所有研究都能够证明在临床场景中使用AvicennaRoboflex的机器人FURS的安全性和有效性，并显着改善了人体工程学。然而，未来的研究对于评估机器人上尿路肾脏手术的最终作用是必要的。
结论：所有研究都能够证明在临床场景中使用AvicennaRoboflex的机器人FURS的安全性和有效性，并显着改善了人体工程学。然而，未来的研究对于评估机器人上尿路肾脏手术的最终作用是必要的。
自本世纪初以来，机器人辅助手术在腹腔镜领域获得了显着的重要性（[1,2]；表1）。最近，在尿石症的治疗中，也对主从系统进行了测试[3,4,5,6]。有趣的是，体外冲击波碎石装置已经配备了许多技术，例如用于控制耦合质量的导航工具或视频系统[7]。然而，与此同时，特别是l软性输尿管肾镜(FURS)和逆行肾内手术(RIRS)已获得显着的重要性，这得益于随着仪器小型化和新型激光技术的不断改进而不断改进的泌尿外科设备。___
表1手术中最重要的机器人设备的历史概述
Table1Historicaloverviewonmostimportantroboticdevicesinsurgery
From:Robot-AssistedUpperTractSurgery
然而，FURS和RIRS受到内窥镜操作过程中人体工程学缺陷的限制，激光的应用主要在治疗多发性结石或较大的肾结石时可能会变得很麻烦，甚至可能导致泌尿科医生的骨科问题[12,13]。基于在腹腔镜手术、心脏病学和介入放射学中主从系统的积极经验，几个小组专注于此类机器人设备对RIRS/FURS克服大多数此类方法障碍的有用性（表2）。
表2上尿路内镜手术中经典输尿管软镜(FURS/RIRS)的人体工程学要求Table2Ergonomicrequirementsforclassicalflexibleureterorenoscopy(FURS/RIRS)duringuppertractendoscopicsurgeryFrom:Robot-AssistedUpperTractSurgery
输尿管软镜的人体工程学缺陷
在经典的FURS/RIRS中，外科医生通常站立并通过脚踏板分别控制荧光镜系统和激光设备，同时用一只手固定内窥镜的位置并用另一只手偏转/旋转它（表2）。此外，助手需要插入激光光纤或任何辅助器械（篮子、N-gage）并根据外科医生的需求激活它。在此过程中，外科医生和助理的工作空间非常有限。因此，机器人设备的目标应该主要也作为一个主从系统，试图通过提供符合人体工程学的工作位置和减轻内窥镜的操作来帮助外科医生，而不会增加损坏泌尿生殖系统的风险。
机器人手术器械发展历史更新
腹腔镜主从系统
早在1996年，Buess和Schurr等人。[17]开发了ARTEMIS系统并展示了第一个实验结果，当在实验模型中成功执行远程腹腔镜胆囊切除术时（图1）。尽管在腹部和心脏手术中进行了各种有希望的实验试验，但该设备从未超出实验状态（表1）。
图1
ARTEMIS：第一个实验性使用的主从系统（G.Buess，德国核研究中心，德国卡尔苏厄）。开放式控制台、带偏光眼镜的3D视频技术，供外科医生使用基于声控摄像机臂AESOP，ZEUS系统（ComputermotionInc.，Goleta，CA，USA）已被开发并用于心脏手术和妇科手术[18]。ZEUS系统（图2）基于一个控制单元和三个远程机械手的组合：所有手臂都用手安装在手术台的导轨上。外科医生坐在一个开放式控制台上，上面有一把带扶手的高背椅，处理仪器控制器。ZEUS最令人印象深刻的演示代表了Marescaux[19]的跨大西洋腹腔镜胆囊切除术。图2
ZEUS：第一个临床使用的腹腔镜冠状动脉血运重建机器人系统。开放式控制台，只有5个自由度(DOF)的仪器。使用带两个屏幕的头盔或仅使用2D视频技术的3D视频技术与ZEUS平行，达芬奇手术系统（IntuitiveSurgical，美国桑尼维尔）最初也是为机器人辅助冠状动脉手术而设计的[20]。2000年，Binder在法兰克福率先开展了机器人辅助根治性前列腺切除术，随后其他欧洲团体[21,22,23]。2001年，FDA批准将该系统用于前列腺手术[24]。达芬奇2000通过引入Endo-wrist技术充分解决了经典腹腔镜检查的大多数人体工程学问题，例如有限的深度感知、眼手协调和运动范围。一个封闭的控制台提供了一个具有在线视图的3D-CCD视频系统（图3）。由于离合器机构[16]，具有多达七个自由度和环状手柄的电缆驱动仪器可实现符合人体工程学的工作位置。在过去十年中，该公司推出了进一步完善的系统，例如达芬奇SI、X和XI（图4），这些系统如今代表了非常高的标准[16、25]。图3
DAVIN0CI2000：Intuitive系统的第一个版本，当时没有双极技术，但证明了具有7个自由度(Endowrist)和三个机械臂(b)的封闭控制台(a)图4
DAVINCIXI：用于跨学科使用的上一代机器人系统的控制台(a)采用3D-HD视频技术的在线视图，所有仪器均为7DOF。四臂系统，望远镜可以通过每个端口接入。OR-table(Trumpf-Medical)无需脱离机器人即可移动
机器人主从系统的发展不仅限于腹腔镜检查（表1）。还为神经外科、NOTES、介入放射学、心脏病学和内分泌学开发了几种机器人设备[25,26]。
2008年，Desai描述了一种使用Sensei-Magellan系统（HansenMedical，MountainView，USA）的机器人柔性输尿管镜检查，该系统专为心脏病学和血管造影而设计[3]。它提供了一个带有椅子、扶手和操纵杆的开放式控制台，以控制插入导管的运动。外科医生控制透视和内窥镜图像的两个屏幕（图5a）。电子机架包含计算机硬件、电源和视频分配单元。图5
Sensei-Magellan系统（HansenMedical，山景城，美国）：（a）设计用于血管造影和经血管心脏病干预的主从系统，（b）安装在手术台上的机械臂，（c）带有Joy-的开放式控制台在机器人柔性输尿管镜检查过程中粘贴模拟内窥镜和透视图像。控制台上的操纵杆控制内护套的偏转和旋转机器人柔性导管系统（操纵器）由外护套（14/12F）和内导管引导件（12/10F）组成（图5b）。对于机器人FURS，将7.5F光纤柔性输尿管镜插入并固定在内部导管引导器中。因此，导管系统的远程操作操纵输尿管镜的尖端。外鞘定位在输尿管盆腔交界处，以稳定收集系统内的内导引装置的导航（图5c）。在该系统中，输尿管镜只能被动操作，这被证明是一个问题（表3）。接连，该项目在前18名治疗患者后中止[4]。表3Sensei、Roboflex和Monarch的人体工程学特性比较
Table3ComparisonofergonomicfeaturesofSensei,Roboflex,andMonarch
2018年3月，MonarchPlatform用于机器人支气管镜检查的临床案例[29]。该系统利用常见的内窥镜检查程序将柔性机器人插入肺部难以到达的位置（表1和表3）。接受过该系统培训的医生在3D模型的帮助下使用视频游戏式控制器在内部导航（图6a）。与Sensei-Magellan系统一样，该技术基于使用两个机械臂（一个用于外部，一个用于内窥镜）对外部管的机器人控制，也用于推进和缩回内窥镜。然而，Monarch平台还使灵活范围的额外运动能够到达支气管系统的小远端分支（图6b）。集成了灌溉系统。该设备的另一个主要特点是集成了CT成像来指导活检。该设备经FDA批准用于支气管镜检查。2019年，制造商Auris被强生公司收购[30]。图6
Monarch(AurisHealth,RedwoodCity,CA,UnitedStates)：(a)用于支气管镜检查的柔性内窥镜机器人。用于控制内外护套的两臂系统。用于经皮进入的可选第三臂，（b）机器人的运动由手持键盘控制，如电脑游戏，（c）该设备与一次性机器人输尿管镜的实验性使用同年，Desai首次展示了Monarch系统在机器人输尿管镜检查中的临床使用视频，该视频使用了专为Monarch系统设计的一次性输尿管镜[29]（图6c）。
ELMED（土耳其安卡拉）自2010年以来一直致力于开发一款专为FURS设计的机器人[5]。RoboflexAvicenna不断开发用于提供所有必要功能的柔性输尿管镜检查[6]。该原型包括一个带有集成平面屏幕的小型控制台和两个用于移动内窥镜的操纵杆（图7a），由机械臂（机械手）的手柄握住。这一基本设计没有改变，但在进一步的开发过程中取得了一些重大改进，包括功能屏幕的尺寸和设计，控制内窥镜旋转和偏转的操纵杆设计，内窥镜偏转的微调，以及机械手的旋转范围（表3）。实际上，RoboflexAvicenna是唯一一款专门为FURS/RIRS[15]开发的机器人。该设备自2013年起获得CE标志，正在等待FDA的批准。图7
AvicennaRoboflex系统（ELMED，安卡拉，土耳其）：(a)带有非人体工程学手柄和小屏幕的原型，(b)开放式控制台，带有用于旋转和插入/缩回的复杂左手操纵杆和微调右手轮偏转。用于激光激活、冲洗和运动微调的触摸屏功能，(c)带有数字柔性输尿管镜（FlexXC，KarlStorz，德国图特林根）手柄的机械臂固定在主板和柔性部分在进入通路鞘之前由一个或两个稳定器支撑，（d）更换主板（即使用一次性装置时），（e）用于激活激光脚踏板的气动装置，（f)机器人辅助铥激光消融上尿路尿路上皮癌（单肾）的内窥镜图像。
AvicennaRoboflex的临床环境和经验
讨论
AvicennaRoboflex专为FURS/RIRS开发。对于机器人辅助的柔性输尿管镜检查，特定的技术特征非常重要，例如数字内窥镜的尖端视频技术、内窥镜的简单操作以及激光和透视的激活。Roboflex通过对手持件运动的数字控制来使用内窥镜的机械功能。这样的系统需要是通用的。可更换的主板可以使用不同类型的数字输尿管镜，包括一次性设备（图3b）。也可以使用任何钬-YAG-激光碎石机，并且激光控制装置采用任何激光光纤。这一概念的主要优势在于可以立即实施柔性输尿管镜的所有新发展，包括视频技术、力学或工作通道。特别是输尿管镜导航的两个操纵杆在开发阶段得到了显着改进。任何必要的运动（插入、缩回、旋转、偏转）都可以根据临床情况进行微调。旋转范围（每个方向210°=420°）超出了经典FURS期间的人工手动能力（最大120°）。在机器人辅助偏转过程中，使用轮子移动10°会导致尖端偏转3°，而手动使用同一内窥镜的拇指会导致60°偏转。
次优的人体工程学可能是FURS性能不完善的原因之一，主要是在复杂的情况下，导致需要第二次治疗和内窥镜的频繁维修。凯里等人报告称，在新的柔性输尿管镜初次修复之前，一个三级中心使用了40-48次，损坏率为8.1%。维修的主要原因是错误的激光发射(36%)和过大的扭矩(28%)。从理论上讲，Roboflex中包含的功能，例如使用记忆功能仅将激光光纤插入示波器的直线位置、激光光纤的步进电动推进和力控制（最大1N/mm2)范围的偏转应该有助于延长输尿管镜的使用寿命。然而，该设备在实际场景中的使用表明了内窥镜破损的各种因素，例如在消毒和清洁仪器过程中处理不当或芯片技术故障。并非所有这些都可以通过使用机器人来避免。此外，卫生安全标准变得更加严格。不再允许使用Cidex灭菌。因此，工作通道的最小泄漏可能需要对示波器进行完整的维修更换。另一方面，Roboflex被证明在临床路径中非常稳健，在500多个病例后只需更换一次主板。
结论
尽管应用越来越多，但FURS可能代表一种具有挑战性的技术，尤其是在复杂的情况下。已经开发和测试了机器人系统。AvicennaRoboflex为机器人FURS提供了一个合适、安全且坚固的平台，显着改善了人体工程学。然而，未来的研究对于评估机器人在上尿道内窥镜手术中的最终作用是必要的。
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