引用本文: 唐建, 喻本桐, 刘升, 许起荣, 袁斌, 刘季春. 机器人辅助解剖性肺切除的初期经验与学习曲线. 中国胸心血管外科临床杂志, 2017, 24(7): 533-537. doi: 10.7507/1007-4848.201607008 复制
上世纪 90 年代,胸腔镜技术的引入给胸外科微创带来了革新,当前,除肺移植外几乎所有的胸外科手术都可以用胸腔镜(video-assisted thoraco-scopic surgery,VATS)来完成[1-5]。然而,VATS 也有局限性,包括直器械操作的不便(筷子操作),二维的术野,图像不稳定性以及对外科医生来说不符合人体工程学的姿势及角度等。近年来,逐渐兴起的机器人手术为常规 VATS 的缺陷提供了一个解决方法。机器人系统能提供三维立体的画面,使外科手术达到了空前的精准。此外,机器人的器械拥有接近人手的活动范围度以及能在极小的空间内超过 360 度的移动(内腕技术)[6-8]。目前机器人在国内少数大中心广泛开展,南昌大学第一附属医院心胸外科自 2016 年 3 月开展省内首例机器人辅助胸腔镜手术(robotic-assisted thoracoscopic surgery,RATS),到 2016 年 6 月已开展 40 余例,现总结我们初期的经验及学习曲线。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析 2016 年 3~6 月我科行微创解剖性肺切除 77 例患者的临床资料,其中机器人组(R 组)40 例,男 29 例、女 11 例,年龄 54~78(60.2±12.7)岁;胸腔镜组(V 组)37 例,男 27 例、女 10 例,年龄 52~76(58.7±11.5)岁,术前均诊断为肺占位性病变。手术均由同一诊疗组完成。R 组患者术前均同意使用机器人手术系统,并获得我院伦理委员会批准。术前常规检查包括胸部增强 CT、颅脑磁共振、全身骨扫描、心脏彩超、肺功能,术前分期均为 Ⅰ~Ⅱ 期,周围性肿块≤5 cm,纵隔肺门淋巴结≤1 cm 且无明显钙化,术前 CT 未见明显胸膜粘连,术前均未行新辅助治疗,能够耐受肺切除手术患者。肺段切除手术指征:考虑为良性病变但楔形切除无法完成;考虑为恶性病变,肿块≤2 cm 且明确位于肺段中,纵隔肺门淋巴结≤1 cm,术中常规送检第 11、12 组淋巴结,如为阳性,改为肺段切除,两组患者行肺段切除适应证相同。两组患者术前一般资料差异无统计学意义(P>0.05);见表 1。

1.2 RATS 手术方法
患者侧卧位,双腔气管插管,搬动体位后纤维支气管镜确认双腔管位置良好。使用达芬奇系统(Intuitive Surgical Inc,USA)进行手术,选择双极电凝及电钩作为两个机械手术臂(1、2 号),3 号臂放置 3D 胸腔镜,机械臂和患者连接及机械臂置入同机器人常规手术[6, 9]。
切口选择:以左侧卧位为例,腋中线第 8 肋间 1 cm 小切口置入 12 mm 套管针,置入 3D 胸腔镜,30 度向上,直视下腋前线第 4 肋间处为 1 号臂操作孔,肩胛线第 8 肋间为 2 号臂操作孔,引导能量器械置入;第 6 肋间肋缘处 2~3 cm 小切口为助手辅助操作孔。每个切口之间距离超过 9 cm,两机械臂与胸腔镜切口连线夹角大于 90 度;见图 1。

主刀于操作台操作,对肺动静脉,肺裂进行游离,第一助手辅助操作孔协助胸腔内结构暴露,送入切割闭合器或 Hemlock 进行相应组织离断,经辅助操作孔取出淋巴结及标本。对确诊或怀疑恶性肿瘤患者常规行胸腔内淋巴结清扫。
遵照模块化手术方式切除:分离粘连-下肺韧带-后纵隔胸膜及纵隔淋巴结-前纵隔胸膜-肺裂-根据肺裂发育情况选择优先处理动脉或静脉-最后处理支气管。
术后留置 22F 胸腔引流管一根,同胸腔镜手术关胸,麻醉苏醒后返回普通病房,术后常规使用静脉泵镇痛,未使用肋间神经阻滞镇痛。当晚嘱患者床上活动,术后 1 d 拔出尿管。引流量≤300 ml/d,无漏气,听诊呼吸音良好拔出胸腔引流管。
1.3 临床指标
记录患者手术(切皮到关胸)及 docking(切皮到机械人手术开始)时间,术中出血量,中转开胸率,术后第 2 d 疼痛评分,胸腔引流时间,术后住院时间及围术期并发症发生率及死亡率,与同期行传统胸腔镜的37 例患者数据进行比较。
1.4 统计学分析
使用 SPSS14.0 及 Excel 软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差( )表示;计量资料组间比较采用 t 检验,计数资料比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。绘制手术例数与手术时间的回归趋势线,对应曲线斜率的变化,确定学习曲线的平台例数。
2 结果
共完成机器人辅助胸腔镜解剖性肺切除术 40 例,其中良性病变 10 例;手术时间(144.0±30.0)min;docking 时间(24.5±8.0)min;其中包括肺叶切除 36 例,肺段切除 4 例,左上肺叶切除 4 例,右上肺叶切除 5 例,其余为下肺叶切除。考虑恶性病变或术中确认为恶性病变的肺叶切除患者,常规行淋巴结清扫(右侧第 2~4,7~10 组,左侧第 4~10 组),所有恶性肿瘤患者均为 R0 切除。两组患者均无非计划再次手术、围术期死亡及重大并发症。两组患者手术时间,术后呼吸机辅助时间,术中出血量,胸腔引流时间,术后平均住院日,术后并发症发生率均无统计学意义。R 组术前准备时间长于 V 组(24.5 min vs. 15.6 min,P=0.003),R 组术中中转率低于 V 组(0 vs. 10.8%),包括 3 例肺动脉破裂出血量较大,1 例支气管淋巴结钙化与肺动脉无法分开处理,考虑手术安全,中转开胸。R 组住院总费用高于 V 组(表 2)。绘制 RATS 学习曲线,在 10 台手术后从学习阶段进入标准阶段,总手术时间(图 2)及 Docking 时间(图 3)明显缩短。



3 讨论
VATS 已广泛运用于胸部疾病的诊疗,不撑开肋骨、最小限度对胸部肌肉的损伤使原来的开胸手术变得更为微创。然而,胸腔镜手术也有其局限性,比如二维平面视野,直的手术器械使得外科医生操作受到一定的限制。近年来,新开展的机器人手术为胸腔镜的局限性提供了一个更好的解决方案,清晰的3D视野,多关节内腕技术使血管的解剖、淋巴结的清扫更加精细,同时降低了镜下缝合的难度[10-11]。
自 2002 年 Melfi 报道了首例机器人辅助肺切除手术,RATS 在国外迅猛发展,到 2010 年,全球约 4% 的胸部手术使用机器人系统来完成[12-13]。我国在 2009 年由上海胸科医院报道了首例机器人辅助肺叶切除手术,近两年来,RATS 在中国也广泛开展。我科 2016 年 3 月开展省内第一台 RATS 手术,在 4 个月时间内,已完成超过 40 台,包括纵隔肿瘤切除及食管癌食管切除手术,本文主要总结解剖性肺切除术的数据并分析学习曲线。之前的 RATS 文献都证实了该术式的安全性与有效性。我们的研究中并发症发生率为 20%,无围术期死亡,与同期的常规 VATS 无明显差异。有文献报道 RATS 手术时间稍长于 VTAS 手术,而 RATS 肺切除手术的平均时间在 132~226 min,我们前期 40 台手术的平均时间为 144 min,相对较短,且与单纯胸腔镜比并无明显差异,分析原因如下:(1)RATS 手术在国内少数大中心已有较好开展,通过学习他们的经验,对 RATS 已有一个初步的了解;(2)手术组成员都有良好的 VATS 基础,对腔镜下解剖性肺切除有一定的经验;(3)本组 40 例患者下肺切除比例大,胸腔内粘连患者较少,对于 RATS 手术来说,下肺切除手术时间明显少于上肺;(4)我们使用的是助手辅助的四孔操作模式,血管和气管处理相对简单。
前期 40 例 RATS 与 37 例 VATS 比较,R 组手术患者无一例中转,而 V 组 4 例中转小切口开胸手术,R 组中转率明显低于 V 组。国外也有相应的报道:即 RATS 手术的中转率明显低于 VATS 手术,其可能由于机器人手术更为放大清晰的术野及更为精细的操作模式,使得血管的损伤率明显降低,这可以说是 RATS 手术的巨大优势所在。我们的体会是:RATS 手术在淋巴结清扫上可能让外科医生更为舒适也更有信心,但其肿瘤学上是否有获益仍有待进一步研究。从我们的前期数据来看:RATS 手术在术后胸腔引流时间,术后漏气,术后疼痛等并发症指标上分析与 VATS 并无差异。这与国内外大部分文献报道相一致[14-15]。
开展 RATS 之前,主刀医师、手术团队必须通过认证培训,与此同时,每家医院会组织精干力量一起推动机器人手术的开展。目前,绝大部分 RATS 手术还需要有助手操作孔,协助暴露,血管分离及直线切割闭合器的置入与击发。切口的选择目前并没有固定的模式,每个中心根据自己的操作经验与习惯各有不同,国外学者常推荐同一肋间从脊柱到腋前线的打孔方式,而助手辅助孔常位于腔镜孔的下方。而在国内大部分中心,切口的选择常常同常规的三孔 VATS 类似,即腔镜孔位于第 8 肋间腋中线,两个机械臂分别位于第 5 肋间腋前线和与之平行的肩胛下处,而助手的辅助操作孔一般位于第 6 肋间肋缘处。切口的选择一般需遵循两个原则,即每个孔之间距离需超过 9 cm,且两个操作孔与腔镜孔连线之间的角度超过 90 度,最好超过 120 度,这样可以避免机械臂之间的相互干扰。RATS 的切口对于初学者来说十分重要,打孔位置不佳会严重影响机械臂的活动度,造成手术困难,而辅助操作孔的位置选择不当会造成机械的相互影响,干扰腔镜下直线切割闭合器的置入,增加手术时间及风险。
不同于常规 VATS,RATS 辅操作孔常位于肺门结构的下方(第 6 或 7 肋间),单一的助手辅助操作孔在前期操作不十分熟练的情况下可能造成处理某些结构的困难,例如右上肺静脉,左上肺静脉,肺段切除段间平面的处理等,遇到此类情况,我们往往通过暂时撤出某机械臂,从机械臂操作孔置入直线切割闭合器的方法来减少手术难度及风险,虽然这会增加手术时间,但对于初学者来说不失为一个好办法。
本研究们总结了前 40 例机器人解剖性肺切除手术的学习曲线,虽然根据手术难度的不同,手术时间会有变化,但是总体的下降趋势还是能够明显的体现。目前大部分文献报道 RATS 的学习曲线小于 20 台,Veronesi 等[15]发现前 20 台手术手术时间明显延长,Meyer 等[16]总结的从学习阶段到标准阶段大概需要完成(18±3)台手术,而 Toke 等[17]报道的学习曲线在 14 台左右。我们的前期经验发现初始 10 例手术过后,学习曲线即可从学习阶段进入到标准阶段,我们的学期曲线短于国外文献报道,可能与我们良好的 VATS 基础及 RATS 先行者给我们分享的经验有关,并且我们的下肺切除所占比例较大。一般来说,常规 VATS 解剖性肺切除手术的学习曲线常需要 50 台,大部分数据表明:RATS 的学习曲线明显低于 VATS 手术,其原因可能在于 RATS 的 3D 术野,内腕精细操作以及之前的 VATS 基础支持相关。
我科机器人手术相比常规 VATS 手术,增加患者住院费用约 1.2 万元,主要包括机器人使用及耗材费用,我们通过快速康复理念、减少术后药品使用等措施来控制患者总体费用,从我们的初期经验来看:RATS 是在 VATS 技术上的更进一步,其良好的 3D 视野,全方位的操作使得淋巴结清扫更加容易,血管的游离也更为方便,其学习曲线更短,对于复杂手术的完成也带来一定程度的便利。我们相信:费用的适度增加相对于患者的获益是值得的。目前大部分 RATS 的报道都是单中心的回顾性研究,未来,我们需要多中心的前瞻性研究来对比常规 VATS 与 RATS 对肿瘤患者长期预后的影响。
上世纪 90 年代,胸腔镜技术的引入给胸外科微创带来了革新,当前,除肺移植外几乎所有的胸外科手术都可以用胸腔镜(video-assisted thoraco-scopic surgery,VATS)来完成[1-5]。然而,VATS 也有局限性,包括直器械操作的不便(筷子操作),二维的术野,图像不稳定性以及对外科医生来说不符合人体工程学的姿势及角度等。近年来,逐渐兴起的机器人手术为常规 VATS 的缺陷提供了一个解决方法。机器人系统能提供三维立体的画面,使外科手术达到了空前的精准。此外,机器人的器械拥有接近人手的活动范围度以及能在极小的空间内超过 360 度的移动(内腕技术)[6-8]。目前机器人在国内少数大中心广泛开展,南昌大学第一附属医院心胸外科自 2016 年 3 月开展省内首例机器人辅助胸腔镜手术(robotic-assisted thoracoscopic surgery,RATS),到 2016 年 6 月已开展 40 余例,现总结我们初期的经验及学习曲线。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析 2016 年 3~6 月我科行微创解剖性肺切除 77 例患者的临床资料,其中机器人组(R 组)40 例,男 29 例、女 11 例,年龄 54~78(60.2±12.7)岁;胸腔镜组(V 组)37 例,男 27 例、女 10 例,年龄 52~76(58.7±11.5)岁,术前均诊断为肺占位性病变。手术均由同一诊疗组完成。R 组患者术前均同意使用机器人手术系统,并获得我院伦理委员会批准。术前常规检查包括胸部增强 CT、颅脑磁共振、全身骨扫描、心脏彩超、肺功能,术前分期均为 Ⅰ~Ⅱ 期,周围性肿块≤5 cm,纵隔肺门淋巴结≤1 cm 且无明显钙化,术前 CT 未见明显胸膜粘连,术前均未行新辅助治疗,能够耐受肺切除手术患者。肺段切除手术指征:考虑为良性病变但楔形切除无法完成;考虑为恶性病变,肿块≤2 cm 且明确位于肺段中,纵隔肺门淋巴结≤1 cm,术中常规送检第 11、12 组淋巴结,如为阳性,改为肺段切除,两组患者行肺段切除适应证相同。两组患者术前一般资料差异无统计学意义(P>0.05);见表 1。

1.2 RATS 手术方法
患者侧卧位,双腔气管插管,搬动体位后纤维支气管镜确认双腔管位置良好。使用达芬奇系统(Intuitive Surgical Inc,USA)进行手术,选择双极电凝及电钩作为两个机械手术臂(1、2 号),3 号臂放置 3D 胸腔镜,机械臂和患者连接及机械臂置入同机器人常规手术[6, 9]。
切口选择:以左侧卧位为例,腋中线第 8 肋间 1 cm 小切口置入 12 mm 套管针,置入 3D 胸腔镜,30 度向上,直视下腋前线第 4 肋间处为 1 号臂操作孔,肩胛线第 8 肋间为 2 号臂操作孔,引导能量器械置入;第 6 肋间肋缘处 2~3 cm 小切口为助手辅助操作孔。每个切口之间距离超过 9 cm,两机械臂与胸腔镜切口连线夹角大于 90 度;见图 1。

主刀于操作台操作,对肺动静脉,肺裂进行游离,第一助手辅助操作孔协助胸腔内结构暴露,送入切割闭合器或 Hemlock 进行相应组织离断,经辅助操作孔取出淋巴结及标本。对确诊或怀疑恶性肿瘤患者常规行胸腔内淋巴结清扫。
遵照模块化手术方式切除:分离粘连-下肺韧带-后纵隔胸膜及纵隔淋巴结-前纵隔胸膜-肺裂-根据肺裂发育情况选择优先处理动脉或静脉-最后处理支气管。
术后留置 22F 胸腔引流管一根,同胸腔镜手术关胸,麻醉苏醒后返回普通病房,术后常规使用静脉泵镇痛,未使用肋间神经阻滞镇痛。当晚嘱患者床上活动,术后 1 d 拔出尿管。引流量≤300 ml/d,无漏气,听诊呼吸音良好拔出胸腔引流管。
1.3 临床指标
记录患者手术(切皮到关胸)及 docking(切皮到机械人手术开始)时间,术中出血量,中转开胸率,术后第 2 d 疼痛评分,胸腔引流时间,术后住院时间及围术期并发症发生率及死亡率,与同期行传统胸腔镜的37 例患者数据进行比较。
1.4 统计学分析
使用 SPSS14.0 及 Excel 软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差( )表示;计量资料组间比较采用 t 检验,计数资料比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。绘制手术例数与手术时间的回归趋势线,对应曲线斜率的变化,确定学习曲线的平台例数。
2 结果
共完成机器人辅助胸腔镜解剖性肺切除术 40 例,其中良性病变 10 例;手术时间(144.0±30.0)min;docking 时间(24.5±8.0)min;其中包括肺叶切除 36 例,肺段切除 4 例,左上肺叶切除 4 例,右上肺叶切除 5 例,其余为下肺叶切除。考虑恶性病变或术中确认为恶性病变的肺叶切除患者,常规行淋巴结清扫(右侧第 2~4,7~10 组,左侧第 4~10 组),所有恶性肿瘤患者均为 R0 切除。两组患者均无非计划再次手术、围术期死亡及重大并发症。两组患者手术时间,术后呼吸机辅助时间,术中出血量,胸腔引流时间,术后平均住院日,术后并发症发生率均无统计学意义。R 组术前准备时间长于 V 组(24.5 min vs. 15.6 min,P=0.003),R 组术中中转率低于 V 组(0 vs. 10.8%),包括 3 例肺动脉破裂出血量较大,1 例支气管淋巴结钙化与肺动脉无法分开处理,考虑手术安全,中转开胸。R 组住院总费用高于 V 组(表 2)。绘制 RATS 学习曲线,在 10 台手术后从学习阶段进入标准阶段,总手术时间(图 2)及 Docking 时间(图 3)明显缩短。



3 讨论
VATS 已广泛运用于胸部疾病的诊疗,不撑开肋骨、最小限度对胸部肌肉的损伤使原来的开胸手术变得更为微创。然而,胸腔镜手术也有其局限性,比如二维平面视野,直的手术器械使得外科医生操作受到一定的限制。近年来,新开展的机器人手术为胸腔镜的局限性提供了一个更好的解决方案,清晰的3D视野,多关节内腕技术使血管的解剖、淋巴结的清扫更加精细,同时降低了镜下缝合的难度[10-11]。
自 2002 年 Melfi 报道了首例机器人辅助肺切除手术,RATS 在国外迅猛发展,到 2010 年,全球约 4% 的胸部手术使用机器人系统来完成[12-13]。我国在 2009 年由上海胸科医院报道了首例机器人辅助肺叶切除手术,近两年来,RATS 在中国也广泛开展。我科 2016 年 3 月开展省内第一台 RATS 手术,在 4 个月时间内,已完成超过 40 台,包括纵隔肿瘤切除及食管癌食管切除手术,本文主要总结解剖性肺切除术的数据并分析学习曲线。之前的 RATS 文献都证实了该术式的安全性与有效性。我们的研究中并发症发生率为 20%,无围术期死亡,与同期的常规 VATS 无明显差异。有文献报道 RATS 手术时间稍长于 VTAS 手术,而 RATS 肺切除手术的平均时间在 132~226 min,我们前期 40 台手术的平均时间为 144 min,相对较短,且与单纯胸腔镜比并无明显差异,分析原因如下:(1)RATS 手术在国内少数大中心已有较好开展,通过学习他们的经验,对 RATS 已有一个初步的了解;(2)手术组成员都有良好的 VATS 基础,对腔镜下解剖性肺切除有一定的经验;(3)本组 40 例患者下肺切除比例大,胸腔内粘连患者较少,对于 RATS 手术来说,下肺切除手术时间明显少于上肺;(4)我们使用的是助手辅助的四孔操作模式,血管和气管处理相对简单。
前期 40 例 RATS 与 37 例 VATS 比较,R 组手术患者无一例中转,而 V 组 4 例中转小切口开胸手术,R 组中转率明显低于 V 组。国外也有相应的报道:即 RATS 手术的中转率明显低于 VATS 手术,其可能由于机器人手术更为放大清晰的术野及更为精细的操作模式,使得血管的损伤率明显降低,这可以说是 RATS 手术的巨大优势所在。我们的体会是:RATS 手术在淋巴结清扫上可能让外科医生更为舒适也更有信心,但其肿瘤学上是否有获益仍有待进一步研究。从我们的前期数据来看:RATS 手术在术后胸腔引流时间,术后漏气,术后疼痛等并发症指标上分析与 VATS 并无差异。这与国内外大部分文献报道相一致[14-15]。
开展 RATS 之前,主刀医师、手术团队必须通过认证培训,与此同时,每家医院会组织精干力量一起推动机器人手术的开展。目前,绝大部分 RATS 手术还需要有助手操作孔,协助暴露,血管分离及直线切割闭合器的置入与击发。切口的选择目前并没有固定的模式,每个中心根据自己的操作经验与习惯各有不同,国外学者常推荐同一肋间从脊柱到腋前线的打孔方式,而助手辅助孔常位于腔镜孔的下方。而在国内大部分中心,切口的选择常常同常规的三孔 VATS 类似,即腔镜孔位于第 8 肋间腋中线,两个机械臂分别位于第 5 肋间腋前线和与之平行的肩胛下处,而助手的辅助操作孔一般位于第 6 肋间肋缘处。切口的选择一般需遵循两个原则,即每个孔之间距离需超过 9 cm,且两个操作孔与腔镜孔连线之间的角度超过 90 度,最好超过 120 度,这样可以避免机械臂之间的相互干扰。RATS 的切口对于初学者来说十分重要,打孔位置不佳会严重影响机械臂的活动度,造成手术困难,而辅助操作孔的位置选择不当会造成机械的相互影响,干扰腔镜下直线切割闭合器的置入,增加手术时间及风险。
不同于常规 VATS,RATS 辅操作孔常位于肺门结构的下方(第 6 或 7 肋间),单一的助手辅助操作孔在前期操作不十分熟练的情况下可能造成处理某些结构的困难,例如右上肺静脉,左上肺静脉,肺段切除段间平面的处理等,遇到此类情况,我们往往通过暂时撤出某机械臂,从机械臂操作孔置入直线切割闭合器的方法来减少手术难度及风险,虽然这会增加手术时间,但对于初学者来说不失为一个好办法。
本研究们总结了前 40 例机器人解剖性肺切除手术的学习曲线,虽然根据手术难度的不同,手术时间会有变化,但是总体的下降趋势还是能够明显的体现。目前大部分文献报道 RATS 的学习曲线小于 20 台,Veronesi 等[15]发现前 20 台手术手术时间明显延长,Meyer 等[16]总结的从学习阶段到标准阶段大概需要完成(18±3)台手术,而 Toke 等[17]报道的学习曲线在 14 台左右。我们的前期经验发现初始 10 例手术过后,学习曲线即可从学习阶段进入到标准阶段,我们的学期曲线短于国外文献报道,可能与我们良好的 VATS 基础及 RATS 先行者给我们分享的经验有关,并且我们的下肺切除所占比例较大。一般来说,常规 VATS 解剖性肺切除手术的学习曲线常需要 50 台,大部分数据表明:RATS 的学习曲线明显低于 VATS 手术,其原因可能在于 RATS 的 3D 术野,内腕精细操作以及之前的 VATS 基础支持相关。
我科机器人手术相比常规 VATS 手术,增加患者住院费用约 1.2 万元,主要包括机器人使用及耗材费用,我们通过快速康复理念、减少术后药品使用等措施来控制患者总体费用,从我们的初期经验来看:RATS 是在 VATS 技术上的更进一步,其良好的 3D 视野,全方位的操作使得淋巴结清扫更加容易,血管的游离也更为方便,其学习曲线更短,对于复杂手术的完成也带来一定程度的便利。我们相信:费用的适度增加相对于患者的获益是值得的。目前大部分 RATS 的报道都是单中心的回顾性研究,未来,我们需要多中心的前瞻性研究来对比常规 VATS 与 RATS 对肿瘤患者长期预后的影响。