机器人头颈外科的应用现状与未来发展方向

Abstract

Surgical robots, leveraging a 10-fold magnified field of view, 3D visualization, and stable robotic arms, address the limitations of traditional 2D endoscopic surgery. They have been applied in multiple surgical fields, with remarkable potential in head and neck surgery. This article elaborates on their applications in surgeries for laryngeal cancer (supraglottic and glottic types), pharyngeal tumors (oropharyngeal cancer, recurrent nasopharyngeal carcinoma, etc.), thyroid tumors, and neck cysts. Combined with multi-center research data, it confirms the advantages of surgical robots in minimally invasive procedures and functional preservation. Additionally, the article looks ahead to the future applications of single-port robots, VR/AR, AI, domestically produced specialized robots, and 5G-enabled remote surgery. The development of robotic surgery is closely intertwined with advancements in science and technology, and it will undoubtedly drive the diagnosis and treatment of head and neck tumors into the "era of precise minimally invasive care".

达芬奇手术机器人系统(da vinci surgical robot system，DVSRS)在1999年及2000年先后得到了欧洲和美国食品药品监督管理局(FDA)的市场准入批准，这标志着机器人辅助外科手术时代的到来^[1-4]。借助机器人系统的10倍放大手术能力和3D视觉技术，以及具备稳定过滤震颤的机械臂和灵活旋转的关节，DVSRS相较于传统的2D内窥镜手术，可以提供了更为清晰的视野，并解决了因器械替代手操作导致的抖动和灵活性不足的问题。在过去的20多年里，机器人辅助手术在泌尿科、妇科、普通外科以及心胸外科等多个领域得到了广泛的应用，并取得了积极的成效。同时，这项技术在头颈外科中也展现了令人激动的潜力^[2]。本文就机器人手术系统在头颈外科手术的发展进行了简要的介绍。

1. 喉癌经口机器人手术

通过经口激光显微手术(transoral laser microsurgery，TLM)治疗喉癌已经获得了令人满意的效果^[3-5]。而2005年由美国宾夕法尼亚大学学者首先报道喉癌经口机器人手术(transoral robotic surgery，TORS)，它是基于TLM的有效技术延伸，进一步拓展了经口喉癌微创手术的应用范围^[4]，目前文献报道主要应用于声门上型喉癌，声门型喉癌和全喉切除也有探索性报道^[6-7]。

声门上型喉癌在喉癌TORS中报道较多，手术机器人系统可为术者提供充分显露的3D视野，优于经口激光显微手术的管状视野，同时灵活的机械臂也使在一定程度上提升了肿瘤局部控制率^[8]。系统评价声门上型喉癌TORS 5年总生存率为78.7%~80.2%；多中心研究发现TORS声门上型喉癌术后5年肿瘤局部控制率为90.2%，无病生存率为94.3%^[9]。一项前瞻性临床研究报道16例TORS声门上型喉癌，15例吞咽和语音功能恢复良好^[10-11]。国内4家中心的回顾性研究结果显示，27例进行TORS的声门上型喉癌患者3年生存率和无病生存率分别为100%和94.1%^[12]。

声门型喉癌TORS报道较少，这与声门型喉癌术野暴露的困难有关。Kayhan等^[13]报道了10例T₁期声门型喉癌TORS，手术时间为10~31 min，术后切缘病理均为阴性。此外，也有学者探索了带光纤的CO2激光的器械臂在声门型喉癌TORS中的应用，认为其可提高手术可视性和可操作性^[14-15]。2013年Matthesi等^[15]对6例T1~2型喉癌进行了机器人辅助CO₂激光治疗，并于17例YAG激光或机器人辅助单极电刀治疗的患者进行了比较，认为CO₂激光有凝固和气化范围小、良好切割及止血效果等优势。Kayhan等^[16]报道了48例机器人辅助声门型喉癌手术，其5年生存率为97.9%，5年无瘤生存率为89.6%，作者认为对于早期声门型喉癌患者机器人辅助下手术可达到与传统激光手术或放疗的相同疗效。

2. 咽部肿瘤TORS

2006年O’Malley首先报道舌根肿瘤的TORS，随后这一技术也被报道应用于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的治疗^[17]。有报道扁桃体TORS，推动了口咽癌微创手术的进一步发展，兼顾了功能保存和肿瘤控制，为口咽癌患者的治疗提供了新的选择^[18]。

2.1. 口咽癌TORS

TORS治疗口咽癌是一种有效的外科治疗方法。多项临床研究表明，应用TORS治疗口咽癌能够获得满意的肿瘤学疗效，尤其是HPV相关的口咽癌，其疗效显著优于非HPV相关患者。研究提示：与开放手术/非手术治疗方案相比，接受TORS的口咽癌患者较仅接受放(化)疗的患者5年生存率有显著提高(70.2%︰58.4%)^[19]；对于经选择的T1~3期扁桃体癌TORS，早期研究结果显示肿瘤局部控制率为100%^[20]，在后续的系列研究中，接受TORS手术口咽癌患者2年总体生存率为82%~95%^[21-23]。美国国家癌症数据库2010至2015年的回顾性研究表明，在9 745例T1~2期口咽鳞癌患者中，有2 694例(27.6%)接受TORS，结果显示TORS与较低的手术切缘阳性率和较低的术后辅助放化疗率相关，在倾向得分匹配的队列中，机器人手术组的5年总体生存率为84.8%，而非机器人手术组为80.3%^[24]；一项410例(89.0%为口咽鳞癌)接受TORS治疗的大型多中心研究显示，2年的疾病特异性生存率和总生存率分别为95.0%和91.0%^[25]。国内单中心分析结果表明口咽癌TORS术后1年和2年无病生存率分别为96.3%和94.6%^[26]。国内5家中心回顾性分析的49例舌根恶性肿瘤患者3年总生存率为92.5%，无进展生存率为84.9%^[27]；HPV阳性组扁桃体癌患者3年OS率和PFS率分别为90.9%和90.9%；HPV阴性组为80.5%和75.6%^[28]。国内有研究报道对于T3~4期口咽癌，可以在新辅助化免治疗后根据原发灶残留情况，选择TORS进行原发灶根治性切除，2年总生存率100%，无病生存率93.3%，肿瘤局部控制率93.3%^[29]。TORS口咽癌术后并发症及生活质量优劣性尚存争议^[30-31]，38例TORS治疗的口咽鳞癌(86.9%为T1~2期)研究显示^[25]，虽然在术后早期观察到饮食相关指标的下降，但术后12个月均可恢复到基线生活质量和功能状态。若患者仅接受TORS治疗，术后吞咽功能恢复最佳，而联合术后放(化)疗者生活质量评分会显著降低^[26]。

2.2. 复发鼻咽癌TORS

复发鼻咽癌TORS目前报道经口-腭入路和经口鼻联合入路2种路径。其中经口-腭入路术野较大但存在腭瘘、腭咽功能不良及开放性鼻音等风险^[30-31]，经口鼻联合入路通过悬吊软腭方法显露鼻咽，使患者术后软腭和鼻咽功能保存更好。由于机器人手术系统的器械活动容易受到下颌骨、舌等的限制，同时不具备处理骨质的能力^[32]，因此目前文献报道TORS适应证仅适用于鼻咽腔内肿瘤^[33]，随着术者经验的积累和技术的提高，适应证也可适当拓展。而对于累及翼板、颈内动脉、茎突前间隙等的患者，以及存在牙关紧闭、远处转移等的患者，不适合采用TORS进行治疗^[34-35]。系列病例研究表明，TORS(或联合内镜)是一种安全的方法，早期肿瘤的局部控制率和生存率与内镜和开放术式相当。Tsang等^[36]报道局部复发鼻咽癌术后2年肿瘤局部控制率为86.0%，无病生存率为61.0%；5年的局部控制率、总生存率和无病生存率分别为85.1%、55.7%和69.1%^[36]。国内单中心33例复发鼻咽癌病例报道3年总生存率为92.9%，无局部复发率为91.7%，无局部区域复发率为84.6%^[37]。与开放手术相比，TORS在吞咽和生活质量等方面更具优势^[36]，提示TORS鼻咽切除术治疗局部复发鼻咽癌是安全、可行、有效的。尽管如此，TORS手术仍需严格把握适应证。

2.3. 下咽癌TORS

在早期下咽癌治疗中，TORS比经口激光显微手术具有更高的可及性和可操作性^[38]。一项系统评价结果显示，137例进行TORS的下咽癌患者，均未中转开放手术，平均随访23个月，84例患者存活^[39]；Mazerolle等^[40]报道57例TORS下咽癌手术(T1~2期占比98.0%)的4年总生存率达66.0%，喉功能保全率为96.0%；Park等^[41]报道38例TORS下咽癌手术中，早期(Ⅰ~Ⅱ期)病例5年疾病特异性生存率(DSS)为100%，而晚期(Ⅲ~Ⅳ期)5年DSS为74.0%，喉功能保全率为92.0%，经口进食率达76.3%。一项单中心回顾性分析结果显示100例Ⅲ~Ⅳ期喉癌、下咽癌患者接受新辅助化疗和TORS，中位随访时间为24个月，2年生存率、疾病特异性生存率和无复发生存率分别为75.0%、84.0%和65.0%^[42]。TORS术后需要气管切开的比例较低，且大多数患者能够恢复经口进食。国内3家中心结果显示TORS下咽癌患者3年总体生存率77.1%，3年局部控制率74.6%，无瘤生存率57.1%^[43]。

2.4. 咽旁间隙肿瘤的机器人手术

咽旁间隙肿瘤的切除有多种不同的手术入路方式，对于茎突前间隙的咽旁肿瘤，因其解剖位置靠近口咽侧壁，经口入路，特别是TORS是比较好的选择^[44-45]。TORS能够提供清晰的3D立体视野和精确的手术操作，同时具备创伤小、恢复快、无颈部瘢痕等显著优点^[46-48]。尽管具有诸多优势，术者仍需警惕可能出现的并发症，包括出血^[49]、神经功能损伤^[47]、切口愈合不良^[47]、局部感染^{[48, 50]}及呼吸道梗阻等，但其并发症发生率明显低于颈外入路手术^[51]。

TORS术后良性肿瘤复发主要源于2个因素：①肿物位置过高接近颅底而未能完整切除；②术中肿物破裂后术腔遗留碎块^[52]。术前详细的检查评估结合内镜技术有助于完整切除肿瘤。手术操作中保留完整的包膜、主动缩小瘤体张力、及时取出碎块组织等方式可以最大限度地避免肿瘤残留。术后管理同样至关重要，需要采取综合措施促进术腔愈合。规范留置引流、广谱抗菌药物的应用、鼻饲管的留置、血糖水平的控制、营养状态的调整都有助于术腔及切口的愈合^{[50, 53]}。使用经鼻术腔引流可以显著改善术腔愈合等级，并减少术后并发症的发生^{[50, 54]}

3. 甲状腺机器人手术

机器人甲状腺手术的常用径路包括腋窝、腋窝-乳晕、经口和耳后，其适应证为^{[4, 55]}：①甲状腺腺瘤和结节性甲状腺肿，直径4~5 cm；②分化型甲状腺癌：肿瘤直径 < 2 cm，且术前评估无气管、食管和血管神经等邻近器官侵犯；无颈部多发淋巴结融合固定或广泛转移；无上纵隔淋巴结肿大。而伴有喉部、气管、食管或喉返神经侵犯以及远处转移等的晚期甲状腺癌为手术禁忌^{[4, 55]}。

腋窝-乳晕入路机器人甲状腺手术适应证较广，其中应用较多的是双侧腋窝-乳晕入路(BABA)，其手术视角与开放手术相同，更易掌握，可达到与传统开放手术相当的肿瘤根治效果，且不增加并发症发生率^[56]。但对于颈部较短的肥胖患者，如有较低位的中央区淋巴结转移时，尤其是在胸锁关节以下层面可能存在清扫盲区，需在术前进行充分评估。相对简单的甲状腺手术，也可以仅采用UABA入路^[57-58]，其较BABA减少一个腋窝隧道，手术创伤更小，但对术者要求更高，同时术中需配1~2个助手协助显露。

经口入路可提供“从上至下”的手术视角，其突出优点为中央区低位淋巴清扫更方便彻底，手术视野完全可以媲美甚至超过开放手术，同时对喉上神经外支和喉返神经的保护也有较大优势^[59]。部分术者选择采用联合腋窝切口来增加1个操作臂，能在手术过程中辅助牵拉和分离，解决经口入路手术中仅能用2臂操作的弊端，使手术操作更为精细、安全^[60]，缺点为增加创伤和体表瘢痕。多项研究结果显示，经口入路的喉返神经损伤和甲状旁腺功能减退发生率与开放手术无明显差异^[61-63]。近期疗效显示其与开放手术比较，肿瘤学效果、手术指标、并发症无差异^[64]。但经口入路操作空间狭小，需要注意口角撕裂风险^[65]，对术者的机器人操作经验要求更高。

免充气腋窝入路和耳后入路采用拉钩悬吊皮瓣建腔，避免了充气并发症，持续负压吸引可保持手术空间的稳定性和无烟雾干扰的清晰性；同时，从侧方入路，有利于解剖、显露和保护喉上、喉返神经及甲状旁腺，增加手术安全性。由于受气管的阻挡，对侧腺叶处理相较于经口入路更困难，但经过一定的学习曲线也可突破对侧腺叶及中央区的处理难点^[66-67]。耳后入路机器人甲状腺手术国内外目前开展不多，文献报道其路径相对较短，可能更适合体质量指数较大的患者^[68]。

由于目前文献报道的机器人甲状腺癌近中期疗效与传统开放手术相当，韩国学者10 000例的机器人甲状腺癌疗效结果显示单侧腺叶手术复发率为0.8%，甲状腺全切手术复发率为1.6%^[67]，5年DFS为99.7%，与开放手术相当^[69]。同时研究表明，对N1b期甲状腺癌进行机器人手术也可达到与开放手术一样的效果^[4]。未来仍需通过前瞻性研究评价其远期疗效。因此在开展机器人甲状腺手术时，应把握好适应证，循序渐进开展以确保患者最大获益。

4. 机器人辅助下颈淋巴结清扫术

机器人辅助的颈清扫手术与常规开放手术相比具有显著的美观优势，同时术中出血量较少，术后血液淋巴回流好、面颈部肿胀轻微、恢复时间缩短。由于机器人常用入路的开展时间不同，因此机器人颈清扫的临床经验各异。腋窝入路开展最早，对于单侧颈侧区淋巴清扫更具优势，近期疗效与传统开放手术相当^[70]。BABA入路在国内应用最多，可通过该入路行甲状腺全切、中央区及双侧颈侧区淋巴清扫术。国内260例BABA入路甲状腺癌择区性颈侧区淋巴清扫的研究显示^[71]，并发症与传统手术相当，安全可行^[72]。经口入路是唯一可以做到体表无瘢痕的手术入路，但适应证比较局限，仅能行Ⅲ~Ⅳ区清扫，对Ⅱ区处理困难^[73-74]。耳后入路可进行同侧Ⅰ~Ⅴ区淋巴清扫，可为头颈鳞癌的颈部微创无痕处理提供新的选择^[75]，甲状腺癌需行颈侧区淋巴清扫时也可联合腋窝入路，以保证清扫的彻底性。甲状腺癌机器人侧颈清扫的5年随访结果显示^[76]，机器人组和传统开放组的复发率相当(2.4%︰2.9%)。在口腔癌中，采用耳后入路机器人颈清扫2年DFS与传统开放手术相当(76.5% vs 76.8%)^[77]，多项研究显示，头颈鳞癌行机器人颈清扫术的淋巴结总个数和阳性淋巴结个数和局部复发率均与开放手术相当^[78-79]，3年及5年的OS及DFS与传统开放手术相当。从目前众多回顾性研究报道结果均证明机器人颈清扫的疗效与传统开放手术相当，但仍需长期随访数据的大型前瞻性随机对照试验来验证。

5. 机器人辅助下颈部囊肿手术

颈部的先天性囊肿绝大多数起源于胚胎时期未闭合的第二鳃裂、甲状舌管或囊状水瘤，经颈入路是外科治疗颈部囊肿的经典术式。但术后颈部可遗留手术瘢痕。采用耳后、经口、胸前、腋窝或BABA入路等的机器人手术可实现患者对同时兼顾肿瘤完整切除和颈部美容的双重需求。

由于第二鳃裂囊肿及囊状淋巴管瘤多位于颈侧区，手术过程中需要注意肿瘤与颈内动脉、颈内静脉、迷走神经、舌下神经、副神经、颈丛神经、腮腺、颌下腺的关系，保护这些重要结构不受损伤。经耳后、胸前或腋下入路颈侧部囊肿(鳃裂囊肿、囊状淋巴管瘤)关键是首先建立手术空间，分离皮瓣时注意不要损伤耳大神经、颈外静脉和面神经下颌缘支。手术空间建立后置入机器臂，借助于机器人放大的视野、灵活的关节、稳定的手术器械，可以克服传统内镜手术的局限性^[80]。

对于囊肿主体位于舌骨下方且未出现过感染的甲状舌管囊肿，可采用经口或BABA入路机器人手术。机器人辅助经口腔前庭入路甲舌囊肿手术可以突破下颌骨对器械的阻挡，更好地处理舌骨及其深面的瘘管，同时降低了舌骨上下肌群的缝合的难度，从而完成标准的Sistrunk术式，降低瘘管残留的可能^[81]。

6. 单孔机器人手术

目前应用最多的达芬奇机器人系统最初是为腹部和泌尿外科手术设计的，与头颈部手术的经口入路和工作空间比较，它的体积相对较大。为了解决上述问题，新一代单SP达芬奇系统被设计成单臂系统，3个机械臂和1个内镜臂通过1个端口插入，与达芬奇Si/Xi系统比较，SP机器人系统避免了机械臂之间碰撞的问题，操作更为简便。

SP达芬奇机器人系统在经口手术中已被证实具有良好的稳定性和操作性，然而在颈部外科手术中的应用仍缺乏足量且多样的研究，目前主要集中于颌下腺切除术、腮腺切除术、甲状腺切除术、颈淋巴结清扫术等。与传统开放手术比较，机器人手术尤其是单孔机器人在头颈部肿瘤手术中将具有较大的优势^[82]。

7. 机器人头颈外科的未来发展方向

7.1. 新技术引入

虚拟现实(VR)、增强现实(AR)技术可在手术中为医生提供更直观的解剖结构和手术路径信息，辅助手术导航^[83]。如在经口机器人手术中，将3D虚拟模型成像与机器人系统相结合，可以使外科医生控制台上通过3D虚拟模型来观察手术区域，同时叠加颈动脉系统的走向，以便于在有显著软组织变形的口咽部进行图像引导手术。以在保留关键结构的同时引导合理的肿瘤外科切除^[83]。此外结合大数据的人工智能(AI)可用于术前风险预测、手术方案制定以及术中实时决策支持，为每个患者制定个性化的手术策略。

7.2. 新型头颈外科专用机器人研发

国产柔性机器人系统的研发是一个重要方向，如复旦大学附属眼耳鼻喉科医院团队研发的TORS机器人，采用超精细柔性手术器械，能在咽喉等狭小空间内更灵活地操作，有望突破传统机器人的局限，还配备了柔性影像智能控制系统，提高了手术的精准度和智能化水平。

7.3. 远程手术技术

远程手术系统的应用将有助于推动机器人外科的发展，使医疗资源更加均衡。通过5G等高速网络技术，经验丰富的医生可以远程操控机器人为偏远地区或医疗资源匮乏地区的患者进行手术，提高医疗服务的可及性。目前国内田文等^[84]率先报道了5G远程机器人甲状腺手术，初步结果显示远程机器人手术网络信号传输稳定，安全可行，操作流畅，确保了甲状腺手术所需的精细度和疗效与常规机器人手术相当，为未来远程头颈外科机器人手术的开展奠定基础。

总体而言，机器人手术拓展了传统内镜手术的应用场景，为头颈肿瘤外科治疗提供了新的思路。随着技术迭代与证据完善，机器人手术凭借微创化、精准化和功能保护的优势，必将成为头颈肿瘤外科治疗的重要支柱。目前国内也已经出版经口机器人手术和颈部机器人的专家共识^[85-86]，有助于进一步规范机器人在头颈外科中的应用。预计未来5~10年，其应用将从早期肿瘤逐步拓展至中晚期病例，并与免疫治疗、靶向治疗等多学科手段结合，推动头颈肿瘤诊疗进入“精准微创时代”。

Biography

专家简介： 黄晓明，二级教授/一级主任医师，博士/博士后导师,中华医学会耳鼻咽喉头颈外科学分会委员，广东医学会耳鼻咽喉科学会主任委员，广东省耳鼻咽喉科专业质控中心主任，国家医学中心全国头颈微创外科协作组副组长，广东医学会机器人外科学会副主任委员，中华医学会肿瘤学分会甲状腺肿瘤专业委员会委员，中国抗癌协会甲状腺癌专业委员会常委，中国医师协会耳鼻咽喉头颈外科学医师分会委员，中国医师协会机器人医师分会委员，中国医师协会肿瘤医师分会委员，《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》杂志编委兼头颈组副组长，《世界耳鼻咽喉头颈外科杂志》(英文)杂志编委等。在国内率先建立了头颈肿瘤微创外科技术新体系：①首创国内领先的免注气腔镜头颈外科体系，解决传统手术创伤大、颈部留疤难题，微创美观，提高治愈率，改善生活质量；②传承微创理念，引领国内机器人头颈外科技术创新，建立功能保留的头颈肿瘤微创外科新模式，为国内引领新标杆；③破解鼻咽癌颅底病变诊疗难题，建立鼻咽颅底病变微创精准诊疗策略，显著提高诊断正确率和生存率。在科研创新方面，主持国家自然科学基金3项和国家科技重大专项分项目及国家医学中心开放课题各1项，省部级6项，广州地区临床重大技术项目2项(机器人辅助下头颈癌手术、经腋窝入路机器人辅助甲状腺癌根治术)，中山大学5010项目2项(腔镜和机器人技术各1项)，负责30项临床药物试验。以第一完成人获中华医学科技奖二等奖和广东医学科技奖二等奖各1项。牵头制定2项国家级专家共识，参与制定国家级指南和共识20项。以第一/通讯作者发表SCI论著72篇，中文核心期刊论文62篇，相关成果被2项国际指南和6项国内专家共识引用。主编2本专著(获得国家科学技术学术著作出版基金和广东省优秀出版基金的资助)，共同主译和副主编著作各1本，获发明专利5项，成果转化1项。

Funding Statement

广州地区临床重大技术项目(No：2023P-ZD13、2026P-ZD11)；国家耳鼻咽喉疾病临床医学研究中心项目(No：2024KF013)；中山大学中央高校基本科研业务费专项资金(No：2024009)