机器人发展论文（研究推荐6篇）
机器人发展论文（研究推荐 6篇）
机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。历史上最早的机器人见于隋炀帝命工匠按
照柳�\形象所营造的木偶机器人，施有机关，有坐、起、拜、伏等能力。下面我们就为大家
介绍一些关于机器人发展论文范文，一起来探讨一下关于机器人发展这个课题。
机器人发展论文范文第一篇：机器人心脏外科手术的发展历史和现状
摘要：机器人手术是一种新兴的微创手术方式，其优势在于更小的创口、更少的疼痛、更
短的住院时间、更快的恢复速度及更好的美容效果。目前，机器人心脏手术已经广泛应用于各
类心脏疾病的治疗，包括先天性心脏病、心脏瓣膜病、冠心病和心脏肿瘤等，在心脏手术领域
已取得了长足的发展，但临床应用落后于其他外科机器人手术，在未来仍有较大的发展空间。
关键词：机器人手术系统；心脏手术；微创外科；
Abstract:Robotic cardiac surgery is a new minimally invasive approach to heart surgery, which
has advantages of smaller scar, less pain, shorter hospital stay, faster recovery and better aesthetics.
Nowadays, robotic cardiac surgery has been applied into variety of cardiac diseases, including
congenital heart disease, valvular heart disease, coronary heart disease and cardiac tumor, et al. But the
development of robotic surgery to heart falls behind other robotic surgeries for now, and there is still a
long way to go in the future.
Keyword:Robotic surgery system; Cardiac surgery; Minimally invasive surgery;
1 全球首例机器人心脏外科手术
1998 年5月7日，全球首台机器人手术，也是首台机器人心脏手术由 Carpentier A 实施[1].
该手术采用的是达芬奇机器人系统的原型机。Carpentier A 和Loulmet D 于1997 年8月~1998 年
4月利用动物和尸体进行了必要的实验和培训，并且通过了伦理委员会批准。手术为房间隔瘤
切除和房缺自体心包补片修补。患者女，52 岁，2月前因中风接受检查，诊断为房间隔缺损和
房间隔瘤，分别为 3cm×2cm 和1cm.手术采用右乳房下小切口和部分右胸骨切开，胸部切口大
小为 6cm×4cm,3 个机械臂经该切口入胸，进入手术部位（心包和右心房）。该手术房缺修补时
长2h,主动脉阻断时间为 3h,总时长 8h,失血 480ml.患者于术后 8d 顺利出院。
2 各地区机器人心脏外科手术的起步
2.1 北美机器人心脏外科手术的起步
北美第 1例达芬奇机器人辅助下二尖瓣成形术于 2000 年5月由 Chitwood 团队[2]实施成
功。该团队后续陆续开展了 20 例机器人辅助下二尖瓣成形术，手术预后较好。该研究也成为
美国FDA 一期临床实验的一部分，推动了二期临床实验的开展。二期实验包含了10 个中心
112 例患者，通过达芬奇机器人完成了不同类型的二尖瓣成形术，其中 0例死亡。随访结果显
示，术后 1个月，轻度或轻度以上反流患者占8%,仅有5%的患者因为反流问题需要再次手术，
而其他无反流或轻微反流患者占92%[3].
根据以上临床实验结果，美国FDA 于2002 年批准达芬奇机器人手术系统用于二尖瓣成形
手术，自此北美机器人心脏手术得以推广应用。
2.2 亚洲机器人心脏外科手术的起步
2005 年7月，韩国卫生和福利部批准达芬奇机器人为医疗器械，韩国延世大学Severance
医院开始在韩国开展机器人手术[4].2007 年1月15 日中国大陆首例全机器人房间隔缺损修补术
在解放军总医院完成[5].2009 年11 月达芬奇机器人获得日本厚生劳务省（Ministry of
Health,Labor,and Welfare,MHLW）批准[6].
3 不同疾病机器人心脏外科手术的开展
3.1 二尖瓣修复手术
2006 年美国宾夕法尼亚大学对 39 例患者进行了单中心非随机临床试验，结果表明机器人
手术较传统开胸术式具有更短的住院时间（7.1d Vs10.6d,P=0.04）[7].2008 年美国Chitwood W
R等[8]报道了共计 300 例单中心非随机临床实验结果，即刻修复后超声心动图显示无或轻微反
流者292 例（97.4%），轻度反流者5例（1.6%），中度反流者3例（1%），无重度患者。平
均住院时间为（5.2±4.2）d,累计有16 例（5.3%）患者需要再次手术。Mihaljevic T 等[9]比较机
器人手术（261 例）与全胸骨切开（114 例）、部分胸骨切开术（270 例）、和右前外侧小切口
开胸术（114 例）进行的二尖瓣修复术。在体外循环时间上，机器人手术比全胸骨切开术长
42min,比部分胸骨切开术长 39min,比前外侧小切口开胸术长 11min（P<0.0001）。在住院时间
上，机器人手术最短，中位数为4.2d,比其他 3种开胸手术分别短 1.0d、1.6d 和0.9d.3 种手术方
式均无院内死亡。机器人手术组心房颤动和胸腔积液发生率最低。
2018 年Hawkins R B 等[10]进行了一项二尖瓣手术的多中心研究（2 351 例），分为机器人
手术组（n=372）、微创手术组（n=576）和常规胸骨切开术组（n=1352）。结果表明，机器人
组和微创手术组的二尖瓣修复率较高（91%），常规胸骨切开术组较低（76%,P<0.0001）。常
规胸骨切开术组时间为 224min,微创手术为 222min,机器人手术为 180min（P<0.0001）。住院时
间方面，机器人手术比传统常规胸骨切开术住院时间减少约1d.然而，相对于微创手术组，机
器人手术组具有更高的输血率（15%Vs5%,P<0.0001）、心房颤动率（26%Vs 18%,P=0.01），
平均住院时间延长1d（P=0.02）。同时，该研究发现，机器人手术具有更长的主动脉阻断时
间、体外循环时间和手术室时间。
综上所述，机器人二尖瓣修复同其他手术途径的手术效果相似，可作为标准术式。
3.2 先天性心脏病
2001 年，Torracca L 等[11]报道了6例机器人房间隔缺损修补术，平均 CPB 时间
（106±22）min,主动脉阻断时间（67±13）min.2003 年，Argenziano M[12]报道了17 例机器人
辅助心脏手术，包括 12 例房间隔缺损修补术和 5例动脉导管未闭封堵术，其阻断时间中位数
为32min,体外循环时间中位数为122min,ICU 时间中位数为20h.2005 年，波士顿儿童医院[13]报
道了从2002~2004 年使用达芬奇机器人手术系统进行的动脉导管未闭结扎术9例。所有患者于
手术室内成功拔管，动脉导管未闭和血管环患者平均术后住院时间分别为 1d 和2.2d.2010
年，GAO C Q 等[14]报道了20 例全机器人下室间隔缺损修补术，平均体外循环时间为
（94.3±26.3）min,主动脉阻断时间（39.1±12.9）min,平均手术时间为（225.0±34.8）min.同
年，GAO C Q 等[15]也首次报道了24 例不停跳全机器人辅助下房间隔缺损修补术，其平均体
外循环时间为（65.6±17.7）min,平均手术时间为（98.5±19.3）min,手术全部取得成功，且无患
者需要输红细胞，ICU 时间为（0.5~1）d,住院时间为（4~5）d.
3.3 冠状动脉旁路移植术
1998 年，Loulmet D 等[16]使用第一代达芬奇手术系统首次报道了机器人手术系统实行
CABG 的研究。其中包括 2例机器人获取乳内动脉和 2例全机器人冠状动脉旁路移植术（全程
TECAB）。2005 年，Srivastava S 等[17]报道的150 例机器人辅助下冠状动脉旁路移植手术所有
病例中，无心肌梗死、卒中、切口感染等，无死亡，4例因出血再次开胸，平均住院时间 3.6d.
术后 3个月对55 例行 CTA 检查，未见桥血管狭窄。2006 年Argenziano M 等[18]报道一项多中
心临床试验，共有13 个中心 98 例前降支搭桥术入选，85 例成功接受手术，5例术中改为正中
开胸。患者平均体外循环时间（117±44）min,主动脉阻断时间（71±26）min,住院时间
（5.1±3.4）d,3 个月时无须二次再血管化治疗的比例为 91%,该结果同时也为美国FDA 批准达芬
奇机器人应用于冠脉搭桥术提供重要依据。2013 年Bonaros N 等[19]报道了两个中心 500 例机
器人辅助下冠脉搭桥术（包括 334 例单支，150 例双支，15 例三支以及1例四支），手术平均
时间为 305min,体外循环时间为 98min,主动脉阻断时间为 73min.其中 80%手术取得成功，无须
再次手术或者术中转换为大切口。在住院时间方面，Lee J D 等[20]报道了两个不同中心的 541
例全机器人冠状动脉旁路移植术（Totally endoscopic coronary artery bypass grafting,TECAB）患
者的住院时间，住院时间的中位数为6d（2~54）d,平均 7.35d.2011 年高长青等[21]报道了12 例
应用达芬奇机器人系统行非体外循环冠状动脉旁路移植与支架置入"分站式杂交"手术治疗多支
冠状动脉病变的病例。全组无死亡和并发症。平均 ICU 时间 42 h,无心血管事件。平均引流量
80 ml.术后第 2d 即可下床活动。支架置入术后 3~5d 出院。
3.4 心脏肿瘤
2005 年Murphy D A 等[22]报道 3例机器人辅助下左房肿瘤切除，术中经右房-房间隔路径
进入左房或直接左房切口，肿瘤切除后利用自体心包片修补缺损的房间隔。Mohammed H 等
[23]于2012 年第一次报道了机器人辅助切除左心室黏液瘤，证实了机器人手术切除是治疗左心
室黏液瘤的一种可行的手术方式。同年，Schilling J 等[24]报道了17 例机器人辅助和 40 例非机
器人左房黏液瘤切除术，结果表明机器人手术的手术时间明显短于传统手术方式（2.7h Vs
3.5h），由此认为机器人手术系统用于心脏肿瘤的切除是安全的，可能是在特定的患者人群中
替代传统术式的一种可行方法。
3.5 其他手术类型
2004 年Derose J J 等[25]报道了13 例机器人辅助下心室电极植入术，其中有 6例曾接受过
冠脉搭桥术，所有患者无并发症，无手术失败。同年，Gerosa G 等[26]率先报道了机器人辅助
下治疗心房纤颤的病例。患者为 64 岁男性，阵发性房颤，采取了 3个1cm 大小的孔洞进行手
术，随访 3月，为窦性心律，无心律失常。2012 年Nifong L W 等[27]报道了86 例患者在接受
二尖瓣修复术的同时行"冷冻迷宫术",83 例患者无心房颤动，该研究结果表明机器人辅助的手术
方式可能是一种理想的心房颤动微创治疗手术方法。
4 机器人心脏外科手术的现状
据统计，截至 2021 年3月31 日，达芬奇手术机器人系统在全球共装机6 142 台。而在中
国，仅有218 台。这说明我国在手术机器人领域尚存在较大的发展空间。
目前，国内共有218 家中心开展了机器人手术，累计完成215 972 例机器人手术。其中，
全机器人心脏手术共计 2 876 例（截至 2021 年4月30 日），仅占 1.58%,且开展的种类非常有
限。这主要是因为机器人心脏手术仍存在较多的局限性：（1）局部与整体的矛盾：局部清
晰，但整体视野欠佳；（2）机械臂与胸壁范围的矛盾：限制了低龄低体重患者的使用；（3）
器械交换频繁，影响手术速度；（4）器械相对短缺，不能满足心脏手术的需要；（5）镜头起
雾、污染，影响操作；（6）单侧胸腔径路限制了手术拓展；（7）细微精细操作（缝合）需要
更长时间学习和培训。机器人手术系统也因此也面临着诸多困境，比如手术所覆盖的病种有
限、手术术式有待拓展、体外循环时间和主动脉阻断时间较长、费用较高、社会和行业认可度
有待提高、规模尚需扩大、有待多中心、大样本的随机对照研究进一步证实。
5 机器人手术的发展趋势
在设备的更新和进步上，Intuitive Surgical 公司于2014 年发布了机器人手术系统第四代产
品-Da Vinci Xi.新一代产品大幅改进了驱动结构，使得机械臂移动范围更灵活精准，可覆盖更
广的手术部位；与以往的12mm 内窥镜不同，采用了全新的 8mm 内窥镜，数字内窥镜更加轻
巧，使用激光定位并可自动计算机械臂的最佳手术姿态，画面成像更清晰，3D 立体感更准
确。触觉反馈是目前手术机器人普遍面临的问题，缺乏触觉反馈可能会导致手术操作的不适
应。澳大利亚的Herosurg 通过在机械臂上增加传感系统产生触觉反馈，并将触感反馈到医师的
手上，从而解决了这一问题。未来更新版本的机器人手术系统的研发，也将为机器人心脏手术
带来全新的进步。
华为联合中国联通福建分公司、福建医科大学孟超肝胆医院、中国人民解放军总医院、苏
州康多机器人有限公司等成功实施了 5G 远程外科手术动物实验，这也是世界首例 5G 远程外科
手术。在未来，5G 网络普及以后，远程医疗的实现或许成为可能，也是机器人手术的一个发
展方向。
人工智能（Artificial intelligence,AI）是未来的科技发展方向，或许未来会出现智能 AI 操
控机械臂进行自主手术，真正地解放了医师的双手。
6 总结
目前的机器人系统基本为美国生产，国内售价为两千多万元人民币一台，对患者和医院的
负担较重，同时其维护费用也较为高昂。中国自主研发的机器人系统或可改变这一现状。2014
摘要：
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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时间：2023-05-18
