【寻正按：本文发表于《新发现》2010年8月刊，转载请联系该杂志或者找我代为联系。本文中采用图片与发表文章存在差异，多数图片不包括在已发文章中。】

数千年来，人类一直希望拥有一对能探查疾病的天眼，无数医生为此付出了努力，由此诞生了很多鲜为人知的故事。

印度是世界文化的发源中心，印度文化中的查克拉（Chakra）体系到了中国就发展成关乎经脉穴位的经络学说，其中的“眉查克拉”就是中国人人都懂的印堂穴。印堂的重要性无需多言，中医光是针炙就要刺它个十回八回，就连算命的也会说你若印堂发亮则贵不可言，印堂晦涩则霉星高照。

印度教与佛教都把印堂当神圣之地，菩萨之所以成为菩萨，是因为印堂上有一个标记，称为天眼，英文中叫第三只眼或者内眼。在佛教的观念中，修炼成佛，就会开天眼。开天眼干什么呢？可以见前世与未来。这个异能吸引力很大，但远远大不过为病痛在身的患者察看病灶，所以中国气功有专门的“开天眼”或者“天眼通”之类的神功修炼之道，炼成了的人一般都不会出面为国家领导人指点迷津或者像二郎神那样用天眼照妖造福于人，他们基本上都是在给人看病收钱。

图一、天眼大开的印度湿婆大神（怎么看都有些性感，呵呵，如果传至中国铁定跟观音一样从男变女）

即使是简单的观察，也可以让人明白任何疾病都有一个发生发展的过程，由轻至重，终而不治。在这一连续发展的过程中，我们的祖先自然而然想到了疾病发生的早期阶段——没有临床表现而不被称为病的状态，在《黄帝内经》中称之为“未病”、“未乱”。《黄帝内经·素问》第二卷说，“是故圣人不治已病，治未病；不治已乱，治未乱，此之谓也。夫病已成而后药之，乱已成而后治之，譬尤渴而穿井、斗而铸锥，不亦晚乎？”

如果人类有了天眼，就可以发现早期病灶，尤其是那些深入人体内部的病灶，这是气功大师蒙财理论的基础，也是千百年来医生的梦想。可惜，中医对早期疾病的观察与研究始终停留在想象阶段，殊不知，与《黄帝内经》作者同时代的希波克那底却通过技术手段开始了人类的“开天眼”之旅。

外科医生练就“天眼通”

希波克拉底的“天眼通”其实是一个直肠内窥镜，其设计与现代的直肠镜差不多。在古巴比伦与罗马，除了直肠镜，类似的器具还用于探查阴道、耳道的病变。但此时采用自然光线，能够探查的范围极其有限——当然，进一步的操作也是勉为其难。

远在古埃及时代，人类就开始了通过极小的伤口对身体内部器官进行操作，不过，埃及人施行的是全脑摘除术，针对的是已死之人。为了完整地保存木乃伊的头面部，古埃及人通过鼻腔，穿破蝶骨筛骨到达颅内，使用细长的切割工具摘除大脑，然后塞入填充物。

在人类未认识到微生物的时代，外科手术具有极高风险，埃及人的技术当然无法运用到活人，因此，希波克拉底之后2000多年的时间里，“开天眼”技术一直处于蒙昧时代，迟至1837年，英国王后维多利亚的“超级外科医生”爱瑞克森（J. Ericson）仍然强调，“腹腔、胸腔与脑部将永远在妙手仁心的外科医生的干预之外。”但他不知道，早在32年前，奥地利妇产科医生波日尼（P. Bozzini）已经悄然将“开天眼”的技术推入了一个新时代。

圣经中说，上帝造天造地之后，第一天造的就是光。光对“天眼”的重要性不言而喻，无光则不能视物。使用自然光线察视体内受限极大，所以把早期使用自然光线的时代称为内窥镜的蒙昧时代。1805年，波日尼通过透镜将烛光汇聚于一点，用于内窥镜照明，以探查直肠与膀胱，他这项发明曾在维也纳医学会当众展示，但没有人感兴趣，认为他的器具是“魔灯”，后来，他又因“不恰当的好奇心”受到医学会的谴责。波日尼的工作在50年后，才由法国医生德索漠（A. J. Desormeaux）进一步发展并传播开来。德索漠改用煤油灯代替烛光，设计了第一个功能性的膀胱镜，成为“内窥镜之父”。1868年，德国医生科斯摩（A. Kussmaul）第一个尝试了食道镜与胃镜，但因为光线不足，胃内视未达到功能性要求。1869年，爱尔兰医生潘塔利奥尼（D.C. Pantaleoni）率先报道了经膀胱镜改造而来的子宫镜的运用。

图二、波日尼的内窥镜，后经内窥镜之父德索漠传播开来

能看到病灶，医生自然而然就会试图直接消除病灶，在1868年，比凡（L. Bevan）医生在《柳叶刀》（The Lancet）杂志上报道了用食道镜取出食管中的异物。1869年，潘塔利奥尼在子宫中用硝酸银治疗息肉出血。

1880年，史上最伟大的发明家爱迪生获得了电灯泡的专利，不到三年，致力“开天眼”透视人体的医生们就将之引入内窥镜检查。在这之前，用电发光得靠铂丝，1867年，波兰牙医生拉克（Julius Bruck）就曾尝试将铂电光源用于内窥镜探查口腔与膀胱。但铂丝发光不仅成本高昂，电能也常主动跑去产热。1879年，奥地利医生尼滋（Maximilian Carl-Friedrich Nitze）将之进一步功能化，1881年奥地利医生米卡利（Jan Mikulicz-Radecki）与1883年苏格兰的纽漫（David Newman）都将爱迪生的灯泡引入内窥镜。人类“天眼通”功能初步成形。

天眼看到了什么？

在医学发展史上，是李斯特（Joseph Lister）、巴斯德（Louis Pasteur）、柯霍（Heinrich Hermann Robert Koch）这些先驱用微生物学把医学跟科学连在一起的，在此之前，医学更大程度上是一门艺术，一门手艺，外科更是千百年来都掌握在理发匠手中。如何理解医学的艺术性呢？以贫血为例，贫血的病人面色苍白，说起来几乎人人都能理解，不过，真把一个贫血的病人放在面前，绝大多数人并不能产生这样的联系，事实上，大多数的医学生都需要在有经验的老师指导下才能逐步学会认识这样的基本指征。

回到人类“天眼通”功能上，早期的内窥镜视野极其有限，对于缺乏经验的人来说，除了一片湿润的红色（粘膜）外，什么都看不到。潘塔利奥尼的开创性工作让他试图对此技术进一步推广，因此，他收了不少学生，但大多数学生带兴而至扫兴而归，他们见不到老师所能见到的东西。因为早期的“天眼通”需要丰富的学识与敏锐的直觉，医学在此阶段仍然是艺术性极强的工作，没有天赋，是练不成的，“欲练神功，挥刀自宫”不成其为医学选择。

在电光源进入内窥镜之后，尼滋医生的膀胱镜得到了进一步改进，此前的内窥镜主要作用是探查病灶，只有一个通道，而尼滋在提高观察能力的同时，还增加了一个操作通道，可以插入钢丝套环，针对脏器内病灶进行手术。尼滋的膀胱镜流行甚广，尽管由于成本高昂无法大规模推广，但起码“天眼通”不再是各自修炼的功夫了，很多医生直接购买使用尼滋内窥镜。

图三、尼滋内镜，多通道，电光源，使用棱镜成相

在19世纪以前，内窥镜的发展主要在欧洲，由于获取内窥镜成本高昂，美国医生在19世纪末加入了内窥镜的发明竞争中。1893年，霍普金斯的克利（H. Kelly）医生仿照尼滋系统设计了美国第一个自制内窥镜，奠定了内窥镜在美国发展的基础，随后，各种改进方案使之更为精巧复杂，成像更为清晰，视野更为宽阔。

早期内窥镜要借助于棱镜成像，直到1908年，克利膀胱镜所成的像仍是反像，医生需要长期使用与多年经验才能掌握其诊断技术。后来纽约的伯格尔（B. Berger）医生向系统中加入一个额外的棱镜，将成像置正，这一设计极大地提高了内窥镜的使用价值，使之成为膀胱镜此后60多年的标准设计。欧洲尼滋系统的主要竞争对手出现了。

微创手术的发展

自从天眼诞生以来，掌握内窥技术的医生就不停地尝试针对脏器内局部病灶进行操作，早期主要集中在膀胱取石或者肿瘤的治疗。尼滋本人共报道了150例膀胱肿瘤的内窥镜治疗，其中只有1例死亡、20例复发。

早期的内窥镜手术主要是通过化学或者电流切割，化学切割主要是用腐蚀性的硝酸银或者硝酸通过导管注入病灶表面，而电流切割则用直流电产热切割。电切割更好操作，但也更加危险，不时有病人发生电击事件的报道，有的病人甚至在电击后好几天才苏醒过来。尽管如此，1910年纽约的比尔（E. Beer）医生改进后的膀胱肿瘤的电手术还是成为膀胱肿瘤的标准治疗方式。

1906年，布兰斯福特-刘易斯标准膀胱镜问世，该系统配备有可置换的血管钳、剪刀、扩充器、手术刀等器械，成为首个以外科手术功能为主的天眼系统。霍普金斯的杨（H.H. Young）医生对它进行了改进，杨在肾科疾病的贡献让他成为“泌尿外科学之父”。

1901年，德国的克宁（G. Kelling）医生使用膀胱镜探查狗的腹腔，率先通过内窥镜向爱瑞克森所言的禁区迈出第一步，克宁又将此项技术应用于人体，但却是斯德哥尔摩的杰可贝爱斯（H.C. Jacobaeus）医生最先1910年在医学杂志上报道了通过内窥镜对腹腔疾病的诊断与治疗。克林的技术与方法很大程度上奠定了现代腹腔镜技术的基础，杰可贝爱斯则以量取胜，他是当时行此术最多的人，也是第一个进行胸腔镜探索的人。

图四、克宁首先使用腹腔镜探查狗腹腔

在杰可贝爱斯报告腹腔镜使用的同年，美国医生勒斯皮纳（V. D. Lespinasse）使用内窥镜在两例脑积水病人进入颅腔对脑室脉络丛进行凝聚治疗，彻底打破了爱瑞克森限定的禁区，12年后，霍普金斯医院的丹地（W. Dandy）创造了有临床意义的脑室镜，开创了神经外科内窥镜时代，他被誉为“神经科内窥镜之父”。丹麦医生诺登投夫特（S. Nordentoeft）也对腹腔镜手术做出过贡献，他还在1912年左右把内窥镜引入了骨关节。

19世纪末是外科学的飞速发展时期，微生物学的发展与李斯特的无菌术极大地减低了外科手术的风险，外科手术范围得到了极大扩展，开放性手术进一步丰富了医生对人体解剖与生理的理解与发展。同时，开放性外科手术给予了医生更大的视野与操作方便，这在某种程度上抑制了内窥镜技术的发展与创新，在19世纪后半叶建立起来的发展趋势在20世纪初放缓，直到外科机器人的出现才重新加速发展。

20世纪前半叶是内窥镜进行设计上微小更新及逐渐普及的时代，其中值得一提的是在1936年德国的渥尔夫（G. Wolf）与辛德勒（R. Schindler）医生发明的胃镜，他们的设计中采用了48个镜片，胃镜共77厘米长，可以适当弯曲变化以适应人体解剖结构。此前的内窥镜都是结构固定设计内窥镜，操作受人体结构的限制。在1930年德国的妇产科医生乃蒙（H. Lamm）率先报道了光纤用于传导内窥镜影像，不过，光纤技术的使用，要等到英国的消化科医生根斯鲍罗（H. Gainsborough）与物理学家霍普金斯（H. Hopkins）的合作在1954年产生有临床价值的光纤内窥镜之后。遗憾的是，英国人没抓住机会，根斯鲍罗在英国未找到商业资助，最后由移居美国的黑尔肖维次（B. Hirshowitz）医生进一步改进，并办了一个公司在1960年投入生产，后来日本人看到内窥镜的巨大前景，模仿该系统，成为行业的佼佼者。

图五、早期的直管胃镜，令人望而生畏，要感激前辈们的非凡努力与成就

到20世纪50至60年代，外科手术发展的黄金时期已经过去，当然，外科技术的发展仍然是在不断更新，手术范围仍然在扩大，但开放性手术的边际效应已经大大减少，内窥镜技术也就日益受到重视。到1970年代，内窥镜技术在产科成为常规，到1980年代，内窥镜手术开始跟常规的开放手术进行竞争，1983年，德国妇科医生西蒙（K. Semm）开展了第一例腹腔镜阑尾摘除术，1985年，德国缪何（E. Muhe）医生做了第一例腹腔镜胆囊摘除术。外科进入可以选择微创与开放性手术的新纪元。

到20世纪末，内窥镜技术在外科各专业都成为技术常规或者发展最为活跃的领域，德国神经外科医生泊尔勒克日克（A. Perneczky）在1998年将内窥镜手术总结归纳为微创手术（Minimally Invasive Surgery）。与传统的开放性手术相比，微创手术具有创伤小、愈合快等特点。可以预见，在不久的将来，会有越来越多的开放性手术将为微创手术所取代，而促使这一变化的，就是机器人手术。

机器人外科手术

15世纪末达芬奇遗留下来的手稿中有关于机器人的设计，据说后来的研究者依照达芬奇的原始设计重新生产出来了能进行复杂功能的机器人。机器人指能在生产活动中代替人进行一系列复杂操作的机械（电子）系统，在计算机发明前，已经被广泛用于工业生产过程中，机算机的发明与能力的不断增加，使得新一代超级复杂及智能型机器人成为可能。

图六、达芬奇机器人设计手稿

在1980年代中期，美国宇航局（NASA）研究虚拟现实的团队中加入了费歇尔博士（S. Fisher）与罗森（J. Rosen）医生，他们设想利用虚拟现实的技术创造一种远程机器人手术，并邀请斯坦福研究中心的格林（P. Green）博士的生物机械团队尝试设计一个用于手外科手术的远程高精缝合血管与神经的装置。由于1980年代后期内窥镜手术进入了跟开放性外科手术竞争的时代，腹腔镜手术当时面临的挑战是缺乏手感、缺乏三维视野与操作困难，外科医生需要大量的训练才能基本掌握该技术。意识到格林等人的系统可以解决腹腔镜手术的困境，沙塔瓦（R. Satava）医生建议格林把研究方向转移到了内窥镜手术。

沙塔瓦与格林的研究后来引起了陆军外科总管拉娄（A. LaNoue）的注意，在他的支持下，沙塔瓦被调进了五角大楼的高级研究项目所（ARPA），主持发展远程手术。对于军队来说，远程手术可以让医生远离战场操作在战场中的机器人进行急救，具有极大的生命效益。该系统由移动的高级外科医院（MASH）与战地外科车（称为MEDFAST）组成。这个系统于1996年通过实地测试，但由于战争形式的改变，并未被推广用于实际战斗中。受军方支持的还有王雨伦（音译）博士的动态电脑（Computer Motion）公司设计的自动最佳定位内窥系统（AESOP），该系统为继“机器医生”后第二个为FDA批准的商业产品，1998年，该公司推出了新一代的多功能宙斯（Zeus）系统。而格林设计最终为莫尔（F. Moll）医生建立的直觉外科（Intuitive Surgery）公司商业化，命名为达芬奇（da Vinci）系统，于2000年为FDA批准上市。

在1990年代初，兽医鲍尔（H. Paul）与巴吉尔（W. Barger）医生跟IBM华森研究中心的泰勒（R. Taylor）合作，试图解决股骨头置换的精度问题。常规手术的精度只有75%，而他们开发的系统将之提高到96%，他们将之命名为“机器医生”（RoboDoc），该装置先后在人体与动物身上证明其临床价值后上市进行商业开发。后来类似装置被扩展到了其他关节的应用上。

在大西洋彼岸，英国的威克汉姆（J. Wickham）爵士等人发展了类似机器医生的装置，主要用于前列腺手术；德国卡尔斯鲁厄核研究中心的润斯兰德（H. Rinnsland）博士等人发展了类似格林系统的远程操作装置“微创手术高级机器人与远程操作系统”（ARTEMIS），不过，该系统的开发后来因经费不足而被迫放弃。

以宙斯与达芬奇系统为代表的机器人代表着手术机器人进入新时代，其他系统多针对特定部位或特定系统执行特定功能或操作，但这两个机器人装置可以广泛用于外科各科进行微创手术。

以达芬奇为例，该系统由一个控制台与一个操作台组成，操作台有四个臂，一个臂配备成像系统，术中影像信号被传递到控制台还原为三维立体图像，通过透视镜传给操作医生；三个操作臂配置各种手术器械，比如手术刀、剪、单极或双极止血装置、电刀、缝线等。医生通过两个手持模拟器以及两个脚踏板控制这四个臂来对病人进行手术操作。该系统不但可以将手术区域成像放大显示，还可以将操作过程放大显示，比如器械移动1毫米，而人手需要移动2厘米，由此可以显著提高手术的精细程度。宙斯系统侧重于增加操作复杂性与符合人体工程设计，而达芬奇系统则更强调手术操作的真实感。由于动态电脑公司与直觉外科公司因为专利纠纷而在2003年合并，宙斯系统现已停产，达芬奇系统成为市场上唯一一般目的的外科机器人。

自1980年始，外科机器人手术发展迅猛，从开始设想，到现在每年超过500篇相关研究文献发表在专业杂志上。同样的趋势出现在使用达芬奇系统进行的手术上，现在每年约有20~30万次手术经达芬奇系统执行。目前全球有1400多台达芬奇机器人在近900家医院投入使用。据香港中文大学学者今年统计，在亚洲地区共有50个达芬奇系统在运作。中国多家医院，包括二炮总医院、上海复旦中山医院、上海交大瑞金医院、上海华东医院、上海胸科医院、北京地坛医院、第三军医大西南医院等，已经先后购置了该系统，开始了中国的机器人手术之旅。

成本是妨碍机器人手术推广的主要障碍。一台达芬奇系统花费约150万美元，每年维护费用还需15万美元左右，平均一台手术比常规手术要多花费约1500美元。尽管如此，机器人手术在未来的10~20年内可能会取代开放性手术与常规内窥镜微创手术成为很多常见手术的主要手段。在前列腺根治术上，达芬奇系统在2001年为FDA批准后，现在美国机器人手术已经占全部根治术的1/3以上，而在2002年只占2%。现在的前列腺根治术80%以上要用到机器人技术，而开放性手术只有20%。

图七、达芬奇机器人手术系统

相对于传统开放性手术与内窥镜微创手术，机器人手术有诸多优点：手术视野最大化，手术操作更为自由；实现了精细操作，一是微观手术，二是手术的操作过程被细化与计算机控制，防止错误操作；自动除颤与保护术野（手术视野）组织不受突然运动的损伤；借助手术器械与成像体系，还可减少不必要的切割与暴露，将切口与暴露需求减至最小，不但创伤减少，术中出血量也大量减少；对医生而言，可以进行远程手术与远程监督，保护医生远离危险的工作环境，比如战场或者手术过程中需要使用放射线进行诊治，且为医生提供更为轻松的操作设计，减少医生因困难的机械操作造成的疲劳与损伤机会。此外，针对心脏这样的动态器官采取动态手术，机器人可以评估与模拟动态过程，通过计算提供模拟静态手术操作。

在外科发展史上，21世纪将是外科手术机器人的时代，现有的系统看起来已经令人感到吃惊，但它们跟未来的智能型机器人相比，还只能算是原始状态。未来的机器人将提供给手术医生开放手术所能提供的所有方便，包括现在不具备的触觉。医生会依据术前所有的影相诊断数据规划手术进程，机器人则将自动进行一般的常规手术操作或者全程自动操作，在需要医生介入时自动停止并询问，或者将控制权交回医生，操作过程还将加入声控，医生可在“动口不动手”的境界完成手术，只在需要精细操作的时候才由医生直接控制操作。开放性手术最终将基本上为机器人手术所取代。随着制造工艺与计算机技术的发展，机器人还将向微型发展，微型机器人可以进一步扩展医生对人体的操作范围，扩大手术能力，从而带来新的手术方式。

图八、外科机器人手术发展趋势

借助于外科机器人，未来的外科医生将练就不亚于二郎神的“天眼通”，为人类健康做出最大贡献。

机器人手术早期发展简史：

时间	系统
1985	首次将工业机器人技术用于颅内定位
1987	NeuroMate开始用于颅内肿瘤活检和颅内手术
1989	PROBOT机器人手术前列腺摘除术
1991	瑞士Minerva是用机器人定位进行脑活检的系统
1992	“机器医生”（RoboDoc）用于股骨头置换术
1993	自动最佳定位内窥系统（AESOP）成为第一个被FDA批准的商业手术机器人
1995	RAMS机器人实施了微型手术
1996	高效的“微创手术高级机器人与远程操作系统”（ARTEMIS）问世，但后因经费缺乏停止了开发
1996	一种机器人辅助成像系统——EndoAssist诞生
1998	生产AESOP的公司开发的新一代机器人宙斯（Zeus）系统进入商业生产与销售
1998	德国医生莫尔使用达芬奇系统行了第一台机器人心脏冠脉搭桥术
1999	英国Acrobot用于膝关节手术
1999	加拿大医生波德（D. Boyd）与瑞曼（R. Rayman）使用宙斯系统在跳动的心脏上行冠脉搭桥术
2000	达芬奇系统为FDA批准上市，用于普外手术
2001	达芬奇系统为FDA批准用于秘尿外科手术
2001	该格勒（M. Gagner）医生使用Zeus系统在纽约给一位法国斯特拉斯堡的妇女做了胆囊切除术
2005	达芬奇系统为FDA批准用于妇科手术、心血管外科手术
2006	一位意大利医生宣称其人工智能机器人独立完成针对心律失常的手术
2008	达芬奇系统为中国SFDA批准上市
2009	杜克大学研究人员宣称其人工智能机器人可以独立完成组织活检的类似操作
2009	新泽西洲格弗勒（S. Geffner）医生使用机器人完成肾移植手术

 

帖士：

机器人手术先锋——多护的机器人手术系统

多护（Multicare）是华盛顿州一个由四家医院（艾伦莫尔医院、萨马利亚善者医院、玛丽·布锐基儿童医院、它可玛综合医院）、许多基础及急疹医疗诊所、多专业中心、临终看护及家庭医疗服务以及其他服务项目组成的整合型医疗机构，建于1882年。多护是私立的非营利性机构、区域内的最大医疗服务机构，在皮埃尔、南肯、客沙普、与色尔斯顿县有93个服务点。

多护是区域内机器人手术的先驱。2005年，它率先建立了前列腺机器人手术项目与妇科机器人手术项目，2008年又扩展到了心肺外科。

现在多护有三家医院开展机器人手术，包括它可玛综合医院、艾伦莫尔医院及萨马利亚善者医院。在2005年创立时，多护完成了23例机器人手术，而现在每年超过500例。多护是全美15个培训机器人手术医生的中心之一。针对机器人手术人员配备，多护有着严格的规章制度。

现在多护机器人手术项目有3台达芬奇机器人。从2005年开始，该项目的业务增长率达到每年92%。萨马利亚善者与艾伦莫尔医院分别于2008及2009年才开始相关项目。强劲的业务增长还将持续，未来该项目会进一步扩张。未来两年内，它可玛医院还期望新购一台机器人，而可文顿门诊手术中心预计会在2014年引进新的机器人。

多护的机器人手术效果良好，95%的患者会向他人推荐。在子宫切除术上，多护的机器人手术只有传统开放性手术并发症发生率的20%。由于是微创手术，病人住院时间更少、恢复更快，因此，尽管机器人手术的直接成本高得多，多护收取的费用与进行传统手术同样多。

（感谢多护泌尿与普通外科项目主任马克·肖墨尔提供具体资料）

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