機器手臂手術系統（Robotic-assisted Surgical System）在泌尿外科腹腔鏡手術的發展運用

吳勝堂

三軍總醫院 外科部 泌尿外科

 外科手術既是醫學科學，也是一種藝術。如果傳統開刀手術是第一代外科手術，那麼近年來進步發展的微創手術即屬於突破的第二代外科手術。發展至今，融合高科技結晶的機器手臂手術系統，正式引導這門兼備科學與藝術的外科醫學邁入具革命性創新的第三代外科手術。

 自從1991 年美國Dr. Clayman 發表第一例以腹腔鏡成功完成腎臟切除 術後，泌尿系統微創手術正式邁入新時代。隨著內視鏡相關科技及手術技術純熟，泌尿系統微創手術開始蓬勃發展，在最近十年已成為現代泌尿外科手術的新潮流之 一，因為微創手術有傳統手術的結果，但增加一些傳統手術所沒有的優點。微創手術相較於傳統手術，最大的優點是傷口小且美觀，術中出血較少，術後的疤痕較小 且美觀，恢復較快，降低術後住院天數及疼痛，可以更早回到正常生活及工作。最重要的是可以達到如傳統腫瘤手術一樣的腫瘤治療效果與預後。

 泌尿系統微創手術發展至今，幾乎所有泌尿系統手術都可以以腹腔鏡手術方式成功完成，如根除性切除腎臟、輸尿管、膀胱、攝護腺、或骨盆腔及後腹腔淋巴結；甚至如腹腔鏡腎上腺切除術已取代傳統開刀手術成為最標準的腎上腺切除手術方式。儘管泌尿系統腹腔鏡手術的普及，但腫瘤切除器官後的重建手術總是令大部分的泌尿科腹腔鏡手術醫師困擾停滯，尤其像是腹腔鏡根除性攝護腺切除術，要在狹窄深邃的骨盆腔底部以腹腔鏡體內縫合完成膀胱尿道吻合術並不容易。一開始僅有少數大師級醫師在少數的醫學中心能夠將之成為穩定的常規手術治療，縱使後來陸續全球各醫學先進地區都有成功手術案例的發表與累積，但此類困難的腹腔鏡手術技術，仍需要手術醫師固定的學習經驗累積及克服可能發生的高併發症，也因此造成在全球僅有部分少數病人能享有這醫療進步的成果。

 當然醫學的進步是無法靠獨力進行完成的。有鑑於腹腔鏡手術所帶來的成效優點及發展趨勢，但卻又無任何腹腔鏡器械可以在手術中充分模擬或甚至取代外科醫師靈巧、活動自如的雙手，於是開始研究將頂尖的精密遙控機器手臂技術運用於醫學手術輔助儀器中。

在1994 年，AESOP (Automated Endoscopic System for Optimal Positioning; Computer Motion, Goleta, CA)正式問世並運用到泌尿腹腔鏡手術，並立即獲得許多泌尿腹腔鏡手術醫師肯定與推廣。AESOP 具四種角度空間（degrees of freedom; DOF）的活動性，基座可直接固定於手術臺上，並可經由腳控、手控、或聲控來操作內視鏡。約翰∙霍普金斯大學（John Hopkins University）的泌尿科Dr. Kavoussi 研究醫療團隊經比較發現AESOP 於術中可維持穩定視野且良好的影像品質、降低手術中器械的碰撞、並可減少需求手術助手。

 接著，在1990 年代後期，真正具遙控控制操作內視鏡與操作手臂功能的全機器手臂輔助手術系統發展成功，Dr. Schurr 等更發表此機器手臂輔助手術系統在實驗室的操作評估結果，並將稱之為“ARTEMIS”系統。ARTEMIS 具兩度空間平面影像，及兩支具有四種角度空間（DOF）活動性的操作機器手臂，但ARTEMIS 只停留在實驗室並未上市商業量產。

在同一時期，真正邁入新紀元且廣泛推廣普及的全機器手臂輔助手術系統（Robotic-assisted Surgical System），則為宙斯（ZEUS; Computer Motion, Goleta, CA）機器手臂系統及達文西（daVinci; Intuitive Surgical, Mountain View, CA）機器手臂系統。不過近來二家公司已正式合併營運發展。

 Zeus 機器手臂系統具有一操控座、二支操作機器手臂、及一支AESOP。就如AESOP，二支機器手臂可直接固定於手術臺上，另一端連接於腹腔鏡使用的套管上。ZEUS 器械具有標準型四種角度或微腕型五種角度空間（DOF）的活動性，經由目視二度平面或可具有三度立體空間影像螢幕及手握操縱桿來操控機器手臂，而AESOP 則由聲控操縱。ZEUS 的優點是三度立體空間影像，而缺點則是標準型四種角度空間活動性的器械，只與傳統腹腔鏡手術器械的活動靈活度一樣。

 daVinci 是另一種商業推廣的機器手臂輔助手術系統，它有二支或三支操作機器手臂、一支內視鏡攝影手臂、標準的三度立體空間影像、及一操控座。與ZEUS 不同的是da Vinci的操作機器手臂（二支或三支）及內視鏡攝影手臂（一支）是一起置於一n移動式的手術台車上。daVinci 器械具有像人手腕關節靈活般的六種角度空間（DOF）的活動性。如同ZEUS，手術者可以坐在操控座前操作手術的進行。但daVinci 的缺點則是缺少作用力施力強度回饋感覺，較繁瑣的設置過程，及價錢花費高。

機器手臂輔助手術系統自2000 年後開始有文獻報告運用於泌尿外科的腹腔鏡手術。美國俄亥俄州Cleveland Clinic Foundation 的Dr. Gill 等醫師發表以ZEUS 完成腎臟及腎上腺切除手術的動物實驗。隔（2001）年，Dr. Sung 與Dr. Gill 實驗比較以daVinci 與ZEUS 系統在施行腹腔鏡腎臟切除術（Nephrectomy）、腎上腺切除術（Adrenalectomy）、及腎盂整形術

（Pyeloplasty）的成效，結果顯示在手術時間及醫師學習曲線上都以daVinci 較優異；另外機器手臂移動操控的直覺反應性也以daVinci 較佳。同年，法國的Dr. Guillonneau 等人發表以ZEUS 成功完成第一例人體機器手臂輔助腹腔鏡腎臟切除術，手術時間200 分鐘，失血量少於100 cc。緊接著更大系列的相同手術也被發表。同時，分別以daVinci 或ZEUS 系統完成腹腔鏡腎盂整形術也被成功報導。美國Mayo Clinic 的Dr. Gettman 於2002 年報告該團隊以daVinci 系統完成腹腔鏡腎盂整形術成果，平均手術時間為139 分鐘、平均縫合時間為62 分鐘，初期術後追蹤成功率達100%，證明daVinci 系統手術能減少手術時間及縫合時間。

同年，以daVinci 系統實施活體捐腎腎臟切除術（Live donor nephrectomy），或是以daVinci輔助完成腎臟移植時的腎血管吻合縫合術也都被報導。

 真正引起泌尿科醫師對機器手臂輔助手術系統關注的應該是運用於腹腔鏡手術中困難度高的根除性攝護腺切除術（Radical prostatectomy; 簡稱RP）。目前看來，daVinci 有六種角度空間的活動性及三度立體空間影像確實優於ZEUS。在2001 年，多處醫學中心陸續正式發表以daVinci 完成根除性攝護腺切除術，並與傳統腹腔鏡根除性攝護腺切除術（Laparoscopic RP,簡稱LRP）作比較評估。Dr. Pasticier、Dr. Rietbergen、Dr. Guillonneau、

Dr. Menon、及Dr. Vallancien 共同報告五例daVinci-assisted RP（簡稱dvP）經驗，所有手術步驟同於LRP，結果平均手術時間為222 分鐘，並結論認為daVinci 能使膀胱尿道吻合術（Vesicourethral anastomosis）較容易完成，但缺點是手術費用昂貴。Dr. Rassweiler 等報告六例dvP 經驗，平均手術時間為315 分鐘，無手術中併發症發生。而美國食品藥物管理局（FDA）也於2001 年證實daVinci RP（dvP）的安全及效用。同樣使用daVinci 系統，美國底特律Henry Ford Health System Vattikuti 泌尿醫學中心的Dr. Menon 的醫療團隊發展出「Vattikuti 醫學中心機器手臂輔助根除性攝護腺切除手術」（the Vattikuti Institute technique of robotic RP；簡稱VIP）。初期結果文獻報告此種“VIP”手術較傳統恥骨後根除性攝護腺切除手術（Retropubic Radical Prostatectomy; 簡稱RRP）或腹腔鏡根除性攝護腺切除手術（Laparoscopic Radical Prostatectomy; 簡稱LRP）為佳。此“VIP”團隊在2003 年曾作一前瞻性非隨機性的研究，來比較200 例機器手臂輔助根除性攝護腺切除手術（VIP）與100 例恥骨後根除性攝護腺切除手術（RRP）的結果。結果顯示手術時間二組皆約為160 分鐘，VIP手術組無任何需輸血病例，但在RRP 手術組則高達67%病例需輸血。而手術併發症在RRP手術組是VIP 手術組的四倍。平均住院天術在RRP 手術組是3.5 天，而VIP 手術組是1.2天。其中90%的VIP 手術組病人住院不超過24 小時即可出院。腫瘤細胞殘留手術組織邊緣（Positive surgical margin）比率也是RRP 手術組較高（23%比9%）。術後尿失禁及性功能等功能性評估也顯示VIP 手術組恢復較快。而且更令人振奮的結果是此機器手臂輔助手術技術對無腹腔鏡手術經驗的醫師來說並非太難學習。

由於dvP 臨床上成功的經驗，第一例daVinci 輔助腹腔鏡膀胱切除術Radical Cystectomy）及迴腸新造膀胱術（Ileal neobladder）也已在2002 年由德國法蘭克福Dr. Binder成功完成。手術費時510 分鐘，失血量小於200 cc；其中daVinci 幫助腔內縫合完成尿道吻合（Urethral anastomosis）、迴腸新造膀胱、及輸尿管迴腸新膀胱吻合術（Ureteroileal anastomoses）；而腸道接合則經由一用來取出膀胱標本的迷你剖腹切口（Minilaparotomy）

完成縫合。

機器手臂輔助腹腔鏡手術已被證實能帶給外科醫師許多好處。外科醫師能坐在合乎人體工學設計的操控座上，只要在手術台附近，甚至於遠距離經寬頻連線，看著放大且三度立體空間影像，藉由手指與手腕的動作透過主控台來遙控二至三支安裝在手術臺上經由電腦加強功能的機器手臂，提供幾乎可與人手相媲美之各種角度的旋轉、彎曲、捏夾等動作，能超越人手操作的極限，而且消除了手顫抖的情形。而另一支機器手臂是經由手術醫師自己操控內視鏡位置，而且機器手臂能穩定地持住內視鏡，提供了精確性的保證，沒有手術助手疲乏或手顫動等不良情形。

 但是，在驚嘆於機器手臂手術系統所展示的電腦科技、光學視訊及電子機械的神奇時，我們仍有許多待克服的困難及必須超越的極限。目前daVinci 機身較龐大且重、缺乏觸覺及作用力大小的回饋感覺、機器及器械價格昂貴、遠距手術的可能風險等，都是現實存在尚未解決的問題。

 機器手臂手術系統的臨床運用，將醫療邁向更新的科技與里程碑。由於此機器手臂手術系統具高靈敏、人性化的特性，使得外科醫師可實現科技與藝術兼備的醫學美夢，讓醫師、病患、及醫院都深深受惠。且在可預知的未來，機器手臂手術將要掀起繼腹腔鏡手術以來又一次新技術的革命，為人類的健康提供更安全、準確的保障。

參考文獻：

1、Dasgupta P, Challacombe B. Robotics in urology. BJU Int 2004;93:247-8.

2、Gettman MT, Blute ML, Peschel R, Bartsch G. Current status of robotics in urologic laparoscopy. Euro Urol 2003;43:106-12.

3、Guillonneau B. What robotics in urology? A current point view. Euro Urol 2003;43:103-5.

4、Tewari A, Srivasatava A, menon M and members of the VIP team. A prospective comparisonof radical retropubic and robot-assisted prostatectomy: experience in one institution. BJU Int 2003;92:232-6.