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人工智能辅助手术的麻醉管理丁玲玲袁维秀米卫东张宏7 2 9综述【摘要】背景随着微创外科在我国的发展，以达芬奇手术机器人系统为代表的人工智能辅助手术系统在临床外科的应用越来越广泛，已发展到可以进行复杂高难度的手术操作。长时间人工智能辅助手术增加了麻醉的复杂性，对麻醉提出了新挑战。目的对人工智能辅助手术系统的麻醉管理策略分析总结。内容对人工智能辅助手术患者的麻醉术前评估、麻醉方法的选择以及对患者术中呼吸、循环、内环境、中枢神经系统的管理等方面进行综述。趋势人工智能辅助手术是微创外科的重要进步，其手术中对呼吸、循环、神经系统的影响待进一步总结。【关键词】麻醉；达芬奇手术系统；人工智能辅助手术系统A n e s t h e s i am a n a g e m e n to fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e-e s s i s t e ds u r g e r yD I N GL i n g4 i n g，Y U ANW e i-x i u，M IW e i 乏。昭，Z H AN Gt o n g An e s t h e s i aa n dO p e r a t i o nC e n t e r，G e n e r a lH o s p i t a lo f P L A，B e o i n g1 0 0 8 5 3，C h i n a【A b s t r a c t】B a c k g r o u n dW i t ht h ed e v e l o p m e n to fm i n i m a l l yi n v a s i v es u r g e r yi no u rc o u n t r y。t od aV i n c ir o b o t i cs u r g i c a ls y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e dt oc a r r yo u tc o m p l e xa n dd i f i u l ts u r g e r y A st h er e p r e s e n t a t i v eo fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e-a s s i s t e ds u r g e r ys y s t e m si nc l i n i c a ls u r g e r ym o r ew i d e l y，p r o l o n g e da n e s t h e s i aa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea s s i s t e ds u r g e r yi n c r e a s e st h ec o m p l e x i t yo ft h ea n e s t h e s i ap r e s e n t sn e wc h a l l e n g e s O b j e c t i v eT h i sp a p e ra n a l y z e da n ds u m m a r i z e dt h ea n e s t h e t i cm a n a g e m e n ts t r a t e g i e so fa r t i f i c i a li n t e l l g e n c e-a s s i s t e ds u r g e r ys y s t e m s C o n t e n tT h i sp a p e rr e v i e w e dp r e o p e r a t i v ee v a l u a t i o n，t y p eo fa n e s t h e s i aa n da n e s t h e t i cm a n a g e m e n to ft h ec e n t r a ln e r v o u ss y s t e ma n do t h e ra s p e c t si np a t i e n t si na r t i f i c i a li n t e l l i g e n c es u r g i c a ls y s t e m T r e n dA r t i f i c i a li n t e l l i g e n c-a s s i s t e ds u r g e r yi sa ni m p o r t a n ta d v a n c ei nm i n i m a l l yi n v a s i v es u r g e r y T h ee f f e c t sa b o u tr e s p i r a t o r y，c i r c u l a t o r ya n dn e r v o u ss y s t e mn e e dt ob ef u r t h e rs u m m a r i z e d【K e yw o r d s】A n e s t h e s i a；d aV i n c iS u r g i c a lS y s t e m；A r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea s s i s t e ds u r g e r ys y s t e m2 0 0 0 年以达芬奇手术机器人系统为代表的人工智能辅助手术系统在临床获得完全的使用许可。手术过程中，术者在主控制台通过三维成像系统控制机械手臂进行手术操作。由于其智能化、人性化的操控台，高清晰三维立体图像系统和更加精细、灵活的操作系统在外科的应用越来越广泛，带动了微创外科的飞跃，也代表了未来微创外科发展的方向。机器人手术往往需要长时间人工气胸或气腹以及一些特殊体位和特殊要求，影响患者的病理生理状况，增加了麻醉的复杂性，对麻醉提出了新挑战。受。术前通过胸部X 线、肺功能检查和血气分析评估单肺通气的耐受程度嵋。房间隔修补、二尖瓣置换或成形、胸腺瘤和纵隔肿瘤手术需要左侧单肺通气，由于左肺容积只占整个肺容积的4 5，所以更容易发生缺氧。严重肺动脉高压、严重慢性阻塞性肺病(c h r o n i co b s t r u c t i v ep u l m o n a r yd i s e a s e，C O P D)、严重肺气肿、支气管哮喘的患者不宜施行心胸机器人手术。中度C O P D 患者经支气管扩张药、皮质激素和物理治疗予以纠正。对于术前有长时间吸烟史的患者应于手术前一周禁烟，并加强肺功能训练H 3。1术前评估策略2 麻醉方法的选择对于心脏及胸科手术的患者，由于术中需要单肺通气和人工气胸，对单肺通气引发的缺氧不易耐D O I：1 0 3 7 6 0 c m a j i s s n 1 6 7 3-4 3 7 8 2 0 1 3 0 8 0 1 5作者单位：1 0 0 8 5 3 北京，解放军总医院麻醉手术中心(丁玲玲、袁维秀、米卫东、张宏)患者采用全身麻醉。相对于腔镜手术，机器人手术需要更加完善的肌肉松弛，当手术臂装上器械并进入患者体内时，不能改变患者的体位，如果术中患者出现体动，将导致严重的后果，故完善的肌松监测和肌肉松弛药的使用特别重要。麻醉诱导期间和维万方数据7 3 0国匠鏖醛堂皇复菱盘查2 Q!堡S 旦筮丝鲞筮翅!堕卫塑虫坠些!：丛艘塾2 Q!：y 丛丝：丛垒持期间采用对血流动力学影响相对小的静脉或吸人药物。3 术中麻醉管理3 1 呼吸管理虽然年轻或身体状况较好的患者对二氧化碳分压(P a C O：)升高的耐受性良好，临床上对可接受的P a C O：升高程度也没有明确的界定，可能与不同患者所处的生理状态有关。临床关于应用允许性高碳酸血症通气法可用于肺保护性机械通气策略，但机器人手术中明智的做法是维持患者的P a C O：于正常范围。麻醉医师应关注患者是否存在高碳酸血症的禁忌证：如颅内压升高(颅内损伤、出血、占位性病变)，脑血管病，左、右心功能严重受损，未纠正的低血容量，使用B 受体阻断剂及严重的代谢性酸中毒等b。即使不存在上述禁忌证，长时间气腹及头低位下的高碳酸血症可能对血流动力学及内环境有明显影响。术中二氧化碳(C O：)蓄积可明显增加脑血流量，使脑血容量增加、颅内压升高，特别是在P a C O：升高的情况下。心脏及胸科手术需要单肺通气，单肺潮气量小于双肺通气量、呼吸频率大于双肺通气频率，维持呼气末二氧化碳分压 4 5m mH g(1m mH g=0 1 3 3k P a)，气道峰压 9 0。通气策略：调整呼吸频率和潮气量，保证足够的分钟通气量；非通气侧肺给予5c mH 2 0 的持续正压(c o n t i n u o u sp o s i t i v ea i r w a yp r e s s u r e，C P A P)，有利于改善氧合和减少分流；如果使用C P A P 效果不好，S p O：继续降低，立即与术者沟通，停止手术改为双肺通气，待缺氧纠正后再行单肺通气和手术操作H 1。3 2 循环管理通过肺动脉导管、胸部生物电阻抗、经食管超声心动图等技术得到证实：气腹可使心排出量降低1 0 一3 0。静脉血氧饱和度和乳酸浓度测定表明一般患者对气腹期间的血流动力学变化耐受良好。心排出量降低与多种因素有关：腹内压增加使腔静脉压力上升，静脉阻力增加，血液潴留于下肢静脉。回流减少的程度与心排出量下降成正比。建议气腹前采用补液，或弹力绷带防止血液潴留于下肢预防或减轻气腹对心排血量的影响一1。应用超声心动图测定左心室射血分数表明，腹内压达到1 5m mH g 时，心脏收缩功能未受到明显影响。气腹可使体循环阻力增加，进而使心脏后负荷加重，心脏功能正常者可良好耐受，但对有心脏疾病者可能使其心排血量进一步下降，而头高位可使之加重u0 J。气腹期间体循环阻力增加可能与儿茶酚胺、肾素血管紧张素系统以及血管加压素释放量增加有关。异常的体循环阻力增加可通过使用具有血管扩张的麻醉药或血管舒张药如硝酸甘油、尼卡地平来纠正。使用O t：受体激动剂如可乐定、右旋美托咪定，或p 受体阻断剂可有效抑制体循环阻力上升，减少麻醉药的需要量。大剂量瑞芬太尼几乎可以完全阻断气腹引起的血流动力学变化1|。3 3 内环境的管理机器人C O：气胸的压力通常为5m mH g 1 2m mH g，气腹压力通常为1 5m mH g 2 0m mH g，会引起血液中C O：的含量增高，单肺通气也可以引起体内C O：的蓄积。单肺通气和C O：可使肺通气g n 流失衡、肺动脉压力增高、心排量减低、C O：气胸使纵隔内压力增高、抑制心脏的收缩及舒张功能，同时加快体内C O：的蓄积。国内外大量研究都有相同结果，气腹时耗氧量没有增加，C O：排出增加并非机体产生过多所致，此时发生高碳酸血症主要是I 扣于腹内的C O：跨腹膜吸收所致 1 31。C O：气腹在腹膜外扩散经腹膜吸收的速度比腹腔内快，机器人辅助后腹腔镜手术中C O：气腹造成C O：的体内蓄积，并导致高碳酸血症形成产生酸中毒引。是否需要干预机体酸碱平衡的调节，关键要根据动脉血气p H 和碱剩余是否失代偿：如果患者心肺功能差，长时间手术自身酸碱平衡调节功能失衡，有呼吸性酸中毒并发代谢性酸中毒失代偿，则需要纠正，尤其注意代谢性酸中毒失代偿合并高钾血症的发生。3 4 对中枢神经系统的影响T r e n d e l e n b u r g 体位能更好地显露盆腔脏器，因此在外科手术中常被采用u4|。头低位时头面部静脉压力升高，当气腹压力达1 0m mH g 时，脑血流速度增加3 0，脑回流减少而灌注增加；另一方面C O：是影响脑血液循环的重要因子，当P a C O：升高时，脑血管扩张、阻力降低而脑血流量增加。长时间的脑血管扩张、脑血流增加、颅内压增高可引起脑氧供需平衡的破坏，脑细胞水肿5|。这些可能导致患者术后出现嗜睡、烦躁、谵妄、认知功能障碍等一系列症状。适度头低位时对心血管系统不会产生很大影响，一般不会造成明显脑组织缺氧和无氧代谢现万方数据垦匿鏖醛堂皇星越盍2 Q!生旦釜丝鲞筮8 塑!世翌塑尘壁坚!：垒!艘熊垫!：Y 照塑：丛丛象。在脑部有病变的患者施行机器人手术人工气腹时，应注意到颅内压有增高的可能。Y o u s s e f 和A lM u l h i m 叫报道1 例C O：气腹导致的脑电图低压反应，他分析可能是c 0 2 麻醉性能或高碳酸血症致神经系统异常所致。既往研究发现L 1 7 J 在全身麻醉的各种常用药物中，异丙酚能直接降低脑血流，而不改变脑血管自身调节；七氟醚随着吸人浓度的增高，脑内阻力血管表现为内在剂量依赖性的舒张效应；大剂量瑞芬太尼(1 5 斗g k g)亦能舒张脑血管。目前有报道称小剂量甘露醇(o 5 眺g)可有效降低颅内压，改善大脑氧合1。4 特殊仪器设备以及监测手段的使用除常规监测心电图、有(无)创血压、脉搏氧饱和度、呼气末二氧化碳分压、气道峰压、平台压外，术中动脉血气分析对于指导呼吸功能的治疗是必不可少的。术中双频谱指数监测可以指导麻醉药的用量，调整适当的麻醉深度，实现术后早苏醒、早拔管的要求。长时间手术建议监测体温和肌松。因为长时间气胸或气腹手术特别是发生广泛皮下气肿的患者可能发生严重低体温。当手术臂装上器械并进入患者体内时，患者必须绝对制动，否则将导致严重的后果，故完善肌肉松弛和肌松监测使用特别重要。单肺通气的患者建议使用纤维支气管镜确定双腔气管导管位置。心脏手术用经食道超声心动图可以指导术者将股动、静脉及上腔静脉插管放置在心内的合适位置，指导术中补液及血管活性药物的使用。心脏复跳后经食道超声心动图能够检查心内是否有残留的气体及残余分流。术中结合心电图及经食道超声心动图检查，可以及时了解心功能情况，发现室壁的运动障碍。需要充分认识常规腹腔镜手术与机器人腹腔镜手术之间存在的差异，这一点对于保障患者的安全尤为重要。由于机器人机械臂及装置占有较大的空间，尤其是一些手术时，将其安放在患者头部，使得麻醉医师难以接近患者进行相应的操作，手术开始应将所需监测穿刺固定到位，手术开始后很难进行动静脉的穿刺。对于初行机器人手术的医院，由于技术上不成熟，配合欠默契，手术时间往往偏长，建立有创动静脉非常必要。术中必须保证完全可靠的肌肉松弛，绝对避免体动。机器人手术系统有多个固定于机械臂的套管，术中套管至于腹腔内，如果患者出现体动或滑动，均可能对腹腔内脏器、神经丛和血管产生严重伤害。如可在肩部及身体侧部安放体托，避免极度倾斜体位下身体滑动。肌松可持续静脉滴注顺式阿曲库胺，可以1 此k 9 4 r a i n 4 2p L g k g-1 m i n 4 的速率持续静注。5 展望截止到2 0 1 3 年3 月，我国累计开展机器人手术40 1 2 例，其中解放军总医院位居榜首。在开展的手术中以心脏外科、肝胆外科、胃肠及泌尿外科开展的例数为多。机器人辅助手术虽是一种微创手术，但是微创仍属有创，并发症是难以杜绝的，尤其是高危患者、高难度手术和机器人手术经验尚不丰富者。机器人手术系统虽然由于使用成本高以及系统本身触觉反馈体系的缺失，无法在我国普及。但麻醉医师应全面了解此飞速发展的领域，并熟知机器人手术对麻醉的影响。随着外科医师实行机器人辅助手术经验的积累，手术时间将逐渐缩短并大大短于传统开放手术时间。现在我们已经步入机器人手术应用的新时代，麻醉医师接受新的革新与挑战，强化对患者的关爱与安全管理。参考文献lD i o d a t oM D D a m i a n o R J R o b o t i cc a r d i a cs u r g e r y：o v e r v i e w S u r gC l i nN o r t hA m。2 0()3。8 3(6)：1 3 5 1-1 3 6 7 2L e v i nA I，C o e t z e eJ F，C o e t z e eA A r t e r i a lo x y g e n a t i o na n do n e l u n ga n e s t h e s i a C u r rO p i nA n a e s t h e s i o l，2 0 0 8，2 1(1)：2 8-3 6 3S t e e n w y kB L y e d yR A d v a n c e m e n t si nr o b o t i c-a s s i s t e dt h o r a c i cs u r g e r y A n e s t h e s i o tC l i n，2 0 1 2，3 0(4)：6 9 9-7 0 8 4W a n gG，G a oQ，Z h o uQ，e ta 1 A n e s t h e s i am a n a g e m e n to ft o t a l l ye n d o s c o p i ca t r i a ls e p t a ld e f e c tr e p a i rw i t har o b o t i cs u r g i c a ls y s t e m C l i nn n e s t h，2 0 1 1，2 3(8)：6 2 1-6 2 5 5 曹铭辉，纪风涛，梁建军，等腹腔镜肝切除术中麻醉通气策略的探讨中华腔镜外科杂志，2 0 1 0，3(3)：2 8-3 2 6 陈文栋，马莉围术期脑血管意外的防治现状国际麻醉学与复苏杂志，2 0 0 7，2 8(6)：5 0 5 5 0 7 7G i e b l e rR M，B e h r e n d sM，S t i f f e n sT，e ta 1 I n t r a p e r i r o n e a la n dr e t r o p e r t o n e a lc a r b o nd i o x i d ei n s u f f l a t i o ne v o k ed i f f e r e n te f f e c t sO i le a v a lv e i np r e s s u r eg r a d i e n t si nh u m a n s：e v i d e n c ef o rt h es t a r l i n gr e s i s t o rc o n c e p to fa b d o m i n a lv e n o u sr e t u r n，A m e s t h e s i o l o g y，2 0 0 0。9 2(6)：1 5 6 8 1 5 8 0 8A s i s h a b iS，f r a n c i sN，C r o f t sS，e ta 1 C e n t r a la n dp e r i p h e r a la d v e r s eh e m o d y r m m i cc h a n g e sd u r i n gl a p a r i s c o p i cs u r g e r ya n dt h e i rr e v e r s a lw i t han o v e li n t e r m i t t e n ts e q u e n t i a lp n e u m a t i cc o m p r e s s i o n d e v i e e A n ns u r g，2 0 0 1，2 3 3(2)：1 7 6-1 8 2 9H i r v o n e nE A，N u u t i n e nL S，V u o h t e n a h p0 H o r m o n a lr e s p o n s e s(下转第7 3 6 页)万方数据国匾困竖堂皇复菱盘盍垫1 3 生!旦筮丝鲞筮8 翅丛堡地基塑!璺：蛆丝垫1 3：y Q L 丝，盟丛m i c r o v a s c u l a ri n j u r yi nr a t s A mB e yR e s p i rD i s，1 9 8 5，1 3 2(4)：8 8 0-8 8 4 7V e n t i l a t i o nw i t hl o w e rt i d a lv o l u m e s c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lt i d a lv o l u m e sf o ra c u t el u n gi n j u r ya n dt h ea c u t er e s p i r a t o r yd i s t r e s ss y n d r o m e 1 1 1 eA c u t eR e s p i r a t o r yD i s t r e s sS y n d r o m eN e t w o r k NZ n g lJM e d，2 0 0 0。3 4 2(1 8)：1 3 0 1 1 3 0 8 8B i r u k o vK G，J a c o b s o nJ R，F l o r e sA A，e ta 1 M a g n i t u d e-d e p e n d e n tr e g u l a t i o no fp u l m o n a r ye n d o t h e l i a lc e l lb a r r i e rf u n c t i o nb yc y c l i cs t r e t c h A mJP h y s i o lL u n gC e nM o lP h y s i o l，2 0 0 3，2 8 5(4)：L 7 8 5-L 7 9 7 9T r e m b l a yL N S l u t s k yA&V e n t i l a t o r-i n d u c e di n j u r y：f r o mb a r o t r a u m at ob i o t r a u m a P r o cA s s o eA mP h y s i c i a n s，1 9 9 8，1 l O(6)：4 8 2-4 8 8 1 0I m a iY，P a r e d oJ，K a j i k a w aO，e ta 1 I n j u r i o u sm e c h a n i c a lv e n t i l a t i o na n de n d-o r g a ne p i t h e l i a lc e l la p e p t o s i sa n do r g a nd y s f u n c t i o ni na ne x p e r i m e n t a lm o d e lo fa c u t er e s p i r a t o r yd i s t r e s ss y n d r o m e J A M A。2 0 0 3，2 8 9(1 6)：2 1 0 4-2 1 1 2 1 1M e r c e rR R，L a c oJ M，C r a p eJ D T h r e e-d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o no fa l v e o l ii nt h er a tl u n gf o rp r e s s u r e-v o l u m er e l a t i o n s h i p s JA p p lP h y s i o l，1 9 8 7，6 2(4)：1 4 8 0-1 4 8 7 1 2J a n m e yP A。M c C u l l e c hC A C e i lm e c h a n i c s：i n t e g r a t i n gc e nr e s p o n s e st om e c h a n i c a ls t i m u l i A n n aR e vB i o m e dE n g，2 0 0 7，9(1)：1-3 4 1 3h s l 妇rD E T e n s e g r i t y：t h ea r c h i t e c t u r a l b a s i so fc e l l u l a rm e c h a n o t r a n s d u c t i o n A r m uB e yP h y s i o l，1 9 9 7，5 9：5 7 5-5 9 9 1 4T r e p a tX，D e I l gL，A nS S，e ta 1 U n i v e r s a lp h y s i c a lr e s p o n s e st os t r e t c hi nt h el i v i n gc e l l N a t u r e，2 0 0 7，4 4 7(7 1 4 4)：5 9 2-5 9 5 1 5G u n s tS J，T a n gD D，0 p 呦S a e zA C y t o s k e l e t a lr e m o d e l i n go ft h ea i r w a ys m o o t h m u l ec e l l：am e c h a n i s mf o ra d a p t a t i o nt om e c h a n i c a lf o r c e si nt h el u n g R e s p i rP h y s i o lN e u r o b i o l。2 0 0 3，1 3 7(2-3)：1 5 1 1 6 8 1 6P e t i tV，T h i e r yJ P F o c a la d h e s i o n s：s t r u c t u r ea n dd y n a m i c s B i o lC e l l，2 0 0 0。9 2(7)：4 7 7-4 9 4 1 7W o z n i a kM A，M o d z e l e w s k aK，K w o n gL，e ta 1 F o c a la d h e s i o nr e g u l a t i o no fc e l lb e h a v i o r B i o c h i mB i o p h y sA c t a。2 0 0 4，1 6 9 2(2-3)：1 0 3 1 1 9 1 8L i uM。T a n s w e i lA K。P o s tM M e c h a n i c a lf o r c e-i n d u c e ds i g n a lt r a n s d u c t i o ni nl u n gc e l l s A mJP h y s i o l，1 9 9 9，2 7 7(4P t1)：U 5 6 7-L 6 8 3 1 9B h a t t a c h a r y aS，S e nN，Y i m i n gM T，e ta 1 H i g ht i d a lv o l u m ev e n t i l a t i o ni n d u c e sp r o i n f l a m m a t o r ys i g n a l i n gi nr a tl u n ge n d o t h e l i u m A“JR e s p i rC e l lM o lB i o l，2 0 0 3，2 8(2)：2 1 8-2 2 4 2 0D e s a iL P，S i n c l a i rS E，C h a p m a nI C E，e ta 1 H i S ht i d a lv o l u m em e c h a n i c a lv e n t i l a t i o nw i t hh y p e r o x i aa l t e r sa l v e o l a rt y p eI Ic e i la d h e s i o n A mJP h y s i o lL u n gC e l lM o lP h y s i o l，2 0 0 7。2 9 3(3)：L 7 6 9 L 7 7 8 2 1S c h a l l e rM D P a x i l l i n：af o c a la d h e s i o n-a s s o c i a t e da d a p t o rp r o t e i n O n c o g e n e，2 0 0 1，2 0(4 4)：6 4 5 9-6 4 7 2 2 2 j iM H，P e a r l s t e i nD P，M a t h i e uC E，e ta 1 M i t o c h o n d r i a lr e q u i r e m e n tf o re n d o t h e l i a lr e s p o n s e st oc y c l i cs t r a i n：i m p l i c a t i o n sf o rm e c h a n o t r a n s d u e t i o n A mJP h y s i o lL u n gC e i lM o lP h y s i o l，2 0 0 4。2 8 7(3)：L 4 8 6【朋1 6 2 3P a r s o n sJ T F o c a la d h e s i o nk i n a s e：t h ef i r s tt e ny e a r s JC e l lS c i，2 0 0 3，1 1 6(P t8)：1 4 0 9-1 4 1 6 2 4G r e m b o w i c zK P，S p r a g u eD，M c N e i lP LT e m p o r a r yd i s r u p t i o no ft h ep l a s m am e m b r a u ei sr e q u i r e df o rc-f o se x p r e s s i o ni nr e s p o n s et om e c h a n i c a ls t r e s s M o lB i o lC e l l，1 9 9 9，1 0(4)：1 2 4 7 1 2 5 7(上接第7 3 1 页)a n dc a r d i a cf i n i n gp r e s s u r e si nh a n d-u po rh e a d-d o w np o s i t i o na n dp n e u m o p e r t o n e u mi np a t i e n t su n d e r g o i n go p e r a t i v el a p a r o s c o p y B rJA n a e s t h，1 9 9 7，7 8(2)：1 2 8-1 3 3 1 0L e n t s c h e n e rC，A f t e r0，F e m s n d zH，e ta 1 H a e m o d y n s m i cc h a n g e sa n dv a s o p r e s s i nr e l e a s ea r en o tc o n s i s t e n t l ya s s o c i a t e dw i t hc a r b o nd i o x i d ep n e u m o p r i t o n e u mi nh u m a n s A c t 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