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在过去的十余年间，机器人手术在世界范围内，逐渐开始应用于小儿外科。本文旨在通过对小儿外科机器人手术应用的文献评述，介绍机器人手术在小儿外科应用的发展趋势和机遇，同时也关注小儿外科机器人手术在我国应用所面临的难题与挑战。
2000年FDA正式批准两个手术系统投入临床使用：Da Vinci手术系统(Intuitive Surgical)和Zeus手术系统(Computer Motion)。目前应用最为广泛的是Da Vinci(达芬奇)手术系统。小儿外科领域，开展机器人最早的是德国和美国。早在2002年，德国医生就报道了机器人辅助胃底折叠术、腹腔入路输卵管囊肿切除、肾上腺良性肿瘤切除术，平均年龄12岁[1]。2004年美国医生Kant等[2]撰文指出，虽然机器人手术现在已经应用于心脏搭桥、前列腺切除以及各种胃肠道手术，但是最有前景的机器人手术是小儿外科机器人手术。在我国小儿外科机器人手术领域，湖南省儿童医院开展机器臂"伊索"较早[3]，但它只是机器人的一部分。香港大学玛丽医院开展较成熟[4]。小儿腹腔镜手术，与成人腹腔镜手术相比，要求更加苛刻，因而腹腔镜手术受到的限制也越多[5]。机器人手术的产生动机，是为了克服传统腹腔镜手术的弊端，例如活动范围受限、不够灵巧、工作视野有盲区、手术指征需谨慎等[6]。那么随着传统腹腔镜技术向机器人辅助腹腔镜技术的革新，理应使小儿腹腔镜技术获益更多，拓宽腹腔镜手术的适应证范围。基于这一观念，近十年来，小儿外科医生一直在不断探索机器人手术应用于婴幼儿和儿童的途径和方法。但这一过程是艰辛的，因为机器人手术应用于儿科病人，除了优势，也有一些显而易见的劣势[7]。比如机械臂体积与患儿胸、腹腔相比过大，置入器械困难，仪器调试时间长等[8]。本文回顾小儿外科机器人技术的发展和进展，试图阐述手术机器人在小儿外科领域应用的机遇与挑战。
手术机器人包括三个系统，即腔镜手术器械控制系统(主控台)、机器臂系统和三维成像系统。双镜头摄像的数据可以还原成三维视野，为手术者提供高清图像。术者不直接接触病人，而是远离手术台，术者手腕部的动作通过数据传输，指挥与病人直接接触的机械臂，完成手术操作。仿真机器手可实现沿垂直轴360°、水平轴270°进行旋转，灵活完成多种复杂动作，实现钳夹、抓持、切割，缝合及专用超声刀止血等操作。
机器人手术的出现，逐渐拓展小儿腔镜手术范围。机器人手术适用范围的逐步拓展，在小儿外科领域大概可以分为三个阶段(图1)：第一阶段，将手术机器人应用于相对简单腔镜手术，比如广泛推荐的机器人辅助胃底折叠术；第二阶段，将手术机器人应用于较复杂的腔镜手术，比如低体重婴儿，纵膈肿瘤，胆道闭锁Kasai术，胆总管囊肿切除＋空肠肝门吻合术等等；第三阶段，将手术机器人应用于常规腹腔镜无法完成的手术。这三个不同阶段手术的实施情况，体现机器人手术团队的成熟程度。随着机器人技术的发展，更多高难度的复杂手术将会变成可能，禁区手术将会明显减少。
注：绿框(所有应该接受手术的病例)；蓝框(机器人手术适应证范围)；橙框(传统腔镜手术适应证范围)；蓝点(普通腹腔镜手术无法完成、只有机器人辅助才能完成的病例)
机器人手术产出的原因，主要是为了克服腔镜手术的三大弊端：①腔镜手术有受限的活动范围和工作视野：腔镜手术虽然减小了创伤，但由于微创切口小，非直视操作，腔镜器械活动范围受限；②腔镜器械灵活性比不上人手：因为腔镜器械即使运用再熟练，也无法达到人手的灵巧程度，无法达到最好的灵活性；③腔镜手术并非适合所有外科手术，尤其是小儿外科手术，腔镜需要制造气腹，腔镜存在潜在盲区等因素，所以并非所有的手术都可以借助普通腔镜手术完成。机器人手术的出现，给腔镜技术带来重大革新。主要体现在以下几点：①提供比传统腔镜更加清晰准确的三维视野，立体感更强，可放大10～15倍；②通过智能技术实现手部动作精确化、动作矫正、过滤颤抖、增加灵活度；③主控台可实现远程控制、减缓术者疲劳、缩短腔镜手术学习曲线；④超越传统腔镜手术局限，优化手部动作，缩短腔镜手术学习曲线。机器人手术实施的最终目的是应用于常规腹腔镜无法完成、或者十分困难的手术。包括：视野要求高的手术，复杂重建手术以及需要广泛缝合的手术。这里"无法完成"也包括常规腹腔镜手术无法跨越的空间障碍。理论上，机器人手术可以实现远程医疗和手术。手术者和患者可以在不同地点通过网络连接数据传输完成手术。
机器人手术的缺陷也是明显的。从技术因素来看，多个机械臂占用空间大，一定程度上限制了一部分小年龄患儿接受手术。从经济因素来看，机器人手术费用昂贵，限制了手术的普及。手术时间长，也是限制手术普及的重要因素。
目前，机器人手术已经能完成几乎全部的小儿腔镜手术。2007年美国医生Meehan和Sandler[9]报道了利用经腹腔的机器人手术治疗2.2 kg的婴儿，并指出机器人手术较之于普通腔镜手术的优势。同年Meehan等[10]又报道了他的小儿肝胆手术经验，认为机器人手术应用于胆总管囊肿和胆道闭锁安全有效。机器人的胸腔手术，包括纵膈肿瘤、肺叶切除等也相继被报道[11,12]。2011年机器人辅助食管重复畸形手术、肛门直肠畸形手术、先天性巨结肠手术等被相继报道[13,14,15]。基于机器人手术优势，包括活动维度大、放大倍数高、立体感强、器械操作头灵活同时过滤颤抖等，现在几乎所有常规腹腔镜可以完成的手术，机器人辅助技术均可完成。尤其对于小儿泌尿外科手术，由于手术视野小，机器人手术可彰显其独特优势。机器人手术在小儿外科领域的发展，亦有争议，有学者认为，对于其他较复杂的小儿外科手术，比如胆总管囊肿切除术和食管手术，不主张采用机器人系统，原因是机器人手术放大视野，但机械臂过大不利于小空间操作[4]。
什么样的病人应该选择机器人手术呢？结合我国国情，我们需要将有限的医疗资源和医疗成本为更多人服务。我们需要考虑"病人获益、医生获益"的两个方面。病人获益包括：手术效果、经济成本等。医生获益包括：优化手术操作、使难手术变易、将无法完成的腔镜手术变为可能。医生获益最终带来的是病人治疗效果的获益。理论上讲，如果病人没有腔镜手术的相关禁忌证，均可实施机器人手术。但是否采用机器人手术，也需要考虑费用问题和医疗效率问题，考虑到对于常规腹腔镜无法完成的、而机器人手术可以完成的那一类手术，应该是绝对适应证。但同时我们也可以看出，随着技术的不断探索，机器人手术的时间效率和经济效率将不断提高，克服机器人手术的劣势以后，它的优势会更加明显的体现，手术适应证会进一步拓宽[16,17]。
关于机器人手术的中转率，美国2010年一项报道显示，在一组平均手术年龄8.6岁的患儿中，中转为常规腹腔镜的发生率6%，中转为开放手术发生率为4%[18]，同年另一项144例样本的病例报道，中转率为7%(10/144)[19]。2013年一项基于1 840例患者的Mata分析指出，已报道的净中转率在2.5%左右[17]。中转与否，与病人的选择有相当大的关系。当然由于机器人手术费用昂贵，手术前机器调试时间长，如果术前能预估患儿的中转概率，将能大大减少时间和经济成本。2015年美国Finkelstein等[20]将手术操作碰撞次数，操控台时间作为评估对象，分析不同性别、年龄、体重、两髂前上棘距离、剑突耻骨距离对手术操作的影响。结果发现性别、年龄、体重对手术操作无显著影响，然而两髂前上棘距离、剑突耻骨距离对手术操作影响显著。研究数据显示：两髂前上棘距离大于13 cm，剑突耻骨距离大于15 cm的患儿，器械碰撞次数显著低于次两个距离过短者。提示两髂前上棘距离、剑突耻骨距离可作为术前判断患儿是否适合机器人手术的指标。机械故障发生率从0%～10%不等，基于137篇相关报道的Meta分析指出，平均故障发生率在0.5%[17]。
儿科手术的"小空间"到底是机器人手术的优势还是劣势，是一个值得探讨的问题。"小空间"意味着传统腹腔镜操作可能困难，而机器人辅助手术有诸多优势，手腕动作精细灵活，可在较小空间内完成高难度操作。然而同时，小空间对于机械臂的放置和操作也可能有所妨碍。那么"小空间"是机器人手术性能的一个限制因素吗？对于这一问题，在2008年香港医生Thakre等[21]通过模拟技术，对小空间里机器人手术操作性能进行了量化评价。结果显示，随着操作空间的减小，机器人手术操作受限增加，并不能完全克服小空间带来的操作困难。然而基于病人的一组临床研究并不支持这一观点。2014年一项法国开展的多中心临床研究显示：15 kg体重以上患儿和15 kg体重以下患儿的机器人手术效果无差异，体重并不影响手术疗效，但需要手术者仔细调整病人体位和腹腔穿刺器的位置[22]。患儿身体整体垫高、病人体位和穿刺器位置得当以及更小器械的出现，可以提高病人手术的安全性，避免挤压损伤，不限制机械臂的活动度，是确保手术顺利高效完成的前提[23]。
相对于发达国家，我国医疗服务对象数目庞大，优质医疗资源相对紧缺，尤其以儿科为甚。机器人手术的开展，可能会延长手术时间，增加医疗费用，占用更多医疗资源，让我们不得不思考如何改进小儿机器人手术的时间效率和经济效率[5,6]。
首先，机器人手术占用的时间资源不仅包括手术时间，还包括住院时间[5,24]。以肾盂成形手术为例，2006年美国医生Yee等[25]报道了一组平均年龄11.5岁的病例，结果显示，机器人手术时间较传统手术时间长，但住院时间缩短，疼痛药物使用量减少。除了间接缩短住院时间，机器人手术本身的时间也在发生变化。美国医生Kutikov等[26]报道了一前瞻性机器人辅助肾盂成形术的临床研究，平均年龄5.6个月，平均手术时间122.8 min，控制台操作时间近72 min(控制台操作的时间即手术操作的时间)。也即手术开始前仪器连接机械臂调试时间长达50 min，而这部分时间随着经验积累，会显著缩短。2007年丹麦医生Olsen等[27]报道的肾盂成形术平均手术时间已经短于传统手术，得益于机器人手术能提供肾盂输尿管连接部更直接的显示。由此可见，机器人手术时间与传统手术时间的差异在缩短，技术的进步可以有效提高机器人手术的时间效率。
机器人手术面临的另一个问题是手术费用昂贵。根据我国目前公立医院的收费标准，小儿外科机器人手术达到收支平衡将是一个不小的挑战。在欧美国家，机器人手术发展的最初阶段，也面临同样的问题[28]。2013年美国North Carolina大学的一项研究显示：自2009到2011年间，共有来自9个手术科室、1 295例患者在该院接受机器人手术。总体情况是盈利的，2010年较2009年增长2.1倍，仅泌尿生殖科及小儿外科机器人手术没有盈利。然而2年后，即2011年，所有9个手术科室均盈利。该研究认为，手术时间明显下降，手术效率明显提高是盈利的主要原因[29]。这样的发展趋势，对于我国机器人手术的发展进展也有提示作用。目前机器人手术费用较常规手术高，在我国普及尚需时日，但随着技术革新及新技术的普及，未来机器人手术费用有望下降。同时多项研究指出，机器人手术后住院时间较常规手术缩短，可相对节约部分费用[30,31]。费用的降低会进一步促进技术普及推广，让更多患者受益[32]。如此同时，随着技术的进步，下一代机器人将更微型化，对儿外科的应用将会更广泛。
机器人手术的出现给小儿腔镜技术带来重大革新。由于其相对庞大的体积，应用于年龄较小患儿受到一定限制。但机器人清晰放大至少10倍的三维视野以及通过智能技术实现手部动作精确化，使解剖结构更清晰，分离更精细，出血更少，具有明显的优势。随着手术机器人设备进一步改进和使用成本的下降及临床医生手术技能的提高，手术机器人系统在小儿外科领域的应用将更加成熟。
