Abstract
目的
手术机器人系统打破了传统手术的局限，在外科手术上展现出优良的性能，被广泛应用于外科领域的微创治疗中。本研究致力于验证国产手术机器人系统的基本性能和整合双极电凝系统、超声刀的安全性和有效性。
方法
以国产手术机器人、徒手和腹腔镜3种方式完成方结和外科结、纵横穿孔和右手环形穿孔缝合任务，以及捡豆子任务评价国产手术机器人系统的基本性能。与腹腔镜比较，通过检测离体动物的血管闭合性能和组织病理损伤程度评价国产手术机器人整合双极电凝系统、超声刀的安全性和有效性。
结果
国产手术机器人打结速度和周径较徒手打结略差，但优于腹腔镜。3种方法所打的外科结承受的拉力差异无统计学意义(P>0.05)，但徒手和国产手术机器人打的方结的拉力均大于腹腔镜(均P<0.05)。国产手术机器人打结时左右手钳头所需空间均比腹腔镜小(均P<0.001)，可以顺利完成4个象限的缝合任务；捡豆子任务的耗时明显比腹腔镜少(P<0.05)。国产手术机器人互连的双极电凝系统作用于肝组织后，组织温度与腹腔镜互连的双极电凝系统无明显差异，光镜下均呈急性热损伤。国产手术机器人互连的超声刀作用于肝组织后，组织温度高于腹腔镜互连的超声刀(P<0.05)。
结论
国产手术机器人在缝合、打结、移物方面明显优于腹腔镜，并且国产手术机器人互连双极电凝系统和超声刀在动物实验中均取得成功，可认为止血是安全有效的。
Keywords: 手术机器人, 腹腔镜, 双极电凝系统, 超声刀, 基本性能, 安全性
Abstract
Objective
Surgical robot system has broken the limitation of traditional surgery and shown excellent performance in surgery, and has been widely used in minimally invasive treatment in most areas of surgery. This study aims to verify the basic performance of the domestic surgical robot system and the safety and effectiveness of the integrated bipolar electrocoagulation and ultrasonic knife.
Methods
The basic performance of the domestic surgical robot system was evaluated by completing the square knot and surgical knot, vertical and horizontal perforation and right ring perforation and suture, as well as picking up beans. Compared with laparoscopy, the safety and effectiveness of the domestic surgical robot after integrated interconnection bipolar electrocoagulation and ultrasonic scalpel were evaluated by detecting the vascular closure performance and the degree of histopathological damage in animals.
Results
Compared with freehand knotting, domestic robot knotting speed and circumference were slightly worse, but better than laparoscopic knotting. There was no statistical significance in the tension difference of the surgical knots among the 3 methods (P>0.05), but the tension of the square knots made by the freehand and the domestic surgical robot was greater than that of the laparoscopy (P<0.05). The space required for both the left and right forceps heads of knots was smaller than that of laparoscopy (P<0.001), which successfully completed the 4 quadrant suture tasks, and the time of picking up beans was significantly less than that of laparoscopy (P<0.05). There was no significant difference in the temperature of the liver tissue after the bipolar electrocoagulation between the interconnected domestic surgical robot and the laparoscopy (P>0.05), and the acute thermal injury was observed under the light microscope. The temperature of the liver tissue treated by the domestic robotic ultrasound knife was higher than that of the laparoscopic ultrasound knife (P<0.05).
Conclusion
Domestic surgical robots are obviously superior to laparoscopy in suturing, knotting, and moving objects, and domestic surgical robots’ interconnect bipolar electrocoagulation and ultrasonic knife have achieved success in animal experiments, and hemostasis is considered to be safe and effective.
Keywords: surgical robot, laparoscopy, bipolar electrocoagulation, ultrasonic knife, basic performance, security
2022年，中国国际进口博览会上展示了不同国家制造的手术机器人，覆盖脊柱、神经外科以及机器人辅助等多个领域[1-2]。手术机器人系统已广泛应用于外科领域，主要是泌尿外科、心脏外科、胸外科、妇产科、普外科、耳鼻喉科等学科领域[3-4]。近年，国外的外科手术机器人蓬勃发展，如来自微创医疗的图迈腔镜手术机器人[5]。在市场需求的助推下以及国家自然科学基金、国家863计划等项目的支持下，一些高校等研究机构已成功研制了面向微创手术操作的机器人系统雏形[6-7]。但仍有一些关键技术难题需要攻破。
天津大学研发的一款具有自主知识产权的新型腔镜手术机器人系统是第1个用于临床手术的国产手术机器人，其性能仍待评估和改进[8-9]。但从临床应用角度评估能量设备的有效性和安全性是受限的，而实验室研究可以在一定程度上避免伦理问题和一些混杂因素的影响，得出更客观的数据[10]。因此，本研究通过完成基本器械操作和动物实验，评价国产手术机器人的基本性能以及整合互连双极电凝系统、超声刀的安全性和有效性，以期为国产手术机器人的应用提供理论基础。
1. 材料与方法
1.1. 国产手术机器人
国产手术机器人主要由医生操作台与机器人台车构成(图1)。国产手术机器人有3条机械臂，中间一条为执物机械臂，用于夹持双目内窥镜，外径为12 mm[11]；边上两条为操作机械臂，可进行手术操作，自由安装撤换特制的微创器械，这些自主研发的微创器械具有多种形式，有3~4个自由度(与机器臂结合后有6~7个自由度)，器械外径为8 mm[11]。国产手术机器人是多自由度丝传动解耦设计的主从式操作模式，采用系统异体同构控制模型构建技术，能在立体视觉环境下使手-眼-器械尖端运动保持同步性。
图1.
国产手术机器人(腔镜手术机器人系统)组成
Figure 1 Composition of domestic surgical robot (robotic system for endoscopic surgery)
A: Doctor’s console; B: Robot trolley structure; C: Panorama of domestic surgical robot.
1.1.1. 其他器械
国产手术机器人系统由天津大学研发，腹腔镜系统购自美国史赛克医疗器械公司，腹腔镜持针器购自浙江省杭州市桐庐好的医疗器械有限公司，腹腔镜模拟训练盒购自北京海伦达科技发展有限公司、HF-200 AIPU数显式拉力计购自福州艾普仪器有限公司，3D Guidance trak STAR 电磁式空间位置追踪系统购自美国Ascension Technology公司，打孔机购自上海麦睿斯国际贸易有限公司，CSUS6000超声刀切割止血系统主机购自天津市瑞奇外科器械有限公司，GD350-B5高频电刀主机购自上海沪通电子有限公司，氧气罐和二氧化碳气罐购自青岛华青集团有限公司，WGL-2168内窥镜冷光源，M3000P多参数心电监护仪和WGS-1011注射泵购自山东威海威高集团，Solo呼吸机购自北京谊安医疗系统股份有限公司，机器人双极电凝系统和超声刀头由天津大学自行研制并提供，压力计购自扬州市亚普仪器仪表厂，Pro’skit红外测温枪购自台湾宝工工具有限公司，游标卡尺购自上海仪器厂。
1.1.2. 材料
7号真丝缝线购自南通华利康医疗器械有限公司。22号橡胶管、24号红色橡胶管和医用外科缝合线及针购自上海浦东金环医疗用品股份有限公司。
1.1.3. 动物
健康小型雌猪8头，体重15~25 kg，饲养于符合无特定病原体(specific pathogen free，SPF)级标准的动物房中，实验用猪均通过动物合格检疫。
1.2. 方法
1.2.1. 国产手术机器人基本性能评估
邀请4名有3年以上腹腔镜经验但没有手术机器人操作经验的普外科医生完成以下任务。1)分别采用徒手、腹腔镜、国产手术机器人3种方式在14号硅橡胶胃管上打结，记录打结时间，测量结的可承受拉力和传感器标定空间运动轨迹。2)进行纵横穿孔缝合任务和环形穿孔缝合任务，并记录每次缝合任务完成时间、无效动作次数，以及腹腔镜和国产手术机器人钳头的空间运动轨迹。实验完成后，参照文献[12]的评价方法，从可视化、流畅性、有效性、精确性、灵活性、手震颤、触觉反馈和协调性8个方面对国产手术机器人和腹腔镜的操作感受及差异进行主观描述，并填写主观评分表。3)邀请3名有3年以上腹腔镜经验但没有手术机器人操作经验的外科医生进入A组，3名既没有腹腔镜经验也没有手术机器人操作经验的外科医生进入B组。两组医生(习惯手均为右手)分别用腹腔镜和手术机器人执行左右手捡豆子任务，并记录每次捡豆子完成的时间，以及出现失误/无效动作的次数。
1.2.2. 国产手术机器人整合双极电凝系统或超声刀的安全性和有效性的动物实验
健康小型猪适应性喂养1周后，于术前禁食 24 h，禁水12 h，肌肉注射3%戊巴比妥30 mg/kg进行麻醉诱导，并于术前肌肉注射阿托品0.5 mg/kg以减少唾液腺等腺体分泌，清洁口腔，保持气管和呼吸道通畅。采用气管内插管，呼吸机(SIMV模式)进行机械通气，以支持呼吸。进腹时予以舒芬太尼约 1 μg/kg+丙泊酚30~50 mg，术中丙泊酚维持5 mg/(kg·h)。术中如动物出现腹肌抵抗，操作空间受限等现象，立即从静脉追加注射维库溴铵0.08~0.1 mg/kg。术中进行心电、呼吸、血压、氧饱和度(耳朵)监护。分离颈部和后肢动脉和静脉，用游标卡尺测量各血管生理充盈下的直径。分别使用超声刀主机自带刀头和互连机器人的改装刀头，功率设置为“5”档，离断并闭合不同直径血管和电凝小部分肝脏5 s；使用高频电刀自带的双极电凝系统和互连机器人改装的双极电凝系统，功率设定为40 W，电凝闭合不同直径血管3 s和电凝小部分肝脏5 s。测量闭合后血管的爆破压力[<200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)即为失败]，使用红外线测温枪测量电凝处肝组织温度。之后留取血管和肝标本，将标本置于10%甲醛中固定，使用石蜡包埋标本，再进行横行或纵行切片，制片后用苏木精-伊红染色，于镜下观察组织损伤的病理学情况。本研究符合中南大学实验动物伦理委员会的标准，获得中南大学湘雅三医院伦理委员会批准(审批号：D14002)。
1.3. 统计学处理
采用SPSS 22.0统计学软件分析数据，Graphpad Prism 8.0处理统计图。计量资料以均数±标准差( ±s)表示，两组比较采用t检验，3组及3组以上比较采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。
2. 结 果
2.1. 国产手术机器人与腹腔镜、徒手打结的比较
4位受试医生分别用徒手、腹腔镜和国产手术机器人3种方式完成了10个外科结和方结，结果显示徒手打结最快(P<0.001)，国产手术机器人打结比腹腔镜稍快，但差异无统计学意义(P<0.05)。徒手打结周径最小(P<0.001)，国产手术机器人打结周径比腹腔镜小，但差异无统计学意义(P>0.05)。3种方法所打的外科结承受的拉力差异无统计学意义，但徒手和国产手术机器人打的方结的拉力均大于腹腔镜(分别P<0.001，P<0.05；表1)。
表1.
3种方式打外科结和方结的时间、周径和可承受拉力比较(n=40， ±s)
Table 1 Comparison of the time, circumference, and endurance of the three ways to tie the surgical and square knot (n=40, ± s)
| 方式 | 外科结 | 方结 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 时间/s | 周径/mm | 拉力/N | 时间/s | 周径/mm | 拉力/N | ||
| 徒手 | 7.78±0.57 | 14.32±0.05 | 23.69±4.98 | 6.93±0.38 | 14.36±0.45 | 17.36±4.95 | |
| 机器人 | 44.83±3.99** | 14.97±0.03** | 23.86±3.81 | 35.41±5.51** | 15.05±0.21** | 16.92±3.57** | |
| 腹腔镜 | 46.73±3.92** | 15.18±0.03** | 23.81±4.16 | 39.01±6.07** | 15.53±0.18** | 13.02±6.67** | |
国产手术机器人和腹腔镜打结的空间运动轨迹结果显示：国产手术机器人打结时，左手钳头90%的动作在距离结(30.51±2.86) mm内完成，右手钳头90%的动作在距离结(23.22±3.96) mm内完成，钳头所需空间均比腹腔镜小(P<0.001；表2、图2)。
表2.
腹腔镜和国产手术机器人打结所需空间比较(n=40， ± s)
Table 2 Comparison of space required for knotting between laparoscopic and domestic surgical robots (n=40, ± s)
| 方式 | 左手/mm | 右手/mm |
|---|---|---|
| 腹腔镜 | 73.14±5.12 | 93.01±23.19 |
| 机器人 | 23.22±3.96** | 30.51±2.86** |
图2.
打结的空间运动轨迹
Figure 2 Space trajectory when knotting
A: Trajectory diagram of laparoscopic knotting; B: Trajectory diagram of knotting of domestic surgical robot.
与徒手比较，**P<0.001。
数据代表探头(钳头)至结的距离(该距离内完成了90%的动作)。与腹腔镜比较，**P<0.001。
4名操作者的主观评分结果显示：国产手术机器人的3D视野比腹腔镜2D视野有明显优势，而且国产手术机器人操作起来更流畅、更灵活，动作有效性和精确度增加，失误及无效动作减少，可以消除手震颤(表3)。与腹腔镜比较，国产手术机器人的不足之处是更缺乏触觉反馈，较难控制拉线力度，更易出现断线、线受损等情况(图3)。
表3.
操作者对国产手术机器人和腹腔镜打结的主观评价得分(n=4)
Table 3 Subjective evaluation scores of domestic surgical robots and laparoscopy by operators (n=4)
| 方式 | 可视化 | 流畅性 | 有效性 | 精确性 | 灵活性 | 手震颤 | 触觉反馈 | 协调性 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 机器人 | 7.75 | 7.25 | 7.50 | 7.75 | 8.00 | 8.25 | 1.00 | 6.50 |
| 腹腔镜 | 6.25 | 6.25 | 6.75 | 6.25 | 5.75 | 6.00 | 6.00 | 6.50 |
图3.
操作者对国产手术机器人和腹腔镜打结的主观评价的雷达图
Figure 3 Radar diagram of the subjective evaluation of the operator on the domestic surgical robot and laparoscopy knotting
2.2. 国产手术机器人与腹腔镜缝合性能的比较
在22号橡胶和24号红色环形橡胶的穿孔缝合任务中，国产手术机器人完成任务的时间明显短于腹腔镜(P<0.05)，完成任务的无效动作的次数明显少于腹腔镜(P<0.001，表4)。腹腔镜几乎无法完成24号红色环形橡胶管右下、左上两象限的穿孔缝合任务，以及22号橡胶管的水平任务。
表4.
纵横和右手穿孔缝合任务中国产手术机器人与腹腔镜完成的时间、无效动作情况(n=12)
Table 4 Completion time and invalid actions of the domestic surgical robot and laparoscopy in the vertical and horizontal and right-hand perforation tasks (n=12)
| 任务 | 方式 | 完成(是/否) | 时间/s |
无效动作 次数 |
|---|---|---|---|---|
| 垂直任务 | 机器人 | 是 | 81.55±13.78* | 3.13±1.19** |
| 腹腔镜 | 是 | 97.23±15.42 | 6.40±1.77 | |
| 水平任务 | 机器人 | 是 | 86.53±12.00* | 3.72±1.10** |
| 腹腔镜 | 否 | >300 | >30 | |
| 右上象限 | 机器人 | 是 | 181.66±37.57* | 8.44±1.13** |
| 腹腔镜 | 是 | 216.20±67.74 | 15.22±2.49 | |
| 左上象限 | 机器人 | 是 | 183.02±36.59* | 8.33±1.58** |
| 腹腔镜 | 否 | >300 | >30 | |
| 右下象限 | 机器人 | 是 | 176.08±34.70* | 8.11±1.62** |
| 腹腔镜 | 是 | 215.89±78.50 | 14.78±1.99 | |
| 左下象限 | 机器人 | 是 | 176.03±44.32* | 8.00±1.50** |
| 腹腔镜 | 否 | >300 | >30 |
空间运动轨迹的结果显示：国产手术机器完成垂直穿孔任务时，左手钳头90%的动作在距离结(73.27±10.99) mm内完成，右手钳头90%的动作在距离结(78.11±4.65) mm内完成(表5)。左手钳头所需空间与腹腔镜左手钳头差异无统计学意义(P>0.05)，而右手所需空间明显比腹腔镜小(P<0.001，图4)。
表5.
腹腔镜和国产手术机器人穿孔缝合所需空间比较(n=20， ±s)
Table 5 Comparison of space required for perforate and suture knotting between laparoscopy and domestic surgical robots (n=20, ±s)
| 组别 | 左手/mm | 右手/mm |
|---|---|---|
| 腹腔镜 | 92.45±4.03 | 196.95±20.32 |
| 机器人 | 73.27±10.99 | 78.11±4.65** |
图4.
穿孔缝合的空间运动轨迹
Figure 4 Space trajectory when perforating and suturing
A: Trajectory diagram of laparoscopic vertical perforation task probe; B: Trajectory diagram of vertical perforation task probe of domestic surgical robot. The blue dots represent the movement track of the right hand probe and the red dots represent the movement track of the left hand probe.
与腹腔镜比较，*P<0.05，**P<0.001。
数据代表探头(钳头)至橡胶管中点探头的距离(该距离内完成了90%的动作)；与腹腔镜比较，**P<0.001。
4名操作者的主观评分表的结果显示：国产手术机器人的3D视野比腹腔镜2D视野有明显优势，而且国产手术机器人操作起来更流畅更灵活，动作有效性和精确度增加，失误及无效动作减少，可以消除手震颤(表6)。与腹腔镜比较，国产手术机器人的不足之处与打结时一样，缺乏触觉反馈，对夹持、拉线等动作力度控制较难，容易出现拉线过猛的情况，但是操作更精确，更灵活(图5)。
表6.
操作者对国产手术机器人和腹腔镜穿孔缝合的主观评价得分(n=4)
Table 6 Subjective evaluation scores of domestic surgical robot and laparoscopy perforating and suturing by operators (n=4)
| 组别 | 可视化 | 流畅性 | 有效性 | 精确性 | 灵活性 | 手震颤 | 触觉反馈 | 协调性 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 机器人 | 7.50 | 7.00 | 7.50 | 7.75 | 8.00 | 8.25 | 1.00 | 6.50 |
| 腹腔镜 | 6.00 | 6.50 | 6.50 | 6.25 | 5.50 | 5.75 | 5.75 | 6.50 |
图5.
操作者对国产手术机器人和腹腔镜穿孔缝合的主观评价雷达图
Figure 5 Radar diagram of the subjective evaluation of the operator on the domestic surgical robot and laparoscopy perforating and suturing
2.3. 国产手术机器人与腹腔镜捡豆子实验比较
右手操作时，不管是手术机器人组还是腹腔镜组，不管是有经验的外科医生组(A组)还是无经验的外科医生组(B组)，完成一次捡豆子的时间差异没有统计学意义(P>0.05，表7)。而在左手操作时，腹腔镜A组和机器人A组完成一次捡豆子的时间差异没有统计学意义(P>0.05)；手术机器人B组完成一次捡豆子所用时间明显比腹腔镜B组要少(P=0.001，表7)。B组左手腹腔镜操作时出现无效动作的次数最多(表7)。
表7.
国产手术机器人和腹腔镜捡豆子任务比较(n=30)
Table 7 Comparison of bean picking tasks between domestic surgical robots and laparoscopy (n=30)
| 组别 | 操作手 | 时间/s | 失误动作次数 |
|---|---|---|---|
| 机器人A组 | 右手 | 7.90±3.12 | 6 |
| 左手 | 8.12±2.83 | 6 | |
| 腹腔镜A组 | 右手 | 9.16±5.05 | 11 |
| 左手 | 9.78±4.47 | 13 | |
| 机器人B组 | 右手 | 9.02±4.13 | 11 |
| 左手 | 8.05±2.43*** | 13 | |
| 腹腔镜B组 | 右手 | 9.54±4.25 | 13 |
| 左手 | 11.53±4.47 | 26 |
2.4. 国产手术机器人整合双极电凝系统或超声刀的安全性和有效性
机器人互连的超声刀闭合2~3 mm动脉、3~4 mm静脉和5~6 mm静脉3组血管的爆破压力分别与腹腔镜互连的超声刀头闭合的3组血管比较，差异均无统计学意义(均P>0.05，表8)。机器人互连的双极电凝系统闭合2~3 mm动脉、3~4 mm静脉、5~6 mm静脉3组血管的爆破压力分别与腹腔镜互连的双极电凝系统闭合的3组血管比较，差异均无统计学意义(均P>0.05，表8)。机器人互连的器械组与腹腔镜互连的器械组对应的失败率均较接近。机器人互连的超声刀作用于肝组织后的平均温度高于腹腔镜互连的超声刀的温度(P=0.02)。机器人互连双极电凝系统作用于肝组织后的平均温度与腹腔镜互连的双极电凝系统差异无统计学意义(P>0.05，表8)。病理学检查结果显示：不管是双极电凝系统还是超声刀，其病理学改变均为组织热损伤(图6)。光学显微镜下主要表现为蛋白质变性、组织凝固性坏死、结构破坏、细胞形态不清、细胞核固缩溶解或消失(图6)。
表8.
超声刀和双极电凝系统任务完成情况
Table 8 Completion of tasks of ultrasonic scalpel and bipolar coagulation
| 方式 | 器械 | 血管类型 | 血管直径/mm | 血管爆破压力/mmHg(n=24) | 失败率/% | 肝组织温度/℃(n=10) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 机器人 | 超声刀 | 动脉 | 2~3 | 427.41±132.33 | 8.30 | 54.03±2.08*** |
| 静脉 | 3~4 | 399.77±77.60 | 8.30 | |||
| 静脉 | 5~6 | 333.70±66.60 | 16.67 | |||
| 双极电凝系统 | 动脉 | 2~3 | 526.24±197.57 | 12.50 | 61.68±1.94 | |
| 静脉 | 3~4 | 411.38±187.35 | 12.50 | |||
| 静脉 | 5~6 | 360.74±152.81 | 20.82 | |||
| 腹腔镜 | 超声刀 | 动脉 | 2~3 | 448.65±183.83 | 4.17 | 51.49±2.47 |
| 静脉 | 3~4 | 414.61±139.70 | 8.30 | |||
| 静脉 | 5~6 | 350.50±101.37 | 12.50 | |||
| 双极电凝系统 | 动脉 | 2~3 | 533.48±167.77 | 4.17 | 60.19±1.75 | |
| 静脉 | 3~4 | 397.90±127.86 | 16.67 | |||
| 静脉 | 5~6 | 331.32±82.33 | 20.82 |
图6.
血管和肝组织病理学变化(×100)
Figure 6 Histopathological changes in blood vessels and liver tissues (×100)
A: Jugular vein closure with domestic surgical robot bipolar electrocoagulation; B: Jugular vein closure with domestic surgical robot ultrasound knife; C: Liver tissues with domestic surgical robot bipolar electrocoagulation; D: Liver tissues with domestic surgical robot ultrasound knife.
与腹腔镜B组左手组比较；***P=0.001。
与腹腔镜超声刀组比较，***P=0.001。1 mmHg=0.133 kPa。
3. 讨 论
国产手术机器人目前正处于研发阶段和临床试用当中，其基本操作性能、动作映射情况急待评价[13]。研究[14-15]报道手术机器人操作简便灵活，对于某些复杂动作如打结等，有腹腔镜操作经验的手术者能更快掌握并取得效果。现今腹腔镜已广泛用于临床手术中，打结更是常规操作[16-17]。本研究结果显示国产手术机器人的3D视野较腹腔镜2D视野有明显优势，而且国产手术机器人操作起来更流畅更灵活，可以消除手震颤。这与研究[18-19]结论一致。但是，国产手术机器人与徒手打结相比，仍有一定差距，在这点上，达芬奇手术机器人作为目前世界上最先进的外科手术系统也有同样情况[20]。
在腹腔镜手术中，一些特殊位置或角度的缝合非常困难，比如腹腔镜复杂疝气术中对腹膜的缝合，因为缝合位置的关系，术者缝合操作难度很大；一些在盆底处的缝合，因为缝合空间狭小，对进针角度要求更高，一般腔镜下难以完成。手术机器人则可以相对轻松地完成上述缝合[21-22]。此外，一些手术机器人可提供精准的定位和导航功能，提高了手术效率，保障了手术安全[23]。在本研究中，国产手术机器人的无效动作少，可以更准确地接针、更容易调整至理想的持针角度，一次性成功的概率高。这些特点与清晰的3D视觉效果、放大的视野、精准的动作映射等密切相关[24-25]。本研究结果也显示：医生经过简单的培训后，通过手术机器人完成任务情况优于腹腔镜。一方面可能是由于机器人性能优越、动作映射系统优良，另一方面也可能有学习曲线短的原因。该结果与关于达芬奇手术机器人的报道[26-27]一致。国产手术机器人比腹腔镜完成缝合任务的能力更强，所用空间更小，特别是在进针、调针、接针等方面，但同样存在缺乏触觉反馈的问题。
国产机器人闭合血管的爆破压力可达到生理极限之上，与文献[28-29]一致，可认为其能安全有效地闭合血管。在血管闭合失败率方面，机器人互连的器械组与腹腔镜互连的器械组对应的各组失败率均较接近，各组的失败率总体上随着血管直径增大而增高，失败率与文献[30-31]报道的接近。国产手术机器人互连的超声刀作用于肝组织后，平均温度高于腹腔镜互连的超声刀。组织温度的高低与组织横向热损伤范围呈正相关，通常认为超声刀工作后的组织温度不超过80 ℃是合理的[32-33]，所以国产手术机器人互连超声刀能量平台是安全的。一般情况下，由接触的电外科学设备产生组织效应温度在60~100 ℃，可以通过热效应破坏组织氢键，从而使蛋白质变性；当温度下降后，氢键又重新组合，形成一个不同的结构，使组织凝固[34-35]。这可为精确能量输出理论建立基础，为机器人整合高级能量平台创造条件。
综上，本研究表明：国产手术机器人在缝合、打结、移物方面性能明显优于腹腔镜，动作映射方面安全有效，并表现出更短的学习曲线，这与针对达芬奇手术机器人的研究结果[36-37]一致，说明国产手术机器人和达芬奇手术机器人对比腹腔镜显示出类似的优势。另外，国产手术机器人在拉扯力、夹持方面由于缺乏触觉反馈，无法控制夹持力。达芬奇手术机器人也存在同样问题，且目前没有完美的解决方案[38-39]。国产手术机器人互连双极电凝系统和超声刀在动物实验中取得成功，可认为其止血是安全有效的。本研究为国产手术机器人的临床应用和推广提供有效的参考数据，也为改进和优化机器人及其能量器械的整合提供理论基础。目前，该国产手术机器人已在山东威高手术机器人有限公司进一步完善和优化，并已完成临床试验，进行了国家医疗器械注册，即将进入产业化时期。
基金资助
湖南省临床医疗技术创新引导项目(2020SK53611)。
This work was supported by the Hunan Provincial Clinical Medical Technology Innovation Guidance Project, China (2020SK53611).
利益冲突声明
作者声称无任何利益冲突。
作者贡献
宋智 课题设计和实施，论文撰写；王国慧，朱利勇，易波，李鹏洲 课题实施，数据的收集以及统计分析；朱晒红 论文指导；孙林丽 课题设计和论文修改。所有作者阅读并同意最终的文本。
原文网址
http://xbyxb.csu.edu.cn/xbwk/fileup/PDF/202302221.pdf
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