外科医生如何“开着”机器人做手术
图为医生正在操作机器人为患者切除肿瘤。
摄影/李然
国内目前大型三甲医院可以开展机器人手术。泌尿外科是机器人手术最早也是最广泛应用的领域之一，尤其是在前列腺根治术和肾脏手术中。妇科机器人手术系统常用于子宫切除、子宫肌瘤切除、子宫内膜异位症治疗以及输卵管修复等手术中。
在普通外科中，机器人手术常用于消化系统手术，包括胃切除、结肠切除、食管切除等。在心脏外科领域，机器人手术用于心脏瓣膜修复、冠状动脉旁路移植和先天性心脏病的治疗。近年来，机器人在其他手术科室比如胸外科、耳鼻喉头颈外科、整形修复等领域也逐渐应用起来。
■ 中国妇女报全媒体记者 何蒙
■ 冯瑾
近日，上海长海医院泌尿外科接诊了一位女性患者，患者体检时发现在右肾最核心的位置长了一枚肿瘤，肿瘤位置深且肾脏表面完全无法探及，同时肿瘤还被肾脏动静脉分支及集合系统完全包裹。如果将肾脏比作桃子，肿瘤相当于桃核，手术难度极大。
患者42岁，家属保肾意愿强烈，辗转多家医院后找到了长海医院泌尿外科肾脏肿瘤专家吴震杰副教授。
吴震杰在门诊仔细询问病史并研究影像资料后，告诉患者，虽然肿瘤恶性可能大，且解剖位置复杂，手术难度高、风险大，但借助先进的“数字医学”技术，仍有希望做保肾手术。为降低患者风险，吴震杰第一时间将患者收治入院，同时组织多学科会诊。
机器人在手术中是辅助功能
术前，吴震杰副教授团队通过容积CT影像数据构建了数字孪生三维模型，清晰展示了肿瘤与正常肾实质、肾动静脉以及集合系统的三维空间关系。
“这个三维模型可以辅助医务人员正确选择手术路径、确定肿瘤切除切入点、明确肾脏结构重建关键点，确保在完整、精准切除肿瘤的同时，不损伤无辜血管，最大程度保留残肾功能，避免出血、漏尿等并发症。除此之外，医务人员还可以在术前进行虚拟切除和缝合，并在关键步骤上进行实时交互，最终选择适合患者的最佳动态手术模型。”长海医院泌尿外科王林辉主任介绍。
随着微创治疗理念的普及，手术技术、手术器械的发展，肾部分切除术已经成为小肾癌（最大直径≤4cm）的首选手术治疗方式。腹腔镜肾部分切除术和机器人辅助肾部分切除术已经广泛开展应用，两者已经成为国内重要的肾部分切除术手术方式。
对于具备丰富传统腹腔镜肾部分切除手术经验的医生而言，机器人辅助腹腔镜肾部分切除术学习曲线短，早期即可完成传统腹腔镜手术难以完成的高难度肾肿瘤肾部分切除术，而且具有安全性高、热缺血时间短的优点，短期疗效确切，临床应用前景广。
吴震杰副教授将术前构建的数字孪生动态模型映射到真实手术场景，通过实时配准分析，实现将肉眼不可见的血管、血流灌注情况、肿瘤生长深度，实时集成并投射于视野中，为手术提供即时的决策支持和全方位的视觉信息。
整个手术进展非常顺利，完整切除了肿瘤，高质量地保住了患者肾脏。根据术前肾动脉灌注流域分析，患者80%以上的肾功能得以保留。
机器人在人的指挥下进行手术
机器人手术通常包括一个控制台，外科医生就像驾驶汽车一样，操作精密的机器人手臂执行手术操作。机器人手臂配备了微小的手术器械和高清摄像头，能够进入人体内部。而手术医生通过镜头不仅能更清晰地看到病灶情况，还能操作器械臂完成更精准的操作。机器人辅助腹腔镜肾部分切除术目前主要在大型三甲医院开展。
泌尿外科是机器人手术最早也是最广泛应用的领域之一，尤其是在前列腺根治术和肾脏手术中。
妇科机器人手术系统常用于子宫切除、子宫肌瘤切除、子宫内膜异位症治疗以及输卵管修复等手术中。
在普通外科中，机器人手术常用于消化系统手术，包括胃切除、结肠切除、食管切除等。
在心脏外科领域，机器人手术用于心脏瓣膜修复、冠状动脉旁路移植和先天性心脏病的治疗。
近年来，机器人在其他手术科室比如胸外科、耳鼻喉头颈外科、整形修复等领域也逐渐应用起来。
数字孪生技术的应用
在本病例中，肿瘤呈内生性生长，与单一存在的右肾动脉紧密相连，右肾静脉与肿瘤间的关系密切，同时肿瘤靠近肾盂肾盏及邻接输尿管区域。这一系列解剖结构的特殊性质显著增加了保肾手术的复杂度。
手术挑战包括但不限于：精确定位内生性肿瘤、有效阻断相关血管以减少术中出血、最大限度保留肾功能及保护输尿管完整性，以及在肾脏切除肿瘤后处理深凹陷处的精细对合缝合。这些因素共同构成了手术过程中的重要挑战。
所以对此类复杂肾肿瘤考虑进行机器人辅助腹腔镜肾部分切除术，在术前准备阶段通过容积CT影像数据构建数字孪生三维模型，可以在术前就制定好术中的大致策略。
数字孪生技术（Digital Twin）最初在工业领域中应用，指通过数字化模型实时反映物理实体的状态与变化。而在外科领域，随着计算能力、数据处理、人工智能等技术的进步，数字孪生技术也逐步进入医疗领域，尤其在手术规划、模拟和个性化治疗方面展现了巨大的潜力。
在外科应用中，最早的数字孪生技术应用于三维影像和虚拟手术规划。医生通过患者的CT、MRI等影像数据构建虚拟的三维模型，帮助术前模拟与决策。但这一阶段的技术仍处于静态模拟层面，缺少对实时患者生理数据的反馈与交互。
随着互联网和数据分析的进步，外科数字孪生技术开始结合实时数据进行动态反馈。这意味着患者的生理数据（如心率、血压等）能够与虚拟模型实时交互，帮助外科医生在手术中更精确地模拟和预测手术结果，从而提高手术的安全性和效果。
进入人工智能时代，数字孪生技术不仅限于手术规划，还能通过海量医疗数据的学习，对不同患者的疾病发展和治疗效果进行预测。AI模型能够不断优化虚拟模型的精确度，使其更适用于个体化诊疗策略，帮助医生选择最优手术方案，并在术中辅助实时决策。
数字孪生技术未来将在外科手术机器人中发挥关键作用，配合增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术，使外科医生可以在虚拟环境中进行手术操作，甚至进行远程手术。
此外，数字孪生可能用于术后监测，通过虚拟模型持续追踪患者的恢复进度，并对术后可能的并发症进行提前预警。
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