所有研究都能够证明在临床场景中使用 Avicenna Roboflex™ 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。

  目的：最近开发的机器人设备能显着弥补输尿管软镜 (FURS) 和逆行肾内手术 (RIRS) 的人体工程学缺陷。我们想更新当前的发展。材料和方法：根据自己经验和 Medline/Pubmed 研究，评估机器人辅助 FURS 的当前作用。文献中有四项研究（1 次使用 Sensei-Magellan 系统，3 次使用 Avicenna Roboflex™）。Sensei-Magellan 系统不再用于 FURS。2b)。最近，已经介绍了 Monarch 系统的首次实验性试验。结果：Avicenna Roboflex™ 是目前唯一可用的系统。它由外科医生控制台和内窥镜机械手组成。控制台提供一个带扶手的可调节座椅和两个操纵内窥镜的操纵杆：右轮可实现类似于任何标准输尿管肾镜手柄的偏转。左操纵杆允许旋转以及前进和缩回范围。旋转和前进的速度能在控制台的屏幕上进行调节。该设备在过去 3 年中经历了多项技术改进。使用 Avicenna Roboflex™ 的所有临床研究（2 次第 2 期、1 次第 3 期）都证明了该设备的安全性和有效性，为外科医生提供了显着改善的人体工程学（IDEAL 阶段）。在最大系列（N = 266) 需要 4:30 分钟准备机器人（范围 3-8 分钟）；对接时间为 4 分钟（范围 1-29 分钟）。识别结石的控制台时间为 4 分钟（范围 1-12 分钟）；总操作时间为 96 分钟（范围 58-193 分钟），包括 65（16-174）分钟的控制台时间。245 名患者 (92%) 进行了激光碎石术，112 名 (42%) 患者需要用 N-gage-basket 提取较大的碎片。我们遇到一例需要在重症监护室接受治疗的尿毒症 (Clavien 3a) 病例。只有两起需要转换为经典 FURS 的技术故障案例。此外，我们还将使用该设备来消融上尿路上皮癌。

  结论：所有研究都能够证明在临床场景中使用 Avicenna Roboflex™ 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，也对主从系统来进行了测试[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一直在改进而一直在改进的泌尿外科设备 。___

  然而，FURS 和 RIRS 受到内窥镜操作的流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，甚至有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）。

  在本章中，我们将着重关注机器人辅助上尿路手术的实际发展，包括视频内窥镜检查、内窥镜设备和术中导航的最新发展。

  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。

  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）。

  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（Computer motion Inc.，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 最令人印象非常深刻的演示代表了 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（Intuitive Surgical，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D-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，该公司推出了加强完善的系统，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

  DA VINCI XI：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 DOF。四臂系统，望远镜能够最终靠每个端口接入。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（Hansen Medical，Mountain View，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（Hansen Medical，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 3 Sensei™、Roboflex™ 和 Monarch™ 的人体工程学特性比较

  2018 年 3 月，Monarch Platform 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征是集成了 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 (Auris Health, Redwood City, CA, United States)：(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 系统模块设计的一次性输尿管镜 [ 29 ]（图 6c ）。

  ELMED（土耳其安卡拉）自 2010 年以来始终致力于开发一款专为 FURS 设计的机器人 [5]。Roboflex Avicenna 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，Roboflex Avicenna 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

  Avicenna Roboflex 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（Flex XC，Karl Storz，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。

  该机器人提供了一个开放式控制台和柔性输尿管镜的操纵器。机械手使用自己的机械装置驱动柔性输尿管镜（图7b）。为此目的，内窥镜的手持件必须直接连接到特别设计的机械手主板上（图7c）。微型电机移动手柄的转向杆，以在多个运动范围内进行偏转。机械臂可实现输尿管镜的双边旋转、推进和缩回。此外，机器人手臂的高度能够准确的通过患者的体型做调整。实际上，有五个可更换的母板（图7d) 可用于三个柔性数字输尿管镜（Karl Storz Flex X2；Olympus URF-V2；Wolf Cobra/Viper digital）和两个一次性设备（LithoVue、Boston Scientific、Pusen、Pusen Medical）。 机械臂的所有功能都在控制台上控制，提供一个带有两个扶手和两个集成脚踏板的集成可调节座椅，用于激活透视和通过气动踏板控制器启用的激光碎石机（图7e ））。控制台上的控制面板由触摸屏功能使用。集成的高清显示器显示内窥镜图像和有关输尿管镜在收集系统中的位置的所有信息。导航柔性内窥镜的所有主要操作都可以在控制面板上进行微调，例如 150 毫米范围内的水平移动（= 内窥镜的插入/缩回）、双边旋转（每侧 220°）和偏转范围（每侧 262°）。为此，左手控制专门开发的操纵杆，而右手使用轮子进行偏转。内窥镜导航的所有参数都显示在控制面板和高清屏幕上。偏转能够准确的通过欧洲或美国设置做调整。此外，

  在手术过程中，机器人手臂被无菌塑料布覆盖，该布布与患者麻醉平行完成。我们已标准化了我们的技术，通常使用带有亲水涂层的 12/14F 通路鞘（35–45–55 cm；Flexor parallel，Cook-Medical，Daniels Way，USA），能够放置安全导丝（Expert Nitinol 丝 0.35i × 150 厘米，IMP，德国卡尔斯鲁厄）平行于鞘管。通路鞘的位置应在 UPJ 下方 1 cm，以使输尿管镜有充足的灵活性。通过激活每个外科医生的记忆设置来安排座椅和扶手的位置后，将输尿管镜手动插入通路鞘并由一个或两个稳定器固定（图7c）。机械手的最终放置取决于结石的一侧和患者的体型。然后机械手的制动器被锁定。 内窥镜放置在通路鞘的远端，水平值为 50 mm。短期数字透视用于确定结石和器械的实际定位。内窥镜到达肾盂后，应该要依据肾轴旋转内窥镜。然后，对整个收集系统来进行系统检查。当看到结石时，需要将内窥镜缩回并稍微拉直（70°），以确保激光纤维的安全插入。可选地，Roboflex™ 提供记忆功能，一旦插入激光光纤并在内窥镜下观察尖端，就可以将范围引导到之前的位置。但是，随着经验的增加，没有必要使用此功能。 基本上，能够正常的使用任何钬-YAG 激光器，但我们强烈推荐一种激光器，它允许在低能级上应用更高频率，例如 Lumenis Pulse 120（Lumenis，Yokneam，Israel）或 Sphinx Jr.（LISA 激光器产品，德国卡特伦堡）配备足够的小口径激光光纤（200-270 μ 光纤；Slimline™、Rigifib™）。激光诱导碎石术的启动优选地旨在通过激光纤维的尖端在毫米范围内的曲折状运动分别“撒粉”石头（0.5J，15Hz）。较小的纤维尺寸允许范围充分弯曲，而不会降低石粉分别碎裂的功效（1.2 J，10 Hz）。一旦碎片化进行， 如有必要，可引入无尖端的篮子或其他类似镊子的设备（即 Ngage™、Cook）以取出碎片。在这里，控制台的外科医生与床边的助手分开是非常有帮助的。一旦碎片被夹住，内窥镜就会被驱回。在此，内窥镜尖端沿水平轴的位置的数值演示非常有助于预测碎片何时到达通路鞘的远端。当碎片被拉入鞘管时，助手将输尿管镜与远端稳定器断开并取出结石。治疗的终点表示基于内窥镜检查的无结石状态，分别剩余的石屑或小于 2 毫米的碎片。然后，在内窥镜检查下取出通路鞘并放置双 J 型支架。我们通常会用一根绳子将支架固定在 Foley 导管上，以便在第二天早上取出。 我们也有低风险上尿路上皮癌腔内铥激光消融的初步经验（图7f）。这可以主要通过经输尿管途径或使用经皮通路来实现。

  该设备的临床引入是根据外科创新阶段的 IDEAL 系统（想法、开发、评估、评估、长期研究）完成的 [6]。在安卡拉对原型进行的首次研究能够证明该设备的安全性 [5]。下一步代表了一项有监督的多中心研究，其中七名经验丰富的外科医生在一项观察性研究中治疗了 81 名肾结石患者（平均年龄 42 岁，范围 6-68）（平均体积 1296 +/- 544，范围 432-3100 mm 3） （理想阶段 2）由泌尿科医师 (RS) 监督，参与该设备的开发和临床引入。在这项研究中，Roboflex™ 对人体工程学的积极影响可以通过使用经过验证的问卷来验证 [6]。 在两个欧洲中心（安卡拉、海尔布隆）的多中心 II 期研究中评估了该设备在现实生活场景中的功效，该研究收集了 266 名患者的数据（表4）。我们可以再次证明系统的安全性和有效性，但当然将我们的结果与机器人的初始研究对接时间进行比较更长（4 对 1 分钟），而可视化石头的时间相似（4 对 3.7 分钟） ）。根据较大的结石体积（1620 对 1300 mm 3），控制台时间更长（96 对 53 分钟）。此外，我们能够证明我们可以安全和成功地应用灵活 URS 的所有现代技术和协议，例如激光除尘、使用爆米花/按摩浴缸效应以及提取更大的碎片 [15]。在这种情况下，Avicenna Roboflex™ 被证明是稳健的，只有两个需要转换为经典 FURS 的技术故障案例。可以显着减少外科医生的辐射暴露。总之，我们能够轻松地将设备集成到我们的日常生活中，现在由五位外科医生完成了 500 多个成功案例。 表 4 机器人输尿管软镜临床研究比较

  最近，Geavlete 等人。[32] 对 132 名患者进行了比较机器人辅助与经典 FURS 的第 3 阶段研究。治疗时间（51 对 50 分钟）和碎裂时间（37 对 39 分钟）相似，但无结石率（92.4% 对 89.4%）有利于机器人方法（表4）。

  在过去的 30 年中，机器人辅助手术在泌尿外科腹腔镜手术中获得了既定且不可逆转的作用 [25]。机器人主从系统的使用不仅限于腹腔镜手术。有来自胃肠病学、心脏病学、介入放射学、神经外科和泌尿外科的例子（[ 26、27、28 ]，表1 ）。 在泌尿外科的第一个临床应用中，尝试修改为心血管介入而设计的 Sensei-Magellan 系统（美国汉森），以执行机器人辅助的柔性输尿管肾镜检查 [3,4]。在该系统中，外科医生坐在开放式控制台前，通过操纵杆操纵通常用于经血管心内介入的可转向软管（图2a ））。远程操纵系统（Omega X，Force Dimension，Nyon，Switzerland）操纵设备的外护套和内护套。要操作柔性输尿管镜，必须将器械尖端粘在内部导板上。这意味着输尿管镜只能被动操作，不使用其自身的偏转机制。这样的系统对于经血管机器人心房颤动消融或任何基于导管的血管造影程序可能非常有用，但事实证明它对于 FURS 是不够的。 新的 Monarch™ 系统（Auris，美国）最近得到了大力推动。它是为支气管镜检查而开发的，但该公司在不久的将来也看到了其他柔性内窥镜（即 FURS/RIRS）的应用 [31]。有趣的是，该设备似乎基于 Sensei-Magellan™ 等一些原理工作，而无需使用支气管镜的机制。唯一的区别是外科医生不使用操纵杆，而是通过类似于电脑游戏的手持键盘来控制设备。这两个臂有一个集成的电缆驱动系统，带有类似于达芬奇装置的小轮子，这使得内护套或外护套的尖端能够灵活移动。臂的逼近导致内护套的推进。没有集成特定功能（即激光纤维的移动和激活）。因此，制造商开发了一种特殊的一次性输尿管镜，用于机器人辅助输尿管软镜检查（表4）。

  Avicenna Roboflex 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。

  引入手术机器人主要是为了改善微创手术的人机工程学。这可以缩短程序的学习曲线，但也可以提高程序的质量和结果。三分之一的泌尿科医生报告了经典 FURS [12,13] 期间的手手腕和其他人体工程学问题，最近发布的比较经典与机器人辅助 FURS [6] 的验证问卷反映了这一点。Avicenna Roboflex™ 提供了一个合适的平台，显着改善了人体工程学（表4）。 仅在培训模型中进行简短介绍后，与已发表的经典 FURS 系列相比，所有七位外科医生都能够在合理的时间范围内安全地执行机器人辅助 FURS [33,34]。同样在涉及更多外科医生的第二项研究中，学习曲线很短（最多五个案例）。当然，与腹腔镜根治性前列腺切除术相比，逆行肾内手术不太复杂，特别是在小结石的情况下，可以使用镍钛合金篮取出。另一方面，该设备的引入为外科医生提供了一个安全且不疲惫的环境。基于此，我们能够将 FURS/RIRS 的适应症扩大到较大的肾内结石，从而减少体外冲击波碎石术和经皮肾镜取石术 [15]。这也意味着患者和外科医生的辐射暴露量显着减少 。

  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 1 N/mm 2) 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。并非所有这些都能够最终靠使用机器人来避免。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。

  显然，一直有人批评将机器人用于 FURS。这涉及不必要的成本、机器人炒作和设备的最终功效问题 。很明显，机器人的主要优势是促进结石的分解和提取，而在经典的 FURS 期间，大多数人机工程学限制都存在（表2）。因此，毫不奇怪，最近一项使用简单模型进行内窥镜导航的体外研究可以证明两种技术之间没有显着差异 [39]。该设备的一个可能限制可能是缺乏触觉反馈。与个人会使用达芬奇机器人的经验类似，在机器人 FURS 的性能过程中，缺乏触觉反馈并不是问题，这主要是基于所用数字内窥镜的卓越图像质量。然而，与经典的 FURS 类似，一定要遵循某些准则：（1）我们提议将导丝平行于鞘管放置，（2）输尿管镜在进入收集系统时不应预装激光纤维， (3) 通路鞘应放置在 UPJ 下方 1 cm 处。外科医生可以每时每刻在屏幕或控制台上观察内窥镜偏转的方向和角度。这必须与内窥镜图像一致，以最大限度地减少对粘膜和/或器械造成损害的风险。 与所有手术机器人一样，也有关于成本的讨论。机器人系统可能的财务收入包括内窥镜的更长耐用性、更短的操作时间、更少的二次程序。实际上，像达芬奇系统这样的患者并没有对根治性前列腺切除术的需求。应考虑外科医生的人体工程学优势和减少的辐射暴露，但与其他机器人系统类似，没有经济利益。另一方面，与达芬奇不同的是，Avicenna Roboflex 代表了一次投资，而不会导致进一步的成本（即仪器成本）。与 PCNL 相关的 FURS/RIRS 的充分报销也可能有助于设备的分发。未来的研究必须更多地关注这些问题。

  尽管应用慢慢的变多，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。Avicenna Roboflex™ 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。