机器人手术系统具有定位精准、操作灵活等多种优点。为了追求微创与精准，越来越多的外科大夫尝试将机器人系统应用于手术当中。1985年工业机器人Puma 560被用于完成脑组织病变立体定向活检，标志着手术机器人向临床迈进 [ 1 ]。自此，各类手术机器人层出不穷并得到极速发展。现在手术机器人已广泛应用于妇科、泌尿外科以及胸外科，但在整形外科领域却进展缓慢。本文主要对机器人辅助手术系统在重建和美容手术中的应用现状进行总结。

     一、乳房再造手术

    机器人手术系统在乳腺手术方面主要应用于乳腺癌的微创治疗以及乳房再造。Toesca等 [ 2 ]首先将达芬奇(DaVinci)机器人平台应用于保留乳头乳晕的乳房切除术(robotic nipple-sparing mastectomy，RNSM)联合即刻假体置入乳房再造术，并于2017年对行此类手术的29例患者进行了总结和报道。机器人辅助手术带来的小切口、术野清晰、并发症少、美学效果好等优势吸引了公众的注意 [ 3 ]。Sarfati等 [ 4 ]在2016年通过解剖研究证明DaVinci机器人平台辅助小切口RNSM联合假体置入技术的可行性。韩国的Park等 [ 5 ]对RNSM术后的残余乳腺组织进行了测量，证实RNSM可以进行除乳头乳晕复合体之外的乳腺组织全切，有助于阐明RNSM的肿瘤学安全性。目前许多国家的医学中心都开始开展RNSM联合即刻假体置入乳房再造的相关研究，证实了与开放手术及内窥镜手术相比，机器人手术具有术野清晰、操作灵活、出血少、术后患者满意度高等特点 [ 6 , 7 , 8 , 9 ]。

    除了置入假体以外，自体组织移植也是乳房再造的重要方式。美国Boyd等 [ 10 ]在2006年报道了22例接受Aesop机械臂解剖胸廓内血管，用于乳房切除术后游离皮瓣乳房再造的患者。由此也开启了机器人辅助皮瓣移植乳房再造的研究。然而，该组病例手术时间是平常手术的3倍，患者术后还需要在重症监护室住院3 d，并且手术并发症的发生率很高，22例患者中有6例因术后血肿接受了二次手术，引起了广泛争议。但这并未阻挡学者们对机器人辅助乳房再造手术的研究热情。2011年，Selber [ 11 ]通过尸体试验验证了达芬奇机器人手术平台游离背阔肌的可行性，并在1年后报道了7例真实病例的随访结果：手术时间最快只需65 min，所有患者都没有明显的手术并发症，术后只会残留不引人注意的小瘢痕 [ 12 ]。在这之后各大医学中心开始开展达芬奇机器人辅助游离背阔肌手术，并认为其是一种安全且有效的辅助工具，兼具技术与美学优势 [ 13 ]。为了精进手术流程，Chung等 [ 14 ]还专门设计了一种用于达芬奇机器人手术的新型牵开器，能在没有充气的情况下实现背阔肌解剖，避免CO 2充气相关并发症。2022年，Selber团队开展的一项机器人辅助游离背阔肌的前瞻性单臂试点研究结果，更是进一步证实了达芬奇机器人辅助手术的安全性与有效性 [ 15 ]，有利于推进该术式获得美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准。

    腹壁下动脉穿支(deep inferior epigastric artery perforator，DIEP)皮瓣移植乳房再造术具有多种优势：供区组织量大、可转移下腹部脂肪、术后切口隐蔽、患者满意度高 [ 16 , 17 ]，被广泛应用于临床当中。而多项个案报道认为达芬奇机器人手术系统的引入可以最大限度地减少对腹直肌鞘和腹直肌支配神经等结构的破坏，进一步降低腹壁隆起和腹壁疝的发生率 [ 18 , 19 , 20 ]。Bishop等 [ 21 ]则利用计算机断层扫描血管造影技术在术前筛选适合机器人进行DIEP乳房再造的理想患者，通过对21例患者术后的随访证实，机器人进行DIEP手术能减少术后疼痛程度并提供满意的术后效果，达芬奇机器人辅助乳房再造的术式也得到了确实补充。

     二、显微外科手术

    显微外科是一个对手术操作精确度要求极高的整形外科分支。手术机器人的出现能消除术者手部震颤影响，提供清晰放大的三维立体操作视野，极大促进了显微外科的发展。除了常用的达芬奇机器人，目前有几家公司正在设计制造专门用于显微外科手术的手术机器人，比如荷兰Microsure公司开发的MUSA显微机器人、意大利Medical Microinstruments公司开发的Symani手术系统以及国内王树新院士团队开发的妙手(MicroHand)系统等。目前显微外科手术机器人在临床的主要应用场景是为微血管、淋巴管及周围神经吻合。

    2000年Li等 [ 22 ]使用四自由度远程操纵手术系统成功对大鼠直径1 mm的股动脉进行了吻合，与传统手术组相比吻合效果无差异。Selber [ 23 ]则首次在临床上进行了机器人辅助微血管吻合术，在狭窄空间中，手术机器人的优势体现得淋漓尽致，特别是在游离皮瓣移植手术的血管重建中，手术机器人能够在保证安全性的前提下提供优于裸眼和显微镜的缝合效果 [ 24 , 25 ]。

    Liverneaux团队在2009年创新性地将达芬奇机器人用于修复周围神经，他们通过使用10-0尼龙缝线对大鼠大腿坐骨神经、猪上肢正中神经、人腕尺神经和人手指侧支神经进行了神经外膜间断缝合，并显示出良好的吻合效果 [ 26 ]。随后他们在临床上对周围神经肿瘤 [ 27 ]、臂丛神经损伤 [ 28 ]、肩胛带周围神经损伤 [ 29 ]的患者开展达芬奇机器人辅助神经外膜缝合和神经移植术，均取得良好的效果，并且作者强调因为与显微手术专用器械无法配套使用，机器人手术的优势还未得到完全展现。

    近年来机器人手术正在扩展到淋巴水肿这一"超显微外科"领域。淋巴水肿的手术对稳定性和精确性的要求极其苛刻。比如静脉淋巴管吻合术(lymphatico-venous anastomosis，LVA)通常需要在50 μm缝针上使用11-0或12-0的尼龙线进行静脉和淋巴管的端-端吻合 [ 30 ]。而机器人辅助系统的优势则在这些极具技术挑战性的手术中得到体现，在某些情况下，机器人的精度甚至可能会帮助显微外科医生超越人类能力的极限 [ 31 ]。世界上第一个用于(超级)显微外科手术的专用机器人平台——MicroSure公司的MUSA手术机器人于2014年开发完成，该系统小巧轻便，可以安装在手术台和手术显微镜上，通过应用运动缩放和震颤过滤技术来辅助显微手术 [ 31 ]。该团队在MUSA机器人的临床前测试证实了该机器人的安全性和可行性 [ 31 ]，随后开展了治疗乳腺癌相关淋巴水肿的临床试验，结果证明MUSA机器人辅助LVA对患有乳腺癌相关淋巴水肿的患者是可行且安全的 [ 32 ]，并且1年后的随访数据也同样支持这个结论 [ 33 ]。此外，BHS手术系统 [ 34 ]和Symani手术系统等新型显微手术机器人已逐渐在临床得到应用。与MUSA相比，他们具有更灵活、可远程操控等独特优势 [ 35 ]。

     三、经口机器人手术

   经口机器人手术(transoral robotic surgery，TORS)由McLeod和Melder [ 36 ]首次在临床上应用于切除会厌囊肿。自2009年被美国FDA批准用于头颈肿瘤以来，TORS在临床上得到了广泛应用，它已被大量研究证明是开放手术的有效替代方式 [ 37 , 38 ]。

    口咽组织缺损修复是TORS的重要应用场景。Genden等 [ 39 ]率先使用达芬奇机器人对9例头颈癌患者进行了肿瘤切除联合口内重建术，该团队认为相对于传统开放手术，TORS具有患者术后恢复快、不需要气管切开等多项优势。随后有关TORS应用于口咽重建的研究广泛开展，所使用的皮瓣包括桡侧前臂皮瓣、面动脉为蒂的黏膜肌瓣、股前外侧皮瓣等，大多能取得良好的美学效果且无并发症 [ 23 , 40 , 41 ]。TORS能够在狭小的空间内提供良好的视野，避免造成额外组织损伤。因此，整形外科医生可以通过使用TORS为传统方法难以修复的各种面部肿瘤术后创面提供微创重建支持 [ 42 ]。

    2013年，Smartt团队 [ 43 ]利用达芬奇机器人手术平台在3个尸头上成功进行了Hogan咽后壁瓣咽成形术，完成了机器人腭裂手术的可行性评估，并且该团队认为机器人腭裂手术具有术区视野良好、器械操作性强、操作平台符合人体工学等多种优点。随后，Nadjmi [ 44 ]对10例腭裂患者进行了达芬奇机器人辅助改良Furlow腭成形术，这是TORS在腭裂手术中的首次临床应用。所有患者均在术后第1天出院，且均未出现术后并发症。作者强调TORS可以实现软组织的精细处理并提供灵巧的器械操作感受、出色的深度立体感知和相对容易的口内缝合体验 [ 44 ]。目前来看，TORS在腭裂手术中的应用在技术可行性和临床安全性方面都有积极的研究结果。

     四、颌面畸形手术

    颌面畸形手术是机器人手术的另一应用场景，也是创新绿洲。Theodossy和Bamber [ 45 ]第一次尝试在正颌手术计划中使用机械臂(FaroArm)，并证实了其精确性。随后光学跟踪系统、电磁导航系统等一系列术中导航系统的引入又进一步增加了定位和切割的精度，提高了手术安全性 [ 46 , 47 , 48 , 49 ]。随着近年来增强现实技术的引入 [ 50 , 51 ]，颌面手术机器人也得到了进一步的升级，能在临床环境中提供准确和安全的辅助，缩短年轻医生的学习曲线。柴岗教授团队开展了一项有关机器人辅助系统用于下颌畸形手术有效性的前瞻性随机对照研究，结果显示机器人辅助手术组的定位精度和切割角度精度明显优于传统手术组 [ 52 ]。未来，机器人辅助手术也许能彻底取代一部分传统颌面畸形手术，甚至可能会有全自动颌面畸形手术机器人的应用。

     五、毛发移植术

    目前毛囊单位提取术(follicular units extraction，FUE)已成为治疗雄激素性脱发流行的植发方法。它具有创伤小、恢复快、效果好、瘢痕不明显等多种优点，但此术式需要医生逐个采集毛囊单位进行移植，十分耗时耗力，学习曲线也相对陡峭 [ 53 ]。Restoration Robotics公司基于FUE研发了ARTAS手术系统，并于2011年获得美国FDA的临床应用审批，成为目前市场上使用率最高的植发机器人 [ 54 ]。该机器人由机械臂、头部固定器、显示器3部分组成，它自带的头皮紧张器能提供平整的操作面，影像系统能识别皮肤紧张器内目标毛囊的位置、深度、角度和密度，双针穿刺系统能进行精确钻取 [ 55 ]。相关临床研究已表明ARTAS机器人能减少毛囊提取时间，降低毛囊横切率，提高手术效率 [ 55 , 56 , 57 ]。近年来，ARTAS机器人不断更新迭代，2018年最新的植发机器人系统ARTAS iX也得到了FDA的认证，它拥有更先进的识别系统、刀头设计和人工智能算法，并搭配KUKA公司的LBR Med轻型机械臂。

     六、其他

    除了上述方向，机器人手术系统还可用于其他术式，比如肢体缺损再造 [ 58 ]、盆底缺损重建 [ 59 ]以及阴道成形术 [ 60 ]等。机器人在手术中的工作主要是完成各类皮瓣的游离以及后续缝合。

     七、不足与展望

    目前，机器人手术系统的优势已得到充分证明，包括减少手术并发症、提高患者舒适度和提供美容效果。特别是对于对精确度要求更高的显微整形手术，机器人手术系统的消除震颤、运动缩放、操作灵活等特点都能帮助医生更好地完成手术。可是对于整形外科领域，现在并不能实现想象中的"机器人自动手术"，绝大多数"机器人"只能说是现有手术器械的补充，而且现有的大部分研究也只是将市面上的"机器人"套用在整形外科几个特定的病种当中，而缺乏专有的、可重复使用的整形机器人手术系统。原因主要包括：(1)不同于普通外科、妇产科以及泌尿外科等以腔镜手术为主的科室，整形外科更习惯于开放手术场景，且术式繁多，传统手术机器人系统无法直接套用，需要重新开发。(2)大部分整形外科手术只需要对软组织进行操作，相较于骨性结构，其解剖相对复杂，机器人的导航、定位优势难以体现。(3)整形外科手术器械比较特殊，需要厂家为其设计专用的小型、微型器械，增加成本和难度。此外，技术垄断、学习曲线陡峭、维护成本高等固有缺点也是机器人系统向整形外科领域拓展路上的几大障碍。不过从上述的临床使用案例看到，越来越多的学者在努力探索机器人辅助整形手术的新适应证，下一代手术机器人也在开发当中。随着科技的前进，机器人手术系统在整形外科领域的应用定会日益广泛。

    综上所述，随着未来人工智能领域技术的发展与机器人工业的进步，整形外科手术机器人系统的未来令人期待，但同时也充满了困难与挑战。

参考文献

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第十八期内容

多种形式显微修薄穿支皮瓣在四肢创面修复中的应用

机器人辅助手术技术在乳房再造中的应用进展

手术机器人在颅颌面外科的应用研究进展

机器人辅助技术在颅颌面整形手术的应用进展