括：减少麻醉需求量、感染风险、失血量或输血必要、创伤和疤痕。

综合起来，使用手术机器人系统让复杂的微创手术变得如例行手术一般的简单，大大扩大微创手术应用范围。满足了外科追求卓越的目标，能够达到更接近理想的手术效果、更小的创伤和更大的患者适用范围。现有的相关统计数据给出了手术机器人系统与传统电视腹腔镜技术性能的对比，手术机器人系统在技术方面具有显著的优势。

手术机器人系统在临床中的应用

手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔St Pierre医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。随后几年里，手术机器人不仅完成了普外科，还有心脏外科、妇科和泌尿外科的手术等。

（1）心脏外科中的应用

心脏外科是最能体现手术机器人价值的领域，手术机器人克服了常规腔镜手术技术局限，实现了心脏外科的微创化。使用手术机器人系统可完成房间隔缺损修补、冠状动脉搭桥、心包肿物切除等手术。目前，美国、加拿大及西欧等国已成功应用手术机器人实行微创二尖瓣置换成形术和冠脉搭桥术。国内解放军总医院率先采用这一技术，成功完成微创心脏手术近20种700余例。

（2）在泌尿外科中的应用

2003年Monon报道了机器人腹腔镜下前列腺癌根治术、肾盂成形术等。随着机器人腹腔镜前列腺癌根治术技术的成熟， 膀胱癌根治术也开始应用机器人进行。Beecken等报道1例58岁男性进行根治性膀胱切除及体内新膀胱术。da Vinci机器人最初主要是为微创心脏外科手术而研制的，泌尿外科并不是da Vinci机器人的最初的目的，但是，泌尿外科迅速进入了机器人手术领域，并因为前列腺癌根治术发展了机器人手术技术。目前，全世界大约400台机器人在临床上应用，大多数主要用于泌尿外科。

（3）在普通外科中的应用

胆囊切除术是目前运用手术机器人进行普外科手术中数量最多、技术最熟练的手术，它同时也被认为是普外科医师接触手术机器人的一种非常合适的入门“练习”手术。利用机器人进行胆囊切除术已多有报道。Melvin等于2003年首先报道了使用达芬奇手术机器人为一位46岁的女性患者切除胰尾部的神经内分泌肿瘤的手术。

（4）在妇科中应用

手术机器人第一次运用于妇科是在1998年。Mettler等使用AESOP机器人进行手术， 他们对15例患者行腹腔镜辅助下阴式子宫全切术，普通手术时间为85 min，而有AESOP辅助下手术时间为70 min。并证实了使用AESOP较人工控制腹腔镜头更有效。Cleveland临床小组在1998年成功地实施了输卵管吻合再通术。证实了机器人系统在妇科手术中的可行性及精确性。

（5）在其他外科手术中的应用

手术机器人在临床中的应用远不止上述所列的几种，理论上讲，手术机器人可以应用于所有的外科手术。由于手术机器人应用于临床的时间还不长，出于医学安全和谨慎的目的，许多手术目前并未采用手术机器人系统，这需要一个过程。临床上已经使用手术机器人系统的还包括神经外科、骨科、整形外科等。

手术机器人系统的发明，使外科手术平台又一次发生了质的飞跃，目前，被公认为开创了外科手术平台的新纪元。微创外科是外科学未来发展的趋势，手术机器人系统作为微创外科手术平台，从技术角度讲无疑是目前最先进的系统。手术机器人使以前很多难以开展的手术得以实现，前列腺癌机器人辅助手术已成为前列腺癌根治术的“金标准”，所有这些都极大的造福了患者。

当然，目前手术机器人还存在一些不足，如触觉反馈体系的缺陷，医师只能通过视觉信息反馈弥补触觉反馈的不足；但手术机器人正式应用于临床只不过短短的十余年时间，随着医学和科技的进步，完全有理由相信上述缺点和不足都会逐步解决，而且，随着智能化技术、纳米技术的发展，未来更先进的人工智能手术机器人、纳米手术机器人也会应用于临床。