第二章　达芬奇机器人手术系统的结构和主要器械

一、达芬奇机器人手术系统的架构

机器人手术目前是指医生借助智能机械系统的辅助为患者施行微创手术。做手术的还是医生，而机器人只是一个手术平台，并不会自动作出任何动作。在手术时，外科医生可以远离手术台坐在操纵台中，双手握住手柄，同步控制患者体内的机械臂手术器械进行手术，所以完全不同于传统的直接将手伸入患者体内进行手术的概念，给外科领域带来了革命性的突破。

达芬奇机器人手术系统由三部分组成：①手术主控台；②手术台车；③三维成像视频系统（图2-1）。

手术主控台（surgeon console）是外科手术机器人的控制中心。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镜（图2-2）。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。这种设计最大限度还原了开放式手术中医生的眼睛与器械、手与器械同步运动的情形。因此这非常有助于医生手眼协调达到最佳程度。这就意味着，在微创情况下实施手术时，外科手术机器人能够使外科医生像在开放式手术中一样灵巧。控制系统中运动比例缩放功能将使医生手部的自然颤抖或无意的移动减小到最小程度，从而进一步提高手术操作精确度。主刀医生还可以从外科医生控制台中选择将视图从全屏模式切换到一种多图像模式（TilePro TM 显示）；该模式能够显示出手术部位三维图像的同时，一并显示出由其他设备提供的最多两个附加图像，例如患者心电监护信息及术中超声影像。

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（图2-3）。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（video cart）内装有外科手术机器人的核心处理器以及图像处理设备，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（图2-4）。外科手术机器人的内镜为高分辨率三维（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。

患者手术车（patient cart）、视频车（vision cart）和操控台（surgeon console）这三部分都需要单独的电源插座，不能插在一个接线板上。其中，患者手术车上有备用电池，需要24小时不间断供电以保证备用电池始终为满电量状态（图2-5）。

患者手术车和操控台分别用一条蓝色数据光缆线与视频车连接。在这三部分的背后都可以找到通用插口（图2-6）。

插入蓝色数据光缆线后，插口上方将有蓝色显示灯亮起，表明连接成功。若亮起红灯，则说明没有完全插入（图2-7）。

视频车下有四个自由滑轮，可以直接推动（图2-8）。

患者手术车有两种模式，N挡（手动）（图2-9）和D挡（自动）（图2-10）。N挡下可以直接推动手术车。D挡是电动驱动，需要有电源，移动时左手捏住阀门，右手向前或向后转动油门（类似开动摩托车动作），转动幅度越大速度越快（图2-11）。

操控台只能侧方向移动，移动时推或拉动两侧的栏杆即可，移动到位后踩下下方的刹车板（图2-12）。

系统用蓝色光缆线连接后，按下任意一个开关键都可启动或关闭系统。关机时，系统会倒数10秒并显示在屏幕上，若10秒内再次按下开关键可取消关机（图2-13）。

当系统未用蓝色光缆线连接时，按下开关键只可以单独启动该开关键所在系统部分。例如单独启动患者手术车可以激活手术车的电驱动功能和移动机械臂；单独启动操控台可以加载虚拟实境模拟器（图2-14）。

镜头线和光源线连接如下图所示（图2-15），插入后旋转螺帽拧紧。镜头线和光源线一般始终保持插入状态无需拔出。推荐光源亮度始终调整在100%（图2-16）。

患者手术车位于无菌区，一般视频车置于助手医生对面，操控台的位置要求主刀医生转过头来能看见手术区域及整个手术团队（图2-17）。

在操控台和视频车背后可以找到多个视频输入输出接口，用于连接不同的影像设备。黄色是输出面板，蓝色是输入面板。系统只可以至多同时输入两个视频以提供“画中画”模式（图2-18）。

在视频车背后有三个电能量输入接口，以供连接至多三种电能量设备，如电刀、超声刀、PK刀（图2-19）。

系统可以连接的电刀发生器型号如下：

Valleylab FX（推荐）（图2-20）

Valleylab Force Triad

ERBE ICC 350

ERBE VIO 300 D

ConMed System 5000

ConMed Excalibur Plus PC

左侧黑色踏板：

K1：切换（在单侧两条器械臂之间切换控制）

K2：离合（脱开器械连接以调整操纵杆位置）

K3：镜头（踩下后将控制镜头）

右侧蓝色和黄色踏板：

K7左上黄：左手器械次要电能量

K9左下蓝：左手器械主要电能量（双极）

K8右上黄：右手器械次要电能量（单极电切、超声刀小）

K10右下蓝：右手器械主要电能量（单极电凝、超声刀大）

当脚轻放在任意一个踏板上时，在屏幕正下方（6点钟位置）可见所对应的踏板区域显示蓝色；当脚踩下踏板激活电能量时，该区域（若是Si升级版则连同屏幕整个半边的边框）将变成醒目的橙色（图2-22）。

镜头移动：左脚踩下镜头踏板不放，双手同时同方向移动操纵杆

镜头前伸：左脚踩下镜头踏板不放，双手同时拉动操纵杆向自己方向靠拢

镜头后退：左脚踩下镜头踏板不放，双手同时推动移动操纵杆远离自己方向

镜头旋转：左脚踩下镜头踏板不放，双手握住操纵杆一手抬高同时另一手降低

镜头对焦：左脚踩下镜头踏板不放，单手轻微转动一个操纵杆，对焦准确后立即放开左脚踏板

镜头放大：左脚踩下镜头踏板不放，双手同时握住操纵杆分别向左右两边拉远

镜头缩小：左脚踩下镜头踏板不放，双手同时握住操纵杆互相靠拢

普通/画中画模式：轻踩离合踏板立即松开可在两种模式间互相切换

普通/荧光模式：轻踩镜头踏板立即松开可在两种模式间互相切换

DOCKING（连接）是机器人手术过程中重要的一步，DOCKING是指将机械臂和患者身上的戳卡连接并置入镜头器械的过程。

机器人手术车、手术目标区域、镜头戳卡这三点需要连接成一直线。各条机械臂之间保持足够大的间距，角度以45°左右为宜。每条器械臂上的数字①②③对着正前方为宜。

内镜镜头的导入和导出：

置入和取出镜头前，务必确认镜头臂上LED灯为常亮状态。如果LED灯闪烁，需要轻按一下镜头臂的小臂按钮以固定镜头臂，防止取出内镜镜头时意外折断。

器械的导入导出和置换：置入器械前，需要确认器械头部伸直，尖端并拢。取出器械前，需要从屏幕中确认器械头部伸直，尖端稍稍打开以防夹住任何组织。更换器械时，一般不需要按任何器械臂的按钮，如此系统会拥有“记忆”功能（LED灯呈绿色一闪一闪状态），方便将替换的器械送达前一把器械取出前的位置。如果更换过程中，按下了大臂按钮或小臂按钮，“记忆”功能将取消，此时需要手动将器械再次导入。