全球最先进的达芬奇手术机器人技术解析

　　达芬奇（da Vinci）不是意大利文艺复兴时期伟大的艺术家吗，与目前全球应用最广泛的达芬奇手术机器人（Da Vinci robot-assisted Surgical System）有何关系？据说，手术机器人“达芬奇”是以500年前达·芬奇在图纸上画的机器人雏形为原型设计的用于医学手术的机器人，并以“达芬奇”的名字命名。

　　达芬奇手术机器人的前世今生

　　其实，达芬奇手术机器人更正式的名称是“内窥镜手术器械控制系统”，由总部位于美国加利福尼亚州阳光谷1995年成立的直觉手术机器人公司（Intuitive Surgical） 自行设计、生产及销售。

　　达芬奇机器人的技术源于拥有官方背景的斯坦福研究院（SRI），上世纪80年代末，一群科学家在斯坦福研究院开始了外科手术机器人的研发，初衷是要研制出适合战地手术的机器人。在后续的研究中，手术机器人引起了美国国防部的关注，他们对这种医生可以远程操作来对士兵进行手术的系统很感兴趣，很快这种兴趣变成了实际行动。1990年的时候项目组收到了美国国家卫生研究院的投资，希望他们能够尽快的研究出可供实际使用的原型。

　　在1994的时候Frederic Moll博士对这套系统非常感兴趣，当时他在SRI主任Guidant手下工作，他多次请求将“Lenny”（早期达芬奇机器人）商业化，以最大化它的价值，然而当时鲜有人看到这一点，大家都在忙着如何将它变得更酷一点。

　　于是Frederic Moll叫上刚从Acoson公司辞职的John Freund，和SRI经过多次协商后成功购买了关于Lenny机器人的知识产权。之后在1995年成立了Intuitive Surgical Devices Inc（直觉外科公司），他们一开始就引入了风险投资，投资者包括菲尔德基金、塞拉利昂资本和摩根斯坦利。

　　达芬奇机器人1996年推出了第一代，2006年推出的第二代机器人机械手臂活动范围更大了，允许医生在不离开控制台的情况下进行多图观察。2009年在第二代机器人的基础上增加了双控制台、模拟控制器、术中荧光显影技术等功能，进而推出了第三代机器人。第四代机器人在2014年推出，灵活度、精准度、成像清晰度等方面有了质的提高，公司在2014年下半年还开发了远程观察和指导系统。

　　达芬奇手术机器人是目前全球最成功及应用最广泛的手术机器人，广泛适用于普外科、泌尿科、心血管外科、胸外科、妇科、五官科、小儿外科等。达芬奇手术机器人在前列腺切除手术上应用最多，现在也已越来越多地应用于心脏瓣膜修复和妇科手术中。

　　工作方式及特点

　　达芬奇手术机器人主要由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。

　　工作方式：

　　外科医生控制台：主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手（通过操作两个主控制器）及脚（通过脚踏板）来控制器械和一个三维高清内窥镜。正如在立体目镜中看到的那样，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。

　　床旁机械臂系统：床旁机械臂系统（Patient Cart）是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。为了确保患者安全，助手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权。

 

　　成像系统：成像系统（Video Cart）内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维（3D）镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。