作者：秦骜，苏新，李毅，张鸿祺，孙力泳，首都医科大学宣武医院神经外科

颅内血管吻合是一项技术复杂的手术操作，其术野狭小、景深有限，传统人工血管吻合可能引发严重的血管损伤及术后并发症。显微手术机器人可克服人手的生理限制(如震颤、操作疲劳等)，实现毫米级以上的高精度操作，受到外科医师的广泛关注。现有的显微手术机器人多由高分辨率成像系统、微型手术器械和专用控制算法等构成，可在显微镜或内窥镜引导下协助完成血管吻合的关键步骤，如缝合固定、残端修整等。

但目前对于应用显微手术机器人行颅内血管吻合的适应证尚无共识和指南推荐，其安全性和实用性研究尚缺乏系统梳理推荐。笔者总结了显微手术机器人在颅内血管吻合中应用的研究进展，以期为相关领域的研究者和临床医师提供参考。

1. 显微手术机器人

1. 1 定义和功能

显微手术机器人是一种专门用于手术辅助的机器人系统，在颅内血管吻合手术中，术者可在内窥镜或显微镜引导下利用末端配有手术器械的机械臂在颅内实现精准、微创且高效的血管吻合操作。与传统人工血管吻合相比，显微手术机器人可避免人手的生理性颤抖，扩大手术视野，执行长时间、高强度的精细操作，有助于提高手术质量，进而降低并发症的发生率。已有研究应用Symani 显微手术机器人为6 例行头皮游离皮瓣术患者进行了术中即刻血管吻合，6例患者吻合血管均通畅且未行人工补针。

1. 2 主要组成部分

显微手术机器人一般由主控制台、影像采集系统和机械臂3 部分组成。主控制台为可实施操作的人机交互界面，配备多自由度操纵手柄、高分辨率立体显示屏；影像采集系统可将高分辨率手术视频、图像传输至主控制台；机械臂为多关节串联式结构，可执行手术操作，其末端装配力传感器和摄像设备等。与显微手术机器人配套的手术器械则需根据操作具体需求个性化配备，如带有力反馈传感器的血管夹钳和探头等，以提高手术器械与目标血管的匹配程度，确保吻合质量。

2. 显微手术机器人应用于颅内血管吻合的技术要求

颅内血管吻合具有操作难度大、风险高、精度和稳定性要求高等特点，因此显微手术机器人应用于颅内血管吻合须满足以下几点关键技术要求。

(1)高分辨率图像采集和压缩编码技术，显微手术机器人系统需配备高性能的内窥镜或显微镜，同时需具备快速图像压缩编码能力，以降低控制信号的反应延迟；

(2)高精度运动控制和力反馈技术，颅内血管结构和分布特点要求应用于颅内血管吻合的显微手术机器人机械臂的定位精度需达到毫米级且运动平稳性好，并配备灵敏的力传感器，以实时感知手术器械的接触状态，为术者提供良好触觉反馈；

(3)智能化手术规划软件，智能化的手术规划工作站可通过多模态影像学图像融合、辅助手术路径设计等降低术者手术规划的难度；

(4)器械实时导航，全程、实时、可视化监测手术器械的操作深度有利于确保手术精准进行。

笔者将目前应用于颅内血管吻合的显微手术机器人分为3 种技术路线的4 种类型进行探讨：(1)将功能解耦至医师手持端的手持式显微手术机器人；(2)引入共享控制或局部自动化的协作式显微手术机器人和自动化显微手术机器人；(3)远程显微手术机器人。每种技术路线对上述技术要求各有侧重，亦面临不同的应用瓶颈。

3. 显微手术机器人在颅内血管吻合中的研究进展

3. 1 手持式显微手术机器人

手持式显微手术机器人是一种小型、便携的手术辅助工具，可由医师直接手持操控，通过手术器械上的微型传感器感知并增强术者手部操作意图，从而提高手术的灵活性和精准度。毫米级高密度表面肌电图与边缘计算芯片相结合可实现对术者微手势的毫秒级实时识别，为“肌肉-计算机接口”在手术器械中的集成应用提供了直接技术支撑。

Rusheen 等将传统千克级颅内立体定向框架缩减体积与重量，研发出长7. 7 cm、重55 g 的贴骨平台，采用该平台确定的靶点位置与实际颅内目标位置的偏差值≤1. 8 mm，其作为一种小型化的颅内定位装置，初步实践并探讨了手持式显微手术机器人小型化的可行性，但上述研究仅聚焦于基础技术研发与定位功能验证，手持式显微手术机器人在颅内血管吻合领域中的应用尚待进一步开发与技术突破。将“震颤抑制”硬件嵌入手持式显微手术机器人的配套器械，可避免对手术室基础设施的改造，其小巧灵活、应用便捷，且可保留术者对手术器械的直接控制感。

此类机器人对操作者的手眼协调能力和临床经验要求较高，且震颤抑制和运动放大的幅度有限，因此更适用于术野较为宽松的显微手术。随着新型驱动、传感和控制技术的不断进步，手持式显微手术机器人或可成为颅内血管吻合的有力工具。

3. 2 协作式显微手术机器人

协作式显微手术机器人是与术者共同完成手术的独立机械系统，相较于手持式机器人其可实现更高水平的人机协同。在控制方式上，手持式显微手术机器人通常由术者直接控制其全部动作，机器人本身不具备独立决策能力，而协作式显微手术机器人则采用共享控制模式，术者负责制定总体手术方法和决策，机器人根据传感信息和预设算法自主调整手术操作细节动作。在功能特点上，手持式显微手术机器人主要提供基本的操作增强，如震颤抑制和运动缩放，而协作式显微手术机器人则提供智能辅助，包括力反馈、视觉引导、安全约束等。

Jiang 等对微创手术机器人臂的人机交互方法进行了综述，其指出协作式系统通常集成了复杂的传感和控制技术，如模糊理论和强化学习等。Weber 等报道了全球首例应用协作式显微手术机器人辅助侧颅底显微外科人工耳蜗置入术，其涵盖的系统功能包括计算机辅助手术规划、精准立体定向图像引导、组织特性实时评估和多极神经监测，术后患者听力恢复，表明在侧颅底显微外科手术中应用协作式显微手术机器人具有一定的可行性。颅内血管吻合作为对操作精度、稳定性要求极高的显微手术，与侧颅底显微手术一样面临着操作空间狭小、受限及吻合口质量控制难度大等挑战，Weber 等研究为协作式显微手术机器人辅助解决上述临床问题提供了可借鉴的经验。

3. 3 自动化显微手术机器人

自动化显微手术机器人可通过整合机械臂运动缩放、震颤过滤、三维可视化等核心技术实现操作精度校准与实时反馈，有望突破人类手部生理震颤、操作疲劳及活动范围限制等生理局限，为颅内血管吻合、神经修复等术中关键操作提供可靠的技术支持。

一项研究应用自动化Symani 显微手术机器人对手指再植和手指血管损伤修复患者行手部血管吻合，结果显示，在直径< 0. 8 mm 的血管吻合方面，机器人组(10 例，31 次吻合)与手工缝合组(11 例，31 次吻合)动脉吻合平均时间[(17. 3 ±1. 9)min 比(16. 1 ±1. 4)min，P = 0. 088 3]和静脉吻合平均时间[(11. 5 ± 1. 3)min 比(10. 2 ± 1. 8)min，P =0. 097 2]差异均无统计学意义，且两组患者术后吻合口通畅率均为100% (31 /31)，进一步的学习曲线分析结果显示，随着手术例数增加，机器人组操作时间缩短，第10 例患者动脉吻合时间较第1 例减少30% (由21. 0 min 降至14. 7 min，P = 0. 04)；此外，该研究显示，自动化Symani 显微手术机器人的人体工学设计和震颤过滤功能有利于降低术者疲劳感，提升术中专注力，适用于长时间的血管吻合手术操作。

自动化显微手术机器人正逐步改变外科手术的实践模式，Symani、MUSA 显微手术机器人已在运动精度、操作稳定性方面达到临床可应用水平。目前自动化显微手术机器人的临床研究主要集中于乳腺癌术后乳房重建和四肢创伤修复方面，但其已初步具备颅内血管吻合的核心技术基础(如微小血管吻合、深部空间操作等)。

3. 4 远程显微手术机器人

远程显微手术机器人为术者通过控制台远程操控机械臂，使系统内置的手术动作缩放功能将医师手部动作映射为机械臂的微小位移，配合远超人手(4 自由度)的7 自由度关节器械实现深腔狭小空间内的三维精准操作。此外，远程显微手术机器人三维高清立体视觉系统可放大视野10 ~20 倍，其与术中实时影像相结合可动态评估吻合口血流状态。

目前远程显微手术机器人已应用于泌尿外科、普外科手术，如前列腺癌根治术的膀胱尿道吻合、胃癌手术中的胃肠吻合等，2019—2024 年，通过5G 技术远程显微手术机器人已在脊柱、泌尿、胃肠外科等领域累计完成手术百余例，最远距离达8 000 km，并实现毫秒级延迟、全程无画面卡顿。

但目前远程显微手术机器人在颅内血管吻合中的应用仍处于探索阶段，现有研究主要集中于两方面：(1)技术可行性验证，通过动物实验或尸体模型测试远程显微手术机器人对颅内血管解剖暴露、缝合操作的适配性；(2)临床转化探索，评估远程显微手术机器人辅助手术的安全性、有效性及长期预后。脑组织易损伤性、颅内血管壁脆弱性、脑脊液循环等对远程显微手术机器人操作空间的影响尚待进一步探索，其器械设计、操作力反馈、影像整合等方面也仍需优化。

4. 困难与挑战

达芬奇手术机器人、Symani 手术机器人以及我国自主研发的Micro Hand S 显微手术机器人已在血管吻合中展现一定优势，其可实现毫米级的精准操作，减少生理震颤对精细操作的影响，并提供三维视野放大，但显微手术机器人在颅内血管吻合领域的应用仍面临困难和挑战。

(1)颅内血管重建并非“小口径”一项难点，还存在靶血管常深居脑内、显微镜轴线与血管夹角小的困难；此外，颅内手术术野常被脑干、颅神经等深部及周边重要功能结构与穿支动脉及其分支双重包裹，解剖环境复杂且对术者操作水平要求极高，任何微小的进针偏移均可能导致血管撕裂或毗邻神经核团损伤；除此之外，脑血管可能因颅内压波动而产生周期性微位移，机器人或术者需实时追踪动态位移并即时做出相应操作以确保手术安全；

(2)显微手术机器人需具备足够小的机械臂尺寸和足够大的自由度方可在深部且狭窄的手术空间中实现多角度操作，确保操作的稳定性；Rusheen等研发的贴骨平台可实现1. 8 mm定位精度，验证了手持式显微手术机器人小型化的可行性，但其仅具备定位功能，缺乏多自由度操作结构，无法满足深部狭窄手术空间内的操作需求；

(3)高质量的三维视野放大和良好的深度感知能力，颅内血管吻合对视野要求极高，显微手术机器人系统需提供10 ~20 倍的放大视野，并具备良好的景深和高分辨率；

(4)显微手术机器人可通过力传感器提供组织张力等信息，协助操作者判断缝合的松紧度，但其缺乏直接的触觉反馈；

(5)显微外科手术团队需要通过再学习掌握全新的机器人操作技能和思维方式，可能需要一定的学习周期。

5. 展望

显微手术机器人是医学、工学等多学科交叉融合的产物，是智能医疗装备领域的前沿方向和新型成果。目前显微手术机器人系统的性能指标如精度、稳定性、安全性等尚不能完全满足颅内血管吻合的需求，复杂多变的颅内环境对显微手术机器人的环境适应能力和容错能力提出了更高要求。未来显微手术机器人技术可进一步向专科化、智能化、微型化发展，在5G 技术和云平台支持下，远程协同手术或将成为未来发展方向。

来源：秦骜，苏新，李毅，等.显微手术机器人在颅内血管吻合中的研究进展[J].中国脑血管病杂志，2026，23(01)：54-58.