当前医疗器械工业的发展使得临床实践手段发生了日新月异的变化，各种前沿技术的融合与杂交在疾病的诊断和治疗过程中发挥着越来越重要的作用，特别是三通道多镜技术杂交在早期肺癌一体化诊疗中深度融合的趋势已经越来越明显。本文将着重阐述三通道多镜机器人的技术进步并展望其在早期肺癌诊疗中杂交融合的应用。
引用本文： 潘亮, 何天煜, 吕望, 马洪海, 胡坚. 早期肺癌三通道多镜机器人杂交诊疗及前景展望. 中国胸心血管外科临床杂志, 2022, 29(4): 411-416. doi: 10.7507/1007-4848.202111058 复制
肺癌是一种分布于支气管内外局限或弥漫的肺组织恶性病变，根据解剖位置可以分为中央型和外周型。对于早期肺癌病变，由于病灶较小，术前和术中需要精准定位和切除。但是，肺外周病变通常在末端支气管周围，支气管直径较小，目前支气管镜难以到达；另外，整个肺组织随呼吸运动而动态变化，操作有时需要实时影像学支持等，所有这些早期肺癌的临床特征导致了其诊疗过程具有“进不去，找不到，抓不准”的难点。
早期肺癌三通道多镜机器人诊疗平台是一种利用气管和胸壁两条路径，通过经皮、经气管以及经胸腔镜三个通道，利用射频、微波、冷冻、激光、放射、手术机器人等治疗手段对早期肺癌实现早诊早治的一体化诊疗平台。正因如此，随着早期肺癌发病率和检出率不断攀升，以及患者对诊疗技术的要求越来越高，早期肺癌的临床诊疗对肺部三通道多镜机器人诊疗的应用需要越来越迫切。
随着现代化诊疗技术的不断进步和提高，肺部疾病诊疗技术迭代越来越快。目前，以LungCare医疗、VERAN以及Medtronic等为代表的医疗器械公司对多通道多镜杂交及智能化应用的研发投入不断加大。可以预见, 在不久的将来一体化复合杂交技术是外科重要的发展方向，早期肺癌三通道多镜机器人将会逐步走向临床。
1 早期肺癌三通道多镜机器人杂交诊疗的优势
在以往早期肺癌的诊疗中，内科以检查、诊断、介入治疗为主线，外科则从传统开放手术向越来越微创化的手术治疗方式转变。如果能将两者结合，这种一体化复合杂交技术则不仅可以实现早期肺癌患者的早诊早治，还可以实现早期肺癌患者的个体化精准诊疗。同时，作为联动诊疗一体化的重要载体，早期肺癌三通道多镜机器人具有多项优势，包括经皮和经胸腔镜下病灶定位、全肺无盲区获取肺组织进行病理诊断以及利用手术/射频/微波/放射等多种治疗方式进行早期肺癌的同步治疗。当然，这些功能的实现离不开多功能手术床、胸腹腔镜、磁导航、数字减影技术、计算机断层扫描、磁共振、麻醉机、吊塔、体外循环系统等多种设备以及手术主刀、助手、介入医生、麻醉师、超声医生、手术护士等团队的通力协作。
1.1 定位
在早期肺癌的诊疗过程中，肺结节的术前精准定位是困扰胸外科医生临床工作的重要问题。如何实现结节的精准定位，保证肺结节的精准切除是胸外科医生一直探索的重要临床课题。有学者[1-2]比较了经皮胸腔镜和经支气管镜两种入路进行近红外标记肺内小结节，其结果表明两种方式都是安全有效的，但是经支气管镜方式对于多发病灶的危险系数更小。如果将两种方式进行整合，那效果是否更好？Ujiie等[3]的研究表明，将手术机器人的机械臂和磁导航支气管镜定位结合，可以实现早期肺癌病灶的精准定位。在实际操作中，手术机器人的机械臂通过超声、X线、近红外线、染色标记物等识别早期肺癌病灶，而磁导航支气管镜定位系统则具有实时导航优势，通过对患者解剖结构分析到路径规划，以及可视化实时导航辅助机械臂精准定位与切除。这种“里应外合”技术使肺结节定位准确率近100%[4]。
1.2 诊断
根据早期肺癌的解剖位置不同，临床上行术前病理诊断的方式也有区别。对于病灶在肺外周靠近胸膜的早期肺腺癌，临床医生通常采用直接经皮穿刺来获取病灶组织标本，例如临床常用的CT引导下经皮肺穿刺。而对于中央型早期肺癌，电磁导航下纤维支气管镜则是获取组织标本的首选方式。当然随着技术进步，对于部分外周肺癌也可以在电磁导航下使用纤维支气管镜到达病灶周围，然后通过“打隧道”的穿刺支气管进入周围病灶。而对于部分中央型浅表的肺癌，电磁导航下自体荧光支气管镜这种新的无创诊断技术也发挥重要作用[5-7]。不断有研究[8-9]指出自体荧光支气管镜在浅表支气管肺癌中诊断效果突出。当然两种方式也存在一定缺点，例如经皮穿刺属于有创操作，只适用靠近胸膜病灶，且存在气胸、肿瘤针道转移的风险以及不能双肺穿刺的限制。电磁导航纤维支气管镜经自然腔道操作，属于无创操作，但是也存在无法到达肺部深处的缺点。如果两者结合，三通道多镜设备则完全可以克服解剖位置变化对术前病理采样的限制，同时对于多病灶的早期肺癌或者双侧肺癌也可以实现一次取样。
Shahriari等[10]将CT与图像传感系统融合进细针穿刺机器人系统，并取得了不错的临床效果。特别是对于直径<5 mm的结节，这种穿刺诊断机器人系统的并发症发生率依然很低。随后，Hiraki等[11]进行了一项前瞻性的人体试验，旨在评估在CT透视引导的人体活检过程中使用机器人插入活检导引针的可行性和安全性。结果表明在所有患者中机器人插入导引针都是可行的，能够进行病理诊断，而且在穿刺诊断过程中并没有出现与机器相关的故障。呼吸运动一直是肺穿刺过程中重要的影响因素。肺脏随着呼吸运动起伏，穿刺的针道就有偏离路径和肿瘤随血运转移的风险。而Zhou等[12]早在2013年就进行了一项研究评估呼吸运动对CT引导下穿刺机器人进行肺穿刺的影响，从结果可以看出穿刺活检机器人对于多位置的小结节实现了精准穿刺。另外，对于当前支气管镜技术对疑似周围型肺部病变活检的局限性，机器人支气管镜检查可能会提供替代方法。有研究者[13]在2018年评估使用机器人内窥镜系统进行机器人支气管镜检查的并发症和可行性。研究结果支持机器人内窥镜系统进入肺外周的可行性，并且有可能解决与周围肺病变活检相关的挑战。
1.3 治疗
Cerfolio等[14]在2018年报告了世界上规模最大、随访时间最长的非小细胞肺癌机器人肺叶切除术系列研究，结果表明机器人肺叶切除术治疗非小细胞肺癌的肿瘤学结果是有希望的，特别是对于病理性 N2 疾病患者。这无疑再次确认了机器人在肺癌治疗中的重要地位。机器人手术可以集射频、微波、冷冻、激光、放射、手术等多种治疗方式于一体，对于胸外科的复杂手术，如袖状切除术以及支气管重建等，机器人也显示出其适应性[15-19]。然而，临床患者病情往往复杂多变，针对那些多种肿瘤于一体的患者，支气管镜、胸腔镜以及机器人于一体的三通道手术开始了先行先试。Ishikawa 等[20]曾经报道了1例甲状腺肿瘤、前纵隔肿瘤和肺部磨玻璃结节的患者使用胸腔镜和达芬奇机器人进行一体化治疗，临床手术安全完成。这预示着未来临床上多镜联合治疗或者三通道多镜机器人的应用将成为趋势。
Harrison等[21]曾经使用杂交手术对多发性肺癌实施一站式诊疗，其结果表明这是一种微创且全面的诊疗方式，同时最大限度地减少患者肺损失。对于肺内多发病灶的同期治疗，小病灶使用内镜技术治疗，而大病灶可以采用腔镜技术治疗，实现了多发早期肺癌的同期治疗，也实现了每个病灶的精准微创治疗，给患者提供了最佳治疗方案。对肺癌来说这无疑是一个新时代的来临[22]。
另一方面，Stevan教授曾将磁导航技术与机器人相结合，用于识别机器人定位困难的肺部结节，其结果表明通过电磁导航支气管镜检查胸膜染料标记可以提供一种有效的定位肺结节的方法，同时保持微创机器人手术的可行性。这种策略可以让手术者更有效地获得诊断组织，同时降低了潜在的无法定位结节的可能性[4,23-24]。总之，对众多临床患者实现一站式诊疗体验，无疑将极大提高患者的诊疗体验和临床效果。
2 早期肺癌三通道多镜机器人诊疗进展
2.1 支气管镜机器人
肺癌属于自然腔道疾病，利用生理上的支气管树对早期肺癌治疗具有天然的优势。因此，NOTES手术应运而生。以Auris Health公司的Monarch机器人和直观外科的达芬奇Ion肺活检机器人为代表的支气管镜机器人是目前临床上比较成熟的两种支气管镜机器人。Ion系统是一种机器人辅助的基于导管的平台，能实现肺深处的微创活检，其2.0 mm工作通道和3.5 mm外径导管可以穿过难以导航的小气道到达肺的所有18个部位[25]。Auris Health公司由“手术机器人之父”Frederic Moll创办，其Monarch平台除了可以实现肺部深部组织的活检，还可以在手术过程中为医生提供准确的位置数据[26]。当然，支气管镜的介入诊疗离不开磁导航的帮助，这也显示出多镜技术融合对肺部疾病诊疗大有裨益。国内以上海微创医疗为代表的医疗器械公司正奋起直追，支气管镜机器人也已经走向市场。
除此之外，目前支气管镜机器人也具备了多种定位方式（美兰 、荧光剂、生物胶定位法、矢量定位法）以及包括射频消融、微波消融、放射治疗及光动力、冷冻/灌药等多种早期肺癌治疗手段。随着技术的进步，支气管的介入杂交治疗在早期肺癌中已取得重要进展。目前在支气管介入杂交治疗中已经实现或开展的治疗方式包括物理方法：高频电刀、激光、微波、氩气刀、冷冻等；机械方法：球囊扩张、气管支架、摘取异物；物理化学：光动力；局部放射治疗：放射粒子植入；化学方法：局部化学治疗、基因治疗；新技术：介入肺减容法、气道热成型、气道旁路技术等。可以想象，未来经支气管介入杂交诊疗在早期肺癌中必定前景光明。
2.2 新一代电磁导航机器人系统
导管从主支气管直达肺部病灶时，往往离不开导航系统的协助。特别是对于外周的肺癌病灶，导航系统是精准通过患者复杂支气管网络的指南针，新一代的磁导航技术正是由此发展而来。胸外科著名的Abbas教授等[27]在2017年发表了磁导航系统对于肺内小而深的肺内亚实性结节定位的研究，结果证实了其安全性和精确性。自从磁导航系统在肺部脉管系统试验以来，越来越多的研究涌现出来并证实其可行性[28- 29]。
以美敦力公司的ILLUMISITE™磁导航平台为例，其实时成像技术解决了静态CT与动态呼吸肺之前的差异，荧光镜导航技术增强了对结节的可见性，全过程可视化对准结节，可建立气道外通道，扩展多种介入治疗[30]。而美敦力的另外一款产品superDimension则是完全设计成与支气管镜联合使用的支气管导航系统，通过两者结合使用可以到达肺部支气管网络完成病灶的标记和活检[31-33]。不仅如此，磁导航技术还可以与经皮通道杂交诊疗。例如奥林巴斯公司SPiN Thoracic磁导航系统，其磁导航辅助CT引导经皮肺穿刺对比单纯CT引导经皮肺穿刺随机对照研究以及磁导航辅助CT引导经皮肺穿刺前瞻性单臂研究都已经完成，其结果都表明磁导航辅助经皮肺穿刺效果良好[34]。
3 手术机器人的发展方向
3.1 人工智能机器人辅助诊疗
随着人工智能技术的发展，人工智能和医疗的结合也越来越紧密[35-36]。日本的Okada等[37-39]在1998年首次报道了语音交互机器人用于切除胸部肿瘤的尝试，并取得成功。在外科手术中，无论是术前规划还是术中优化都体现了人工智能在外科手术中的深度融合。例如，在术前规划中，术前智能诊断、预测手术风险、智能选择手术方案都应用了人工智能技术。而在术中，人工智能技术也在不断优化手术治疗流程，比如病灶定位、强化诊断、位点快速细胞学评估、风险评估等。这些技术进步的应用无疑将使患者的诊疗获益最大化[40]。
3.2 单孔手术机器人与显微内镜机械臂一体化
外科手术机器人一般由操作台、机械臂以及成像系统组成。在进行外科手术时，通常需要在患者体腔上开放多个操作孔进行。而目前发展的最新机器人则以单孔手术机器人为代表。例如，Da Vinci® SP机器人，可以通过2.5 cm单孔套管控制3个仿生手腕工具，可深入腔体内部达24 cm[41]。另一方面，显微内镜与机械臂的融合已经取得新的技术进步，包括新型力感应显微内镜用于组织内镜检查，开发显微内镜结合在达芬奇机器人机械臂上，术中机器人辅助下显微内镜肿瘤鉴别，结合在达芬奇持针器上的显微内镜装置等[42-43]。
3.3 术中光学示踪技术
在进行外科手术时，如果可以进行实时展示患者操作空间的解剖结构，无疑会大大提高手术的安全性。而新型探针的发现以及成像技术结合机器人手术则使这一目标很快成为现实[44-45]。例如，染料和吲哚菁绿标记探针结合会导致信号强度的增加，我们可以检测到直径<5 mm的微小病变。因此，吲哚菁绿是一种高度敏感的荧光显影剂，它在临床成像系统中表现最佳，在光学手术导航方面具有很大的应用潜力。Firefly荧光成像技术通过近红外线引导技术实时识别关键解剖结构，在可视化血管解剖、评估吻合口灌注、标注病灶以及前哨淋巴结活检等方面作用显著。
3.4 放射治疗系统机器人
立体定向放射治疗（放疗）是许多晚期无法手术的肺癌患者可供选择的治疗方式之一。新型的放疗机器人首先在患有多种癌症的老年人中取得了尝试，也实现了很好的临床获益[46]。随后，以cyberknife为代表的放疗机器人在肺癌中的应用不断出现，其安全性和有效性得到证实[47]。目前，放疗机器人正在早期肺癌的治疗中发起尝试[48-49]。短距离放疗机器人是多通道机器人研发新进展的另一代表，实现了肺癌病灶术中治疗方式的多样化。以Axxent®机器人术中近距离放疗系统为例，不仅拥有微型X射线源，还针对多种适应证，可用于胸外科、乳腺外科、普外科、妇科、皮肤科等[50]。这种新型机器人的优点包括增加靶向准确率，减少周围健康组织的剂量；拥有多种型号的球囊施源器，保证精确适配达芬奇机器人系统；可移动设计，使用便捷安全；不需要特殊防护，不用改造治疗室；可联合开放手术术中放疗、腔镜或达芬奇机器人进行微创术中放疗[51-53]。
3.5 术野实时病理检验
目前手术流程通常是先外科切除病灶，然后送病理检验，最后外科根据病理结果来确定外科切除的手术方案。如果将外科手术切除和病理检验合二为一，无疑会缩短手术时间，给患者带来更大的临床获益。显微内镜以及微创肿瘤光学活检是目前实现术野实时病理检查的两种重要方式。显微内镜通过大面积、高速、深度的扫描，获得了病灶高分辨率的显微图像，通过计算机处理后的图像与最终病理非常契合。而肿瘤光学活检可以依据人体不同组织所特有的光学特性实时鉴别和诊断出被检组织的良、恶性，肿瘤的侵袭深度以及肿瘤的转移情况，为手术方案提供实时指导[54-56]。
4 总结与展望
三通道多镜（手术/支气管镜/经皮定位）诊疗机器人的研究正如火如荼，前期在临床上的杂交应用显示出了优势。可以预期在不远的将来，智能化杂交诊疗平台将是今后临床发展的重要方向。因此，积极推动以规范化、个体化、同质化为目标的微创、无痕化机器人技术的发展是当前以及今后临床机器人研究的重点和努力方向。
利益冲突：无。
作者贡献：潘亮负责研究实施和文章撰写；何天煜负责资料收集；吕望和马洪海对研究执行和撰写提供指导；胡坚统筹研究问题的提出、执行研究、文章撰写和投稿。
肺癌是一种分布于支气管内外局限或弥漫的肺组织恶性病变，根据解剖位置可以分为中央型和外周型。对于早期肺癌病变，由于病灶较小，术前和术中需要精准定位和切除。但是，肺外周病变通常在末端支气管周围，支气管直径较小，目前支气管镜难以到达；另外，整个肺组织随呼吸运动而动态变化，操作有时需要实时影像学支持等，所有这些早期肺癌的临床特征导致了其诊疗过程具有“进不去，找不到，抓不准”的难点。
早期肺癌三通道多镜机器人诊疗平台是一种利用气管和胸壁两条路径，通过经皮、经气管以及经胸腔镜三个通道，利用射频、微波、冷冻、激光、放射、手术机器人等治疗手段对早期肺癌实现早诊早治的一体化诊疗平台。正因如此，随着早期肺癌发病率和检出率不断攀升，以及患者对诊疗技术的要求越来越高，早期肺癌的临床诊疗对肺部三通道多镜机器人诊疗的应用需要越来越迫切。
随着现代化诊疗技术的不断进步和提高，肺部疾病诊疗技术迭代越来越快。目前，以LungCare医疗、VERAN以及Medtronic等为代表的医疗器械公司对多通道多镜杂交及智能化应用的研发投入不断加大。可以预见, 在不久的将来一体化复合杂交技术是外科重要的发展方向，早期肺癌三通道多镜机器人将会逐步走向临床。
1 早期肺癌三通道多镜机器人杂交诊疗的优势
在以往早期肺癌的诊疗中，内科以检查、诊断、介入治疗为主线，外科则从传统开放手术向越来越微创化的手术治疗方式转变。如果能将两者结合，这种一体化复合杂交技术则不仅可以实现早期肺癌患者的早诊早治，还可以实现早期肺癌患者的个体化精准诊疗。同时，作为联动诊疗一体化的重要载体，早期肺癌三通道多镜机器人具有多项优势，包括经皮和经胸腔镜下病灶定位、全肺无盲区获取肺组织进行病理诊断以及利用手术/射频/微波/放射等多种治疗方式进行早期肺癌的同步治疗。当然，这些功能的实现离不开多功能手术床、胸腹腔镜、磁导航、数字减影技术、计算机断层扫描、磁共振、麻醉机、吊塔、体外循环系统等多种设备以及手术主刀、助手、介入医生、麻醉师、超声医生、手术护士等团队的通力协作。
1.1 定位
在早期肺癌的诊疗过程中，肺结节的术前精准定位是困扰胸外科医生临床工作的重要问题。如何实现结节的精准定位，保证肺结节的精准切除是胸外科医生一直探索的重要临床课题。有学者[1-2]比较了经皮胸腔镜和经支气管镜两种入路进行近红外标记肺内小结节，其结果表明两种方式都是安全有效的，但是经支气管镜方式对于多发病灶的危险系数更小。如果将两种方式进行整合，那效果是否更好？Ujiie等[3]的研究表明，将手术机器人的机械臂和磁导航支气管镜定位结合，可以实现早期肺癌病灶的精准定位。在实际操作中，手术机器人的机械臂通过超声、X线、近红外线、染色标记物等识别早期肺癌病灶，而磁导航支气管镜定位系统则具有实时导航优势，通过对患者解剖结构分析到路径规划，以及可视化实时导航辅助机械臂精准定位与切除。这种“里应外合”技术使肺结节定位准确率近100%[4]。
1.2 诊断
根据早期肺癌的解剖位置不同，临床上行术前病理诊断的方式也有区别。对于病灶在肺外周靠近胸膜的早期肺腺癌，临床医生通常采用直接经皮穿刺来获取病灶组织标本，例如临床常用的CT引导下经皮肺穿刺。而对于中央型早期肺癌，电磁导航下纤维支气管镜则是获取组织标本的首选方式。当然随着技术进步，对于部分外周肺癌也可以在电磁导航下使用纤维支气管镜到达病灶周围，然后通过“打隧道”的穿刺支气管进入周围病灶。而对于部分中央型浅表的肺癌，电磁导航下自体荧光支气管镜这种新的无创诊断技术也发挥重要作用[5-7]。不断有研究[8-9]指出自体荧光支气管镜在浅表支气管肺癌中诊断效果突出。当然两种方式也存在一定缺点，例如经皮穿刺属于有创操作，只适用靠近胸膜病灶，且存在气胸、肿瘤针道转移的风险以及不能双肺穿刺的限制。电磁导航纤维支气管镜经自然腔道操作，属于无创操作，但是也存在无法到达肺部深处的缺点。如果两者结合，三通道多镜设备则完全可以克服解剖位置变化对术前病理采样的限制，同时对于多病灶的早期肺癌或者双侧肺癌也可以实现一次取样。
Shahriari等[10]将CT与图像传感系统融合进细针穿刺机器人系统，并取得了不错的临床效果。特别是对于直径<5 mm的结节，这种穿刺诊断机器人系统的并发症发生率依然很低。随后，Hiraki等[11]进行了一项前瞻性的人体试验，旨在评估在CT透视引导的人体活检过程中使用机器人插入活检导引针的可行性和安全性。结果表明在所有患者中机器人插入导引针都是可行的，能够进行病理诊断，而且在穿刺诊断过程中并没有出现与机器相关的故障。呼吸运动一直是肺穿刺过程中重要的影响因素。肺脏随着呼吸运动起伏，穿刺的针道就有偏离路径和肿瘤随血运转移的风险。而Zhou等[12]早在2013年就进行了一项研究评估呼吸运动对CT引导下穿刺机器人进行肺穿刺的影响，从结果可以看出穿刺活检机器人对于多位置的小结节实现了精准穿刺。另外，对于当前支气管镜技术对疑似周围型肺部病变活检的局限性，机器人支气管镜检查可能会提供替代方法。有研究者[13]在2018年评估使用机器人内窥镜系统进行机器人支气管镜检查的并发症和可行性。研究结果支持机器人内窥镜系统进入肺外周的可行性，并且有可能解决与周围肺病变活检相关的挑战。
1.3 治疗
Cerfolio等[14]在2018年报告了世界上规模最大、随访时间最长的非小细胞肺癌机器人肺叶切除术系列研究，结果表明机器人肺叶切除术治疗非小细胞肺癌的肿瘤学结果是有希望的，特别是对于病理性 N2 疾病患者。这无疑再次确认了机器人在肺癌治疗中的重要地位。机器人手术可以集射频、微波、冷冻、激光、放射、手术等多种治疗方式于一体，对于胸外科的复杂手术，如袖状切除术以及支气管重建等，机器人也显示出其适应性[15-19]。然而，临床患者病情往往复杂多变，针对那些多种肿瘤于一体的患者，支气管镜、胸腔镜以及机器人于一体的三通道手术开始了先行先试。Ishikawa 等[20]曾经报道了1例甲状腺肿瘤、前纵隔肿瘤和肺部磨玻璃结节的患者使用胸腔镜和达芬奇机器人进行一体化治疗，临床手术安全完成。这预示着未来临床上多镜联合治疗或者三通道多镜机器人的应用将成为趋势。
Harrison等[21]曾经使用杂交手术对多发性肺癌实施一站式诊疗，其结果表明这是一种微创且全面的诊疗方式，同时最大限度地减少患者肺损失。对于肺内多发病灶的同期治疗，小病灶使用内镜技术治疗，而大病灶可以采用腔镜技术治疗，实现了多发早期肺癌的同期治疗，也实现了每个病灶的精准微创治疗，给患者提供了最佳治疗方案。对肺癌来说这无疑是一个新时代的来临[22]。
另一方面，Stevan教授曾将磁导航技术与机器人相结合，用于识别机器人定位困难的肺部结节，其结果表明通过电磁导航支气管镜检查胸膜染料标记可以提供一种有效的定位肺结节的方法，同时保持微创机器人手术的可行性。这种策略可以让手术者更有效地获得诊断组织，同时降低了潜在的无法定位结节的可能性[4,23-24]。总之，对众多临床患者实现一站式诊疗体验，无疑将极大提高患者的诊疗体验和临床效果。
2 早期肺癌三通道多镜机器人诊疗进展
2.1 支气管镜机器人
肺癌属于自然腔道疾病，利用生理上的支气管树对早期肺癌治疗具有天然的优势。因此，NOTES手术应运而生。以Auris Health公司的Monarch机器人和直观外科的达芬奇Ion肺活检机器人为代表的支气管镜机器人是目前临床上比较成熟的两种支气管镜机器人。Ion系统是一种机器人辅助的基于导管的平台，能实现肺深处的微创活检，其2.0 mm工作通道和3.5 mm外径导管可以穿过难以导航的小气道到达肺的所有18个部位[25]。Auris Health公司由“手术机器人之父”Frederic Moll创办，其Monarch平台除了可以实现肺部深部组织的活检，还可以在手术过程中为医生提供准确的位置数据[26]。当然，支气管镜的介入诊疗离不开磁导航的帮助，这也显示出多镜技术融合对肺部疾病诊疗大有裨益。国内以上海微创医疗为代表的医疗器械公司正奋起直追，支气管镜机器人也已经走向市场。
除此之外，目前支气管镜机器人也具备了多种定位方式（美兰 、荧光剂、生物胶定位法、矢量定位法）以及包括射频消融、微波消融、放射治疗及光动力、冷冻/灌药等多种早期肺癌治疗手段。随着技术的进步，支气管的介入杂交治疗在早期肺癌中已取得重要进展。目前在支气管介入杂交治疗中已经实现或开展的治疗方式包括物理方法：高频电刀、激光、微波、氩气刀、冷冻等；机械方法：球囊扩张、气管支架、摘取异物；物理化学：光动力；局部放射治疗：放射粒子植入；化学方法：局部化学治疗、基因治疗；新技术：介入肺减容法、气道热成型、气道旁路技术等。可以想象，未来经支气管介入杂交诊疗在早期肺癌中必定前景光明。
2.2 新一代电磁导航机器人系统
导管从主支气管直达肺部病灶时，往往离不开导航系统的协助。特别是对于外周的肺癌病灶，导航系统是精准通过患者复杂支气管网络的指南针，新一代的磁导航技术正是由此发展而来。胸外科著名的Abbas教授等[27]在2017年发表了磁导航系统对于肺内小而深的肺内亚实性结节定位的研究，结果证实了其安全性和精确性。自从磁导航系统在肺部脉管系统试验以来，越来越多的研究涌现出来并证实其可行性[28- 29]。
以美敦力公司的ILLUMISITE™磁导航平台为例，其实时成像技术解决了静态CT与动态呼吸肺之前的差异，荧光镜导航技术增强了对结节的可见性，全过程可视化对准结节，可建立气道外通道，扩展多种介入治疗[30]。而美敦力的另外一款产品superDimension则是完全设计成与支气管镜联合使用的支气管导航系统，通过两者结合使用可以到达肺部支气管网络完成病灶的标记和活检[31-33]。不仅如此，磁导航技术还可以与经皮通道杂交诊疗。例如奥林巴斯公司SPiN Thoracic磁导航系统，其磁导航辅助CT引导经皮肺穿刺对比单纯CT引导经皮肺穿刺随机对照研究以及磁导航辅助CT引导经皮肺穿刺前瞻性单臂研究都已经完成，其结果都表明磁导航辅助经皮肺穿刺效果良好[34]。
3 手术机器人的发展方向
3.1 人工智能机器人辅助诊疗
随着人工智能技术的发展，人工智能和医疗的结合也越来越紧密[35-36]。日本的Okada等[37-39]在1998年首次报道了语音交互机器人用于切除胸部肿瘤的尝试，并取得成功。在外科手术中，无论是术前规划还是术中优化都体现了人工智能在外科手术中的深度融合。例如，在术前规划中，术前智能诊断、预测手术风险、智能选择手术方案都应用了人工智能技术。而在术中，人工智能技术也在不断优化手术治疗流程，比如病灶定位、强化诊断、位点快速细胞学评估、风险评估等。这些技术进步的应用无疑将使患者的诊疗获益最大化[40]。
3.2 单孔手术机器人与显微内镜机械臂一体化
外科手术机器人一般由操作台、机械臂以及成像系统组成。在进行外科手术时，通常需要在患者体腔上开放多个操作孔进行。而目前发展的最新机器人则以单孔手术机器人为代表。例如，Da Vinci® SP机器人，可以通过2.5 cm单孔套管控制3个仿生手腕工具，可深入腔体内部达24 cm[41]。另一方面，显微内镜与机械臂的融合已经取得新的技术进步，包括新型力感应显微内镜用于组织内镜检查，开发显微内镜结合在达芬奇机器人机械臂上，术中机器人辅助下显微内镜肿瘤鉴别，结合在达芬奇持针器上的显微内镜装置等[42-43]。
3.3 术中光学示踪技术
在进行外科手术时，如果可以进行实时展示患者操作空间的解剖结构，无疑会大大提高手术的安全性。而新型探针的发现以及成像技术结合机器人手术则使这一目标很快成为现实[44-45]。例如，染料和吲哚菁绿标记探针结合会导致信号强度的增加，我们可以检测到直径<5 mm的微小病变。因此，吲哚菁绿是一种高度敏感的荧光显影剂，它在临床成像系统中表现最佳，在光学手术导航方面具有很大的应用潜力。Firefly荧光成像技术通过近红外线引导技术实时识别关键解剖结构，在可视化血管解剖、评估吻合口灌注、标注病灶以及前哨淋巴结活检等方面作用显著。
3.4 放射治疗系统机器人
立体定向放射治疗（放疗）是许多晚期无法手术的肺癌患者可供选择的治疗方式之一。新型的放疗机器人首先在患有多种癌症的老年人中取得了尝试，也实现了很好的临床获益[46]。随后，以cyberknife为代表的放疗机器人在肺癌中的应用不断出现，其安全性和有效性得到证实[47]。目前，放疗机器人正在早期肺癌的治疗中发起尝试[48-49]。短距离放疗机器人是多通道机器人研发新进展的另一代表，实现了肺癌病灶术中治疗方式的多样化。以Axxent®机器人术中近距离放疗系统为例，不仅拥有微型X射线源，还针对多种适应证，可用于胸外科、乳腺外科、普外科、妇科、皮肤科等[50]。这种新型机器人的优点包括增加靶向准确率，减少周围健康组织的剂量；拥有多种型号的球囊施源器，保证精确适配达芬奇机器人系统；可移动设计，使用便捷安全；不需要特殊防护，不用改造治疗室；可联合开放手术术中放疗、腔镜或达芬奇机器人进行微创术中放疗[51-53]。
3.5 术野实时病理检验
目前手术流程通常是先外科切除病灶，然后送病理检验，最后外科根据病理结果来确定外科切除的手术方案。如果将外科手术切除和病理检验合二为一，无疑会缩短手术时间，给患者带来更大的临床获益。显微内镜以及微创肿瘤光学活检是目前实现术野实时病理检查的两种重要方式。显微内镜通过大面积、高速、深度的扫描，获得了病灶高分辨率的显微图像，通过计算机处理后的图像与最终病理非常契合。而肿瘤光学活检可以依据人体不同组织所特有的光学特性实时鉴别和诊断出被检组织的良、恶性，肿瘤的侵袭深度以及肿瘤的转移情况，为手术方案提供实时指导[54-56]。
4 总结与展望
三通道多镜（手术/支气管镜/经皮定位）诊疗机器人的研究正如火如荼，前期在临床上的杂交应用显示出了优势。可以预期在不远的将来，智能化杂交诊疗平台将是今后临床发展的重要方向。因此，积极推动以规范化、个体化、同质化为目标的微创、无痕化机器人技术的发展是当前以及今后临床机器人研究的重点和努力方向。
利益冲突：无。
作者贡献：潘亮负责研究实施和文章撰写；何天煜负责资料收集；吕望和马洪海对研究执行和撰写提供指导；胡坚统筹研究问题的提出、执行研究、文章撰写和投稿。