单孔、多孔、经自然腔道：手术机器人构型之争

文章来源：MedRobot

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在某些宣传中，单孔腔镜手术机器人被称为多孔的“进阶版”、未来的趋势。但真的是这样吗？

从工程角度看，这两者不是同一条道路上的前后两站，也谈不上谁替代谁。而是面对同一个约束条件时形成的两种不同解法。

约束条件只有一个：要在患者体内建立一个可用的操作三角，自由度必须从某个地方获得。

多孔把自由度花在体外，单孔把自由度花在体内。理解了这一点，构型之争中的大多数现象都能得到解释。（本文不讨论临床术式和循证医学，只看构型的技术原理。）

# 三角化，是被交换了

在多孔构型下，器械从腹壁不同位置进入，并从不同方向汇聚到目标。

牵拉方向与切割方向可以接近正交，组织张力更容易建立，视野与器械之间也能形成相对稳定的夹角。

这个操作三角由体外的布孔间距和机械臂摆位提供。换句话说，它是由几何条件直接提供的。在单孔构型下，所有器械都从同一个通道进入。器械进入通道时近乎平行，左右器械还需要在通道处交叉。

此时，操作三角不会自然出现，只能依靠器械进入体内后主动弯曲，重新建立三角关系。代价也随之出现，而且通常成组出现：

• 器械的弯曲段会占用体内空间，因此需要一个最小可用腔隙。

• 器械在弯曲状态下抵抗侧向载荷的能力下降，牵拉厚重组织时力量会受到限制。

• 通道内的多根器械彼此靠近，一根器械运动时，会影响另一根器械的可达范围。

所以，单孔真正的门槛是“用体内空间换取体外空间”这笔交易是否划算。

# 多孔的痛点在体外，单孔的痛点在体内

两种构型的失败模式完全不同，值得分开理解。

多孔的典型困境是外部打架。

多孔系统的体内空间通常相对充足，主要矛盾集中在患者体外：机械臂之间的实体包络发生碰撞，机械臂与患者身体或麻醉设备相互干涉，或者某条机械臂接近关节限位。

这些问题的根源，几乎都与布孔间距和机械臂的初始摆位有关。

也就是说，多孔机器人手术的操作质量，在切开之前就已经决定了一大部分。

单孔的典型困境，则是内部打架+力量不足。

单孔系统在体外通常只有一条机械臂，机械臂之间几乎不存在碰撞问题。但矛盾会全部转移到体内。

弯曲段的最小曲率半径，决定器械能否在狭小腔隙中建立可用的操作三角。

通道内器械之间的相互干涉，会限制不同器械的独立运动。

器械弯曲后的结构刚度，则决定它能够施加多大的牵拉力。

由此可以得到一个直接推论：

遇到肥胖患者厚重的脂肪、体积较大的前列腺，或者需要持续大力牵拉的操作场景时，单孔构型的劣势会被放大。

这与切口是否美观无关，而是由器械的结构刚度决定的。

# 决定构型的第一个问题，是腔隙有多大

把前面两部分放在一起，可以得到一种比“哪种构型更先进”更有用的判断方式：

比较目标腔隙的可用体积，与器械建立操作三角所需的最小体积。

• 如果目标腔隙远大于器械建立三角所需的空间，多孔构型的稳定性更有优势。

• 如果目标腔隙与建立三角所需的最小空间相近，单孔构型的通道优势才可能真正体现出来。

按照这个标准，可以观察几类泌尿外科常见手术场景。

经腹膜外与经膀胱入路的前列腺切除

这类术式的操作腔隙较小、相对封闭，而且大致朝向一个主要方向。

多孔构型在这类腔隙中容易出现机械臂相互限制、器械可达范围被压缩等情况。减少通道，并依靠器械在体内成角的思路，反而可能与腔隙形态更加匹配。

国内已经发布《经膀胱入路机器人辅助根治性前列腺切除术中国专家共识（2021版）》。其中关于腔隙建立与器械配置的描述，可以作为从解剖角度理解这种匹配关系的参考。

肾部分切除

这类手术需要较大的牵拉力，同时需要在缺血时间内完成快速、可靠的缝合。

它对器械刚度和力量的要求，通常高于对通道数量的要求。因此，多孔构型提供的稳定性在这类手术中具有实际价值。

肾盂成形与上尿路重建

这类手术的操作腔隙处于中等水平，操作以精细缝合为主，持续大力牵拉的需求相对较少。

从构型角度看，单孔和多孔都可能成立，最终选择更多取决于团队熟悉度，而不是明确的物理边界。需要强调的是，以上内容是构型层面的一般关系，不是具体术式推荐。病例选择仍应依据本单位条件、术者经验以及相关指南和专家共识。

# 经自然腔道，另一条路线

经尿道、经膀胱等不经过腹壁切口的路径，常被当作单孔构型的一个变体，但它在工程上属于相对独立的一类。

原因在于，它的约束顺序完全不同。

腔镜手术机器人的第一约束通常是切口位置，而经自然腔道平台的第一约束是通道直径。这个直径不是术者能够自由选择的，而是由患者的解剖结构决定的。器械必须先做到足够细，才能继续讨论是否可弯、是否可控、是否能够承受足够的负载。

此外，许多自然腔道路径没有稳定气腹提供的操作空间，需要系统另行建立并维持工作腔隙。这些约束叠加后，使经自然腔道平台在机械结构、配套器械和控制方式上，与传统腔镜机器人存在较大差异。在监管分类和产品形态上，它也可能形成相对独立的类别。

因此，把经自然腔道平台理解为“另一条技术路线”，而不是“腔镜机器人的一种操作模式”，更接近工程事实。

# 构型是匹配而非排序

回到最初那个默认判断：单孔比多孔更先进。从前面的分析看，这种简单排序并不成立。

三种构型的差别，在于自由度主要被配置在体外、配置在体内，还是直接受到解剖通道直径的限制。每一种自由度分配方式，都会带来一组相互关联的收益与代价，没有一种构型能够在所有维度上占优。

真正有意义的问题是：

• 这台手术的目标腔隙有多大？

• 操作需要多大的牵拉力？

• 减少切口带来的收益，在这位患者身上有多大价值？

这三个问题的答案决定构型选择，而且不同手术、不同患者的答案可能完全不同。

# 本期科技备忘

多孔、单孔、经自然腔道，你有什么想法？欢迎在评论区留下你的判断。MedRobot会挑出最典型的问题，在后续文章中作答。

对手术机器人感兴趣，来MedRobot找答案。

本文为中性技术描述，文中构型与术式的对应关系属于一般性工程分析。具体病例选择请依据本单位规范及相关指南和专家共识。参考文献：《经膀胱入路机器人辅助根治性前列腺切除术中国专家共识（2021版）》，中国经膀胱入路机器人辅助根治性前列腺切除术专家协作组。