Project Description
（文/雙和醫院泌尿科崔克宏主治醫師）
自從1990年代末期，達文西機器手臂（Vinci™ Robotic System）問世以來，為泌尿科微創手術開創了一個新的紀元〔1〕。從2001年泌尿科首次使用機器手臂完成攝護腺根除手術到目前為止，美國90%的攝護腺根除手術是由機器手臂來完成的〔2〕。現在有更多的趨勢顯示，機器手臂可以使用在泌尿科更多的領域，例如重建外科手術、尿路結石、和前列腺增生症（BPH）的處理。因此機器手臂的技術和設計會不斷的推陳出新，讓手術更精確、操作更人性化。
▓第4代達文西手術系統（Da Vinci Xi System）
第4代達文西（Xi System）於2014年美國FDA甫認證通過，這一代機型是目前國內外各大醫學中心的主力機型。第4代機型因應前一型機臺的不便性做了許多改良；如系統有更小、更輕巧的懸吊手臂、搭配全新設計的關節手腕，讓醫師有更大的手術範圍。針對不同視野的手術，病人不需要移動床位，機器手臂容易從各種角度進入體腔〔3〕。另外，系統有全新設計的攝影鏡頭，使系統擁有精緻的成像，大幅增進影像品質。內視鏡能架設於任何機械手臂上，提供更彈性的視野範圍。【左圖：雙和醫院泌尿科崔克宏主治醫師】
第4代與之前的第3代機型有許多的變革，歸納重點如下：
1.採懸吊式手臂：手臂上的轉盤可做360度旋轉，而且可以前後伸縮，因此主機可以從任何角度進入手術區，如此可克服開刀房空間不足，以及麻醉科呼吸器位置的限制。前幾代達文西機身與手臂軸心只能固定在同一條軸線，病人兩腿之間的空間被機身佔據，助手難以在此空間進行操作。
2.手臂自動調整系統：當攝影機位置鎖定手術目標後，其餘3隻手臂會自動調整最佳操作位置。前幾代達文西手臂間相對位置的調整必須靠外科醫師的經驗，即使有些微的誤差，很容易造成手臂間和助手操作空間的重疊干擾。【右圖：第4代達文西有更小、更輕巧的懸吊手臂、搭配全新設計的關節手肘、手腕，讓醫師有更大的手術範圍】
3.雷射光定位系統：可由投射下來的雷射光影輔助定位機身與病人的位置，外科醫師可輕易調整機身軸線與病人的夾角位置。而前幾代達文西在主機進入手術區域時，必須有一個人在前方指揮，以目測的方式估算角度，進出調整切入角度耗費許多時間。
4.手臂之間有更大的靈活度：第4代達文西系統的攝影機採用8mm直徑，與手臂Trocar的直徑相同，因此攝影機、3隻手臂的位置能夠隨手術情況需要做任意互換；此外手臂的直徑較細，大大增加手術的靈活程度。而前幾代達文西一旦Trocar的位置固定，則每隻手臂的功能便固定，無法任意更換。
▓單切口機器手臂腹腔鏡手術（Robotic Laparoendoscopic Single-site Surgery）
利用機器手臂做單一切口腹腔鏡攝護腺根除手術，首次報告在2008年〔4〕。在那之後，也有人利用單孔完成了許多手術，例如部分腎臟切除、腎盂成形手術等。然而，利用單孔來進行手術常常會造成機械手臂的碰撞，手術進行相當困難，因此在臨床上推廣不容易。日前美國食品藥物管理局（FDA）核准了單一切口達文西機器手臂，這個機型的特點是機器手臂是有彈性可以彎曲的，在切口處放置機器手臂，包括一個8.5毫米的攝影機，插入兩個半彎曲有彈性的手臂，搭配一個腹腔鏡輔助端口。
這項技術的主要局限，是機器手臂在腹腔內的碰撞〔5〕。原始的達文西平臺並非專門為Single Site手術設計的。此外，器械的移動是一種「全有或全無」的現象，也就是說無法移動一隻器械而不移動其他的器械。因為操作的不方便，大大降低泌尿外科醫師們對於Single Site的興趣，但也造就了未來Single Port的出現。【左圖：單一切口腹腔鏡手術，包括一個8.5毫米的攝影機，插入兩個半彎曲有彈性的手臂，搭配一個腹腔鏡輔助端口】
▓單孔機器手臂腹腔鏡手術（Single Port System, Da Vinci SP™）
Single Port（SP）在2018年5月由美國FDA所通過。在一個25mm的Trocar當中，可容納一個12mm的攝影機，3個彎曲的半硬式機器人手臂Trocar和一個8mm的直助手Trocar。與以前的系統不同，手術醫師能夠在不移動其他器械的情況下，使器械臂圍繞其攝像機中心進行樞轉〔6〕。SP的一支手臂可以在一個位置保持靜止，而其餘的手臂可以重新定位，在特定的空間內進行手術。此外，所有的工作手臂都可以接聯在一起，以使該系統與標準的達文西平臺保持相容。【左圖：SP System的優勢在於可以讓所有的器械加上攝影機集中在一個2.5公分的傷口以內，使傷口更少、更小、更美觀，也可以大幅減低病人術後的傷口疼痛】
▓影像引導之機器人泌尿外科手術（Image-guided Robotic Urologic Surgery）
機器手臂近年來除了在操控性有長足的進步以外，在視覺輔助效果也有許多重大的變革。影像引導手術在泌尿外科領域已經非常成熟，旨在增強手術中的視覺效果輔助外科醫師進行手術。常用的技術包括了近紅外線螢光成像、增強虛擬現實平臺。
1.近紅外線螢光成像（Near-infrared Fluorescence Imaging）：近紅外線螢光成像技術（Near-infrared fluorescence, NIRF）是目前最常用的視覺加強技術，在達文西系統當中第3代（Si），跟第4代（Xi）均配有這項功能，可以在手術過程當中將「一般影像」以及「螢光影像」做即時的更換，以利於手術當中即時辨認。NIRF的成像技術，協助外科醫師來辨認血管的構造，其效果比用肉眼來看要來得更好。
NIRF所使用的藥劑：吲哚菁綠（Indocyanine green, ICG）染料是一種FDA批准的水溶性染劑，ICG經過靜脈注射之後，分佈全身血管豐富的組織，最後由NIRF的鏡頭所偵測到。ICG注射相對是安全的，因為它靜脈給藥後被限制在血管腔內、在血漿中的代謝快（3～5分鐘），以及組織毒性低至0.34%〔7、8〕。機器人的攝影機將805nm波長的雷射，射向標的器官，而標的器官血液中的ICG吸收到此波長的能量後，會釋放出螢光，讓NIRF的攝影機所偵測到。達文西機臺上的軟體會疊重組這些綠色圖像，讓手術者可以知道這個標的器官是否有豐富血流的存在。
在健康的腎實質中，ICG與酶轉運蛋白雙轉位酶結合，腎臟組織在充滿ICG的血液中會釋放出綠色的螢光。但是腎臟腫瘤該轉運蛋白缺乏，因此不會釋放出螢光。這個手術技術可以讓切除腫瘤後的腎臟做最大腎功能的保留，另外在Hyper-selective Clamping 甚至Off-clamping腎臟腫瘤切除手術當中，也廣泛利用了這個成像技術。ICG也可以應用在攝護腺根除手術RARP中，利用此成像技術可以輔助神經血管叢（Neurovascular Bundle, NVB）的識別和骨盆腔淋巴結的廓清手術〔9〕。ICG與PSMA結合以協助術中淋巴結廓清，很有可能是未來手術的重點研究，因為PSMA PET成像在攝護腺癌分期中的使用越來越多，這項發展將使外科醫師能夠將術前、術中的影像作比較，更進一步這些增強成像方式的準確性。但這仍處於研究的臨床前階段。【左圖：近紅外線螢光成像】
NIRF可以顯示出尿路上皮的血液灌流，所以可用來輔助尿路系統的重建手術〔10〕。注射ICG可以識別腎盂成形術（Pyeloplasty），輸尿管再植（Ureteral Reimplantation)和輸尿管對接手術（Ureteroureterostomy）中輸尿管的缺血性節段。與正常尿路上皮相比，灌注不良的缺血段會顯得較暗，因此有助於識別健康組織以進行重建。NIRF也已用於膀胱切除術（Radical Cystectomy）腸道尿路重建中，用以識別腸系膜血管，並確認欲接合的輸尿管末端之血流〔11〕。
2.增強虛擬現實平臺（Augmented Visual Reality Platform）：增強虛擬現實（AR）可將特定於患者的模型疊加到手術區域上以輔助手術。AR的優勢在於可以將標的器官的影像，跟手術時外科醫師在Console所看到的影像兩者進行重疊，更準確解剖學關係可以及促進正確的腫瘤切除，確保手術切緣陰性〔12〕。手術中同時使用經直腸超音波和導航基準標記，將神經血管叢（Neurovascular Bundle）的影像重疊在攝護腺的影像上。AR是透過軟體平臺，利用核磁共振（MRI）和電腦斷層掃描（CT）圖像，來進行實體影像跟虛擬影像的重疊。AR的技術也可以使用在機器手臂部分腎臟切除手術之中。【右圖：增強虛擬現實平臺是透過軟體平臺，利用核磁共振和電腦斷層掃描圖像，來進行實體影像跟虛擬影像的重疊】
機器人手術，未來會在泌尿外科中扮演越來越重要的角色，傷口小、組織破壞少、病人恢復快，是目前外科手術的主流觀念。機器手臂手術合併影像加強、AI人工智慧影像重疊的技術，在未來的臨床應用中也會越來越普遍。機器人技術在內視鏡手術的過程中也將發揮越來越重要的角色，它將重新定義我們對這些手術的態度與的看法，機器手臂的發展，將改變外科的遊戲規則，更嶄新的技術將使外科醫生能夠更有效率地執行手術。機器手臂手術技術的發展，對患者而言，無疑是一大福音。
(文章轉載自今日北醫電子報，
