机器人辅助（超）显微外科手术：微血管吻合术的随机体内临床前试验

《Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery》：Robot-assisted (super) microsurgery: a randomized in vivo preclinical trial for microvascular anastomosis

　　

摘要

背景

显微外科对超常手术技能、体力耐力和长期培训的要求阻碍了其临床广泛实施。本研究在大鼠模型中评估了多模块显微外科机器人系统的客观组织学指标和主观参数。研究结果提供了机器人辅助显微外科可行性和疗效的见解，以增强其临床应用的潜力。

方法

招募了三位经验丰富的显微外科医生和一队非专业人士，对直径为1.0 毫米和0.5 毫米的血管进行机器人辅助或手动吻合术。使用微血管吻合术全球评分量表（GRS）评估手术表现。术后一周，通过对重建血管的组织学检查评估吻合质量。此外，在每次手术之后量化操作者疲劳程度（眼睛、颈部、双手和手腕）。

结果

机器人辅助手术所需的操作时间比手动手术长，但组织处理效果更佳。在对1.0 毫米血管进行吻合时，机器人操作的缝合数显著少于手动操作（5.33±0.70对比6.22±0.97；p=0.04）。探索性疲劳评估显示，机器人辅助下眼部疲劳评分较低，在特定实验条件下颈部和腰部不适感降低。然而，经验丰富的外科医生进行的机器人辅助与手动手术的血栓发生率无显著差异。值得注意的是，非专业人士使用机器人辅助的手术结果和血栓率与经验丰富的外科医生进行手动吻合术的结果相当。

结论

本临床前试验证实了多模块显微外科机器人系统的可行性。机器人辅助提高了显微外科操作的一致性，同时提供了值得进一步评估的初步人体工学观察结果。

引言

显微外科是一种使用特殊精细器械和材料在显微镜下修复和重建精细组织的手术技术。¹ 它扩大了手术范围，使过去无法用肉眼完成的手术成为可能。如今，显微外科已被广泛应用于各个外科部门。² 随着手术技术的积累和显微器械的改进，超显微外科技术应运而生：对直径为0.3~0.8 毫米的小血管、淋巴管或单神经束进行吻合。³ 超显微外科操作更加精细，通常需要特殊的显微外科器械。过去因管径过小而无法吻合的一些血管，现在可以通过超显微外科技术进行吻合。因此，近年来，超显微外科技术已在皮瓣和淋巴手术中成功应用。⁴ 然而，这项技术要求医生具备极高的手术技巧和耐力，学习曲线长，难以在临床实践中广泛推广。⁵ 主要原因是超显微操作过程中不可避免的微颤和神经紧张状态，使得难以长时间保持高度集中。

随着手术机器人的进步和应用，机器人辅助显微外科为上述挑战提供了潜在的解决方案。^{6 7} 与手动手术相比，机器人辅助显微外科的优势如下。首先，机器人辅助显微外科可以过滤外科医生的手部颤抖，确保更精确的手术，并实现更精细的操作。可以根据组织特性设置组织与器械之间的接触力，防止因咬合力过大造成组织损伤或因牵拉力过大导致组织撕裂。其次，在显微外科机器人的辅助下，外科医生会感觉更舒适，避免长时间的高强度应激。第三，显微外科机器人技术为不同地区进行远程手术提供了机会。

几套商业开发的显微外科机器人系统已达相对成熟。显著例子包括Medical MicroInstruments公司的Symani手术系统⁸、MicroSure公司的MUSA手术系统⁹（荷兰），以及由埃因霍温理工大学与PRECEYES共同开发的专注于眼科的PRECEYES手术系统¹⁰。重要的是，Symani系统于2024年4月获得了FDA设备指定，成为全球首个商业部署的显微外科机器人。这些系统改变了传统的基于显微镜的手动操作范式，同时提高了血管吻合精度和外科医生的人体工学性能。^{8 9} 此前关于机器人辅助微血管和微淋巴吻合术的研究也表明，机器人辅助手术代表了一种范式转变方法，用于未来的超显微外科。^{10 11}

我们的团队开发了一种多模块显微外科机器人系统，其特点是高精度、卓越的机动性和优异的视觉清晰度。在本研究之前，该显微外科机器人系统经过了几次验证，包括对硅胶管血管模型进行缝合和对鸡翅和大腿动脉进行吻合测试。结果初步验证了该系统用于血管吻合的可行性。本研究旨在调查机器人辅助显微外科与非专业人士和有经验外科医生使用不同直径的大鼠尾动脉进行手动手术的比较。

章节摘要

研究设计

根据临床经验招募了三位具有10年以上显微外科经验的显微外科医生。招募了三名非专业参与者作为没有显微外科经验的新手操作者。他们的参与旨在评估机器人辅助是否能降低与显微外科操作相关的技术壁垒。非专业参与者没有参与Funtzár系统的开发，并且

手术时间效率

外科医生的机器人操作培训时间为13.44±2.60 小时，非专业人士为15.47±1.89 小时。外科医生与非专业人士之间的培训时间无显著差异（p=0.4，图2a）。在BV 1.0 毫米手术中，R1.0（56.78±14.24）花费的时间比M1.0（22.56±8.73，p=0.0001，图2b）更长。在BV 0.5 毫米手术中，R0.5（46.33±15.34）花费的时间比M0.5（22.61±10.75，p<0.0001，图2c）更长。

显微外科表现

所有吻合操作均成功完成

讨论

我们的研究使用不同直径的血管调查了机器人辅助显微外科和超显微外科的可行性及潜在优势。与手动技术相比，机器人辅助手术表现出可行且一致的显微外科操作，尽管操作时间较长。此外，探索性人体工学评估表明，在几种机器人辅助条件下，眼部、颈部和腰部不适感降低。值得注意的是，机器人辅助系统显示

结论

本临床前试验通过实现稳定的显微外科操作并提供了值得进一步评估的初步人体工学观察结果，建立了机器人辅助超显微外科的可行性和潜在优势。此外，该系统可以降低技术壁垒，拓宽显微外科和超显微外科的准入。

伦理批准

本研究获得广东先进生物材料医疗器械研究院动物护理与伦理委员会批准（IBMD-ES-24011）。

未引用参考文献

13

致谢

本研究由国家自然科学基金委员会（编号82171035）和第一附属医院学科能力提升支持计划资助。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

黄西军|王婷|樊景元|陈若熙|顾凡彬|吴雨琼|廖法伟|郭聚盛|夏俊|朱清堂

中山大学附属第一医院显微外科、创伤骨科与手外科，广州，中国