单孔机器人辅助胸腔镜手术在解剖性肺切除术中的应用：初步经验与技术可行性Uniportal robotic‑assisted thoracic surgery for anatomical lung resections: initial experience and technical feasibility - Videosurgery

摘要

引言： 单孔机器人辅助胸腔镜手术（URATS）将机器人系统的精确性与单切口手术的微创性相结合。然而，其广泛推广目前受限于机器人臂外部碰撞的技术挑战以及操作设置的复杂性。

目的： 我们旨在评估在初步经验中采用标准化“垂直平行”对接策略的URATS的可行性、安全性和早期适应情况。

材料与方法： 回顾性分析连续12例接受URATS解剖性肺切除术患者的数据。采用严格的垂直平行对接配置，将机器人臂在切口内线性排列，以防止碰撞。通过对接时间和控制台时间的趋势分析评估早期学习曲线。

结果： 队列包括7例肺叶切除术、4例肺段切除术和1例全肺切除术。所有手术均成功完成，无中转开胸或多孔RATS。中位总手术时间为211分钟（范围122–368分钟）。设置阶段迅速标准化，中位对接时间稳定在5分钟（范围4–7分钟）。相关性分析显示在早期病例中即快速适应了设置过程（Spearman ρ = –0.92；P < 0.001）。控制台时间根据患者特异性复杂性（如肥胖、粘连）而非病例顺序波动。无重大术中并发症发生。

结论： URATS是一种安全可行的技术，适用于复杂的解剖性切除，包括全肺切除术，即使在初步经验中也是如此。采用垂直平行对接策略可通过防止机器人臂碰撞来缩短初始适应阶段，从而使该手术更具可重复性。

引言

单孔手术的概念通过将手术创伤减少到单个肋间隙，从而减少术后疼痛和感觉异常，彻底改变了胸外科手术。虽然单孔视频辅助胸腔镜手术（UVATS）已广泛采用，但它存在显著的工效学挑战，包括器械操作受限和支点效应，尤其是在复杂的解剖性切除术中。

机器人技术通过三维高清视觉和腕式器械为这些工效学限制提供了解决方案。然而，标准机器人平台通常需要多个端口，这可能与单孔入路作为最微创选项的理念相矛盾。最近，单孔机器人辅助胸腔镜手术（URATS）作为一种将机器人系统的精确性与单一切口入路相结合的新技术应运而生。

尽管有其潜力，但URATS的广泛推广目前受限于对狭窄切口内机器人臂碰撞的技术担忧以及对接过程的复杂性。主要挑战不是证明其优于其他技术，而是证明其技术可行性、早期适应期的安全性以及设置标准化。因此，定义一种可重复的对接策略对于防止外部臂碰撞、促进早期适应并确保从多孔RATS过渡到单孔RATS期间的手术安全性至关重要。

目的

本研究的目的是介绍我们前12例连续URATS解剖性肺切除术的技术细节和早期结果。我们特别旨在描述我们为防止器械碰撞而设计的“垂直平行”臂对接配置，分析作为早期适应标志的设置时间的快速改善，并证明该技术在混合良恶性病理队列中的安全性和可行性。

材料与方法

研究设计与患者选择

这项回顾性研究在一家三级转诊中心进行。分析了2024年9月至2025年9月期间连续12例接受URATS解剖性肺切除术患者的数据。

入组患者为早期非小细胞肺癌（NSCLC）或需要解剖性切除（肺叶切除、肺段切除或全肺切除）的良性炎症性疾病（如支气管扩张症）。排除胸壁侵犯和需要袖式切除的患者。

术前评估

所有患者均接受全面的术前评估，包括肺功能检查、胸部增强计算机断层扫描（CT）以及疑似恶性肿瘤的正电子发射断层扫描/CT。

外科医生经验

所有手术均由一名控制台外科医生（MI）完成，该医生已完成欧洲胸外科医师学会机器人学院进修。在开展本URATS系列之前，该医生常规进行多孔RATS和UVATS的解剖性肺切除术。在多孔机器人控制台操作和单切口空间动力学方面的背景促进了向URATS入路的过渡。

数据收集与定义

回顾性分析患者人口统计学、合并症和手术指标。分别使用查尔森合并症指数和美国麻醉医师协会分级评估合并症和术前身体状况。手术时间严格定义如下：对接时间（从将机器人患者推车定位到手术台至完成臂设置和瞄准、准备就绪可进行控制台工作的时间）、控制台时间（从外科医生开始控制台工作至撤出机器人器械的时间）和总手术时间（从皮肤切开到最终皮肤缝合的时间）。中转定义为需要增加额外工作端口（中转至多孔VATS或RATS）或转为开胸手术。术中严重粘连定义为需要广泛锐性分离才能进行切除的致密、血管化的胸膜粘连。患者特异性复杂病例定义为涉及扩大切除（如全肺切除术）、高体重指数（BMI >30 kg/m²）或严重粘连的病例。

手术技术

麻醉、体位与切口

所有手术均在全身麻醉下进行，采用双腔气管插管进行单肺通气。患者置于标准侧卧位。机器人平台和监视器位于患者背部，床旁外科医生站在前方（图1）。做一4厘米单一切口，不撑开肋骨。置入伤口保护器以最大化操作空间。不使用二氧化碳（CO₂）充气。

图1. 术中体位和手术室设置，患者处于侧卧位。患者推车和视觉推车均位于患者后侧。前侧留给床旁助手（未图示）管理单孔入路。

肋间隙选择

由于机器人钉合器不可用，我们常规使用第五肋间隙（ICS；图2），该间隙为手动钉合器插入提供最佳角度。通常，第七肋间隙用于机器人钉合器，但中叶切除术除外，即使使用手动钉合器，也优选第六肋间隙，以获得朝向叶间裂和肺门的更好角度。

图2. 术前规划显示关键解剖标志，标记了肩胛下角、腋线和肋缘。在URATS中，切口位于第五肋间隙，后腋线前方。缩写：URATS，单孔机器人辅助胸腔镜手术

对接策略

垂直平行配置

我们使用达芬奇Xi手术系统（Intuitive Surgical，Sunnyvale，California，United States）。患者推车从背侧接近。目标激光与切口后角对齐，平行于脊柱。为防止外部碰撞，我们采用垂直平行对接配置，机器人臂线性排列而非交叉（视频1）。

臂选择、排列与对齐

使用三个机器人臂。对于左侧切除术，部署臂1、2和3。臂3（后侧）持摄像头，臂1和2作为工作端口。对于右侧切除术，使用臂2、3和4，臂2作为摄像头端口。

臂垂直于患者以特定垂直堆叠方式对接在切口内。顶部（头侧）臂持摄像头（例如，左侧为臂3），使用30°向下视角内窥镜。中间臂作为左手器械臂（例如，臂2），用于Cadiere/有孔双极抓钳，紧贴切口上缘（头侧）。底部（尾侧）臂作为右手器械臂（例如，臂1），用于马里兰双极抓钳，紧贴切口下缘（尾侧）。

所有臂均以FLEX位置部署。在机器人臂上，“FLEX”字样作为物理对齐标记。优先确保每个臂的设置关节位于这些印刷字母（F、L、E或X）的任意位置，以最大化运动范围，而非要求与特定字母对齐。

控制台设置

手动定向

由于达芬奇Xi系统不会自动识别单孔几何结构，手动设置手部分配以确保直观控制（图3）。左侧切除术（臂1、2、3）按图3A所示进行。臂1分配给右手，臂2分配给左手。未对接的臂4分配给右手以满足系统逻辑。右侧切除术（臂2、3、4）按图3B所示进行。臂3分配给左手，臂4分配给右手。未对接的臂1分配给左手。

图3. 外科医生控制台触摸板上的手动手部分配设置；A – 左侧设置，对接臂1、2、3。臂2分配给左手（L），臂1分配给右手（R）。臂4（未对接）也分配给R以完成回路；B – 右侧设置，对接臂2、3、4。臂3分配给L，臂4分配给R。臂1（未对接）分配给L。

未使用的第四个臂必须分配给剩余可用方向以满足系统逻辑。将其设置为“就绪”模式，尽管未对接。

“方向盘”操作

与多孔RATS不同，URATS中独立臂运动受限。为克服此问题，外科医生必须采用整体移动策略。类似于转动方向盘，所有三个臂同步向所需方向移动。此技术保持平行关系，并允许360°进入，甚至可在伤口保护器正下方进行分离，无需依赖助手。该操作法的临床实用性在视频2中展示，该视频展示了需要广泛粘连松解和极端角度的左肺下叶上段切除术（S6）。

器械与床旁协助

床旁助手

助手通过可用的最宽间隙引入长弯头吸引器（通常用于剑突下VATS），严格位于摄像头下方和右手器械上方，以避免碰撞。此特定器械长度可防止与机器人臂冲突。

钉合

血管和支气管的分割使用手动钉合器进行。血管结构优选弯头钉合器，以确保在机器人视觉下安全通过。钉合器通常通过工作臂之间的间隙引入。然而，在操作空间或角度不足的情况下，我们采用动态策略：暂时解除最尾侧臂（例如，持马里兰双极抓钳的臂1）的对接并收回。这样允许手动钉合器从切口最下方插入。值得注意的是，在标准全机器人设置中，此尾侧位置对应于机器人钉合器臂的指定位置。

统计分析伦理**

该研究获得了Başakşehir Çam ve Sakura City Hospital伦理委员会的批准（KAEK/24.12.2025.397）。所有参与者均签署了书面知情同意书。

结果

患者特征

研究期间，共有12例连续患者接受了URATS解剖性肺切除术。患者中位年龄为65.5岁（范围46–76岁），队列以男性为主（66.7%）。手术指征为10例（83.3%）非小细胞肺癌和2例（16.7%）支气管扩张症。在非小细胞肺癌病例中，腺癌是最常见的组织学亚型（n=6）。队列具有足够的术前肺储备，中位第一秒用力呼气容积为104%，肺一氧化碳弥散量为78.5%。详细的人口学和临床特征总结于表1。

表1. 研究患者的人口学和临床特征（n=12）

数据以数量（百分比）或中位数（范围）表示。缩写：ASA，美国麻醉医师协会；BMI，体重指数；FEV1，第一秒用力呼气容积

围手术期结果与安全性

所有手术均通过URATS入路成功完成。无中转多孔RATS、开胸或传统VATS。手术包括7例肺叶切除术（58.3%）、4例肺段切除术（33.3%）和1例全肺切除术（8.3%）。术中安全得以维持，中位失血量为20 ml（范围0–200 ml），无患者需要输血。

手术时间与早期学习趋势

中位总手术时间为211分钟（范围122–368分钟）。我们初步经验的标志是使用垂直平行臂配置快速实现了设置阶段的标准化。通过将机器人臂垂直平行排列于单一切口内，有效减少了外部碰撞。中位对接时间为5分钟（范围4–7分钟）。趋势分析显示病例顺序与对接时间之间存在强负相关（Spearman ρ = –0.92；P < 0.001），表明在最初几例病例中即快速适应了设置过程（图4）。

图4. 单孔机器人辅助胸腔镜手术对接时间的早期学习趋势。散点图显示设置时间随病例顺序减少。快速下降至中位5分钟反映了标准化垂直平行臂配置的效率和早期适应。

相比之下，控制台时间（中位187.5分钟，范围105–303分钟）在12例病例中并未呈现单调递减趋势（Spearman ρ = –0.189；P = 0.556）。然而，如手术复杂度图所示（图5），该变量随个体患者特征而非技术适应而波动。最长的控制台时间（303分钟）对应一例因肺气肿导致肺不张的右全肺切除术。同样，高BMI（>30 kg/m²）或严重粘连的患者也出现了次级峰值。这些复杂病例（n=5）与标准病例（n=7）的中位控制台时间无差异（P = 0.46）。无肥胖、无严重粘连患者的标准肺叶切除术约在100分钟内完成，表明在标准解剖结构下具有高效的工作流程和技术可行性。

图5. 手术复杂度图，显示与控制台时间相关的患者特异性因素。散点图显示手术持续时间的变化独立于病例顺序。标记按主要困难因素编码（如粘连、高BMI、肺/肿瘤问题），标记大小与BMI成正比。明显峰值对应复杂病例，如右全肺切除术（病例6）和高BMI患者，而标准病例往往需要较短的控制台时间，反映稳定的技术工作流程。缩写：见表1。

病理与术后结果

病理评估显示中位肿瘤大小为3.4 cm（范围1.1–7.5 cm）。所有肿瘤病例（n=10）均实现完全切除（R0），从中位6个淋巴结站（范围4–8）中获取中位17.5个淋巴结（范围4–30），符合既定肿瘤学原则（表2）。

表2. 围手术期和病理结果

数据以数量（百分比）或中位数（范围）表示。ᵃ 仅针对肿瘤患者计算（n=10）

术后恢复

术后恢复过程详见图6。中位胸管留置时间为1.5天（范围1–3天），中位住院时间为2天（范围1–3天）。大多数患者在术后48小时内出院。无30天死亡率。未观察到需要手术或介入干预的重大并发症，包括需要再次探查的出血、支气管胸膜瘘或需要有创通气的急性呼吸衰竭。

图6. 每位患者（n=12）术后恢复过程泳图。图表显示恢复过程顺畅，大多数胸管在第1或第2天拔除，使得多数病例能够早期出院（≤48小时）。

讨论

我们对URATS解剖性肺切除术的初步经验证明了该技术的可行性和安全性，即使在包含全肺切除术等复杂病例的多样化队列中也是如此。虽然近期研究已验证了URATS与UVATS和多孔RATS相比的围手术期结果，但本研究的主要焦点是评估实施阶段该手术的技术标准化。我们的发现表明，严格的垂直平行对接策略可能有助于快速提高设置效率，在前12例病例中对接时间相对较快地减少。

向URATS过渡的一个关键方面是管理机器人臂的几何形状以防止外部碰撞。在本系列中，我们采用了特定的垂直平行配置，将摄像头和器械臂线性堆叠在切口内。我们的分析显示病例顺序与对接时间之间存在强负相关（ρ = –0.92），中位设置时间稳定在5分钟。这与Gonzalez-Rivas等人的观察一致，他们强调保持臂之间的固定空间关系对于无碰撞操作至关重要。为进一步克服单端口几何形状的限制，我们采用了技术中描述的方向盘操作。通过同步整体移动机器人臂，我们能够在保持平行对齐的同时进入极端角度，正如我们的肺段切除术病例所示。本系列中无中转多孔RATS或开胸术，表明这种标准化设置可能为解剖性分离提供足够的运动范围，无需额外端口。

关于早期学习趋势，我们的数据显示设置阶段与手术阶段存在区别。虽然对接时间稳步下降，但控制台时间仍存在变异。如手术复杂度图所示，延长的手术时间似乎与客观的患者特异性因素有关，特别是高BMI和严重粘连，而非病例顺序。这一观察结果与Ning等人的发现一致，他们报告称，一旦对接技术标准化，URATS的手术持续时间主要取决于病理状况（如粘连、叶间裂状态）。值得注意的是，我们有33.3%的病例是肺段切除术。这些复杂的保留实质手术以及全肺切除术的成功完成，支持了Manolache等人的结论，即机器人平台即使通过单一切口也能为肺门中央分离提供足够的暴露。

本系列的另一显著特点是所有手术均在常压下进行，未使用CO₂充气。虽然大多数机器人平台依赖人工气胸来扩大操作空间，但我们的经验表明，由伤口保护器形成的刚性胸壁提供了足够的分离空间，模仿了UVATS的熟悉环境。这种方法结合床旁助手常规使用手动钉合器，提供了一种资源节约型的替代方案。虽然机器人钉合器保证了自主性，但我们的发现证实了Chen等人的报告，即在适当的助手培训下，可通过采用特定端口放置策略（如使用第五或第六肋间隙）优化角度，将手动器械安全地整合到机器人工作流程中。

本初始队列中观察到的安全性特征，包括可忽略不计的失血量和无重大术中并发症，与较大的URATS系列相当。此外，术后恢复轨迹（中位住院时间为2天）与微创胸外科手术的既定益处相符。这些早期结果表明，在严格遵守结构化对接协议的情况下，可以安全地实现向URATS的过渡。

对于已熟练掌握UVATS入路的外科医生和机构而言，向URATS过渡的临床理由是在保持熟悉的单一切口策略的同时，获得机器人平台优越的三维视觉和关节式精准度。要使用现有技术实现这一过渡，必须承认达芬奇Xi系统本质上是为多孔手术设计的。新一代专用机器人平台，如达芬奇SP系统，专为单孔入路设计，代表了单切口机器人的未来。然而，达芬奇SP系统并未普遍可用，其在胸外科的广泛推广受限于缺乏用于厚肺血管的坚固关节式机器人钉合器。因此，将全球可用的达芬奇Xi平台适配于URATS是一种通用的替代方案。与达芬奇SP系统不同，Xi平台可以轻松容纳标准的厚组织机器人钉合器。此外，如本系列所示，这种方法还提供了安全使用标准、更经济的手动内窥镜钉合器的灵活性，由床旁助手引入。这种钉合多功能性允许中心使用现有硬件和资源提供单切口机器人手术，作为直到专用单端口平台得到普遍采用之前的实用桥梁。

随着外科教育逐渐转向在线平台，对现有内容可靠性的担忧已经出现。事实上，Yalçın等人最近的一项研究评估了机器人辅助胸腔镜肺叶切除术视频的教育价值，表明在线平台上此类资源的质量通常参差不齐且不理想。这强调了需要严格标准化、经同行评审的技术报告——如本文描述的垂直平行对接策略——以指导外科医生在初步经验期间安全地进行操作。

局限性

本研究受限于其回顾性设计和较小的样本量。此外，队列高度异质性，包含三种不同类型的解剖性切除术（肺叶切除、肺段切除和全肺切除）。虽然对接阶段在所有手术中是一致的，但这种异质性限制了我们统一评估控制台时间趋势的能力。由于研究为单中心设计，结果反映了机构在单孔手术方面的熟练程度，可能无法立即推广。未来需要更大样本量的前瞻性研究来进一步验证我们的技术观察结果和长期结局。

结论

总之，URATS是一种安全可行的解剖性肺切除术技术，能够处理复杂的解剖情况，如全肺切除术和肺段切除术，即使在初步经验中也是如此。本研究的主要贡献是验证了一种标准化的垂直平行对接配置，当与整体/方向盘操作策略相结合时，可有效消除外部臂碰撞的风险——这是URATS推广的最重要障碍。此外，我们的经验表明，整合手动钉合器并取消CO₂充气，创造了一种技术上可行且资源节约的工作流程。这些技术改进将URATS从一项具有挑战性的新事物转变为一种可重复且可及的标准微创胸外科手术。

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