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达芬奇机器人

（1495年设计的仿人型机械）

达芬奇机器人 (Leonardo's robot)是由列奥纳多·达芬奇大约于1495年所设计的仿人型机械。这个“机器武士”可能是世界上最古老的机器人，它靠风能和水力驱动。[1]

达芬奇机器人资料

外文名：Leonardo's robot

属性：仿人型机械

笔记发现时间：1950年代

设计：列奥纳多·达芬奇

达芬奇机器人手术系统以麻省理工学院研发的机器人外科手术技术为基础。Intuitive Surgical公司随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联手对该系统进行了进一步开发。现在主要用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。[1]2022年3月，贵州省人民医院的小儿外科安妮妮教授团队成功突破了“达芬奇”机器人手术的100例记录。[2]

达芬奇机器人在多个学科领域广泛应用，特别是乳腺外科领域。它可以帮助患者进行假体乳房重建、皮瓣获取和显微外科等方面的手术，具有更高的精度和稳定性。虽然增加了手术时间和风险，但它在手术安全性和术后外观方面都有明显优势。在医学技术的推动下，机器人技术将不断更新，进一步发挥独特的优势。[3]

概况

二十世纪五十年代，人们在列奥纳多·达·芬奇留下的上百件设计草图和蓝图中，发现了一项关于挑战发明机器人的历史记载，发明中的内容极尽详细地描绘了一个看起来像骑士的机器人的内部结构。而这个可能是达·芬奇在1495年完成的设计，被人们称为“达芬奇机器人”（Leonardo's Robot）。

在达·芬奇留下的设计草图中，该机器人设计成一个骑士的模样，身穿德国—意大利式的中世纪盔甲。明显地，它可以做出一些动作，包括坐起、摆动双手、摇头及张开嘴巴。就如《维特鲁威人》一样，此机器人也是达芬奇在解剖研究方面有关人体比例的部分成果。

根据达·芬奇的科学手稿《大西洋古抄本》中的该设计草图和其他手稿，意大利佛罗伦萨市“泰克诺艺术”公司的工程师们耗时15年，于2010年复制出了这件发明，并命名为“机器武士”。“机器武士”靠风能或水力驱动。2010年5月，“机器武士”和其他达·芬奇的神奇发明在澳大利亚悉尼市政厅内首次展出。

列奥纳多·达·芬奇不仅是一位伟大的艺术家，也痴迷于机械和其他自然科学，他的很多超越时代的观念改变了世界。

在他那个时代，他“发明”出许多令人匪夷所思的“现代科技”，其中包括自行车、潜水呼吸器、悬挂式滑翔机、降落伞、潜水艇、军用坦克、飞行机器甚至机器人的模型。

然而，达·芬奇的多数“发明”只停留在图纸上，这些设计草图后来大多被编进了达·芬奇的科学手稿《大西洋古抄本》。后世科学家一直试图根据达·芬奇故乡的达·芬奇博物馆收藏的《大西洋古抄本》中的草图复制出一些达·芬奇的发明。身为左撇子的达·芬奇，一生中都以镜像写字。对左手写作者来说，将羽毛笔由右向左拉过来写比由左向右推过去写容易，而且不会将刚写好的字弄糊。但这样的书写习惯却给后人解读他的手稿带来了诸多困难。直到十七世纪，才有人开始解读这些结合了大量笔记和绘图的手稿。而且，人们发现达·芬奇的许多发明都暗藏“缺陷”，从而使这些发明即使被复制出来，也无法派上用场。研究人员相信，这显然是达·芬奇“刻意为之”，一是保护自己的“知识产权”，二是担心被用于战争目的。

机器武士

意大利佛罗伦萨市“泰克诺艺术”公司的工程师们根据《大西洋古抄本》和其他手稿，耗时15年，根据其中的16到20张设计草图复制出达·芬奇500多年前的发明——“机器武士”。

据“泰克诺艺术”公司负责人盖布里尔·尼科莱称，达·芬奇草图中的绳索、滑轮、齿轮和弹簧，在普通人眼中就是一些简单的零件，但它们却是“机器武士”的手臂和肌腱。

而让这个用木头零件拼凑的标本“活”起来，则运用到了达·芬奇手稿中的另一张“鼓状圆柱体”设计图。

工程师们根据设计图造出了一个上面凿有凹槽的鼓状圆柱体，并将它和“机器武士”的手臂连接起来。

当转动机器人身后的动力轴时，机器人便能够挥动手臂做出貌似连续击鼓的完美动作。当把该鼓状圆柱体安装到“机器武士”的胸部时，再转动动力轴时，机器人能做出流畅协调的举手抬腿动作。

研究人员发现，虽然“机器武士”无法像现代机器人一样靠电池和燃料驱动，却能靠风能或水力驱动。根据设计图，连接在“机器武士”脚上的动力轴可一直延伸到墙外，它的尽头可以安装一个螺旋推进器，通过风力或水力提供动力。再罩上一副武士盔甲，“机器武士”终于“活”了过来。尼科莱称，如果给“机器武士”换上一个有不同凹槽的鼓状圆柱体“心脏”，还能改变它的动作速度和节奏。

机器狮

“泰克诺艺术”公司的下一步计划，是搜索达·芬奇手稿中剩余的两万多幅草图，找出机器狮的设计图，造出达·芬奇机器狮。

据悉，在达·芬奇的众多发明中，机器人并不是他最满意的作品，他最伟大的发明是一个被称做“雄蜂”的飞行器和一只能自由漫步的“机器狮”。有记载称，达·芬奇在1515年将一只机器狮赠给法国国王，当后者对着机器狮抽上三鞭，狮子的胸部就会打开，开出一朵“鸢尾花”。

系统

简介

达芬奇机器人手术系统以麻省理工学院研发的机器人外科手术技术为基础。Intuitive Surgical公司随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联手对该系统进行了进一步开发。FDA已经批准将达芬奇机器人手术系统用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。达芬奇外科手术系统是一种高级机器人平台(简称)，其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术。

简单地说，达芬奇机器人就是高级的腹腔镜系统。大家可能对现在流行的微创治疗手段如：胸腔镜、腹腔镜、妇科腔镜等有所了解，达芬奇机器人进行手术操作的时候也需要机械臂穿过胸部、腹壁。

达芬奇机器人由三部分组成：外科医生控制台；床旁机械臂系统；成像系统。

一、外科医生控制台

主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手(通过操作两个主控制器)及脚(通过脚踏板)来控制器械和一个三维高清内窥镜。正如在立体目镜中看到的那样，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。

二、床旁机械臂系统

床旁机械臂系统(Patient Cart)是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。为了确保患者安全，助手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权。

三、成像系统

成像系统(Video Cart)内装有外科手术机器人的核心处理器以及图像处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维(3D)镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度。

功能

达芬奇手术机器人可以治疗哪些疾病：

1、心胸外科：

开放式心胸外科手术需要开胸，分离胸骨，游离肋骨，在体外循环下完成，手术创伤大，手术风险高，术后恢复时间长。胸腔镜已用于肺叶切除、冠脉搭桥等心胸外科手术，这种微创的手术方法不用开胸，仅需在肋间作几个小切口，就能完成手术操作，病人痛苦小，术后恢复快。但其适用范围有限，无法完成一些解剖结构复杂的手术，因而开展并不普及。手术机器人最早于1999年完成了首例冠状动脉旁路移植术，2003年起用于各种心脏外科直视手术。它在不破坏胸廓完整性的前提下，能精准地完成手术操作，而且适应证范围广泛，几乎涵盖所有的心胸外科手术，如心脏外科的全腔内心脏搭桥、心脏不停跳取乳内动脉、二尖瓣成型、二尖瓣置换、房间隔缺损修补、三尖瓣成型、心脏肿瘤切除，胸外科的肺叶切除术、食管癌切除、胸腺切除术和食管失弛缓症的治疗等。其中，全腔内心脏搭桥手术和二尖瓣成型手术是手术机器人在心胸外科开展的代表手术。临床应用表明手术机器人的手术安全性高，疗效明显好于开放式手术和胸腔镜手术。

2、泌尿外科：

腹腔镜技术被越来越广泛地应用于泌尿外科手术，这一微创的手术方式适用于许多常规的泌尿外科手术，如肾切除、肾上腺切除、输尿管切开、膀胱肿瘤切除、前列腺肿瘤切除等。但由于泌尿系统解剖学上的特殊性，限制了腹腔镜技术的普及和推广，一些复杂的手术往往难以掌握，而且手术并发症发生率较高。目前国内的孙颖浩教授已经能很好的运用手术机器人独特的深部操作和精细操作的技术优势广泛应用于各种泌尿外科手术，包括前列腺癌根治、肾切除、肾盂成形、全膀胱切除、输精管吻合、输尿管成形、活体供肾切取等。其中，前列腺癌根治术是最能体现其技术优势的手术，手术机器人提供宽阔视野和准确、灵活的控制能力，能够清楚呈现组织、器官的解剖构造和神经血管束的走行，精细的分离有利于淋巴结的清扫，准确的缝合保证了吻合的高质量，手术中精确保留前列腺侧筋膜，有利于减少手术对患者性生活的影响，术后病理检查和随访都显示了良好的肿瘤切除效果。自2000年开展首例手术机器人前列腺癌根治性切除以来，该术式在国外得到迅速推广，在北欧国家超过一半以上的前列腺癌根治手术由手术机器人完成，而在美国，这一比例更是高达90%，已成为前列腺癌根治手术的“金标准”。

3、妇科：

以腹腔镜技术为代表的微创手术方式正逐步取代传统的开放式手术，应用于从卵巢囊肿开窗引流到全子宫切除、盆腔淋巴结清扫的各种妇科手术中。但是大部分的妇科手术需要在狭窄的盆腔内完成，手术操作的视野和空间都非常有限，这使腹腔镜器械的活动自由度受限，且操作的动作幅度不稳定，难以完成一些需要精细分离、缝合及淋巴结清扫的操作，限制了腹腔镜技术在复杂妇科手术中的应用。da Vinci手术机器人于2005年被美国FDA批准用于妇科微创手术，此后，该技术迅速普及。临床应用结果表明手术机器人手术具有更高的精确性、更好的操控性，能在骨盆中完成精细的操作，有利于功能的重建和盆腔淋巴结清扫。国外报道较多的是用于宫颈癌根治手术，该手术需要运用精确的分离技术进行韧带切断、输尿管游离、淋巴结清扫等，可以充分发挥手术机器人的技术优势，达到理想的手术效果。对于需要进行比较复杂缝合技术的手术，如复杂的子宫肌瘤切除术，运用手术机器人灵巧的手术臂高质量地完成缝合，有助于减少术后并发症的发生。此外，报道的手术机器人手术还有全子宫切除、输卵管再通吻合、卵巢切除和盆底重建等。

4、腹部外科：

早期手术机器人主要用于腹部外科，开展了一些比较简单的手术，但并没有表现出比腹腔镜手术更明显的优势，因而未推广应用。随着手术机器人在其它外科领域的成功开展，其在腹部外科的应用和研究又重新活跃，迅速开展了各种手术。根据其对第二代腹腔镜手术的影响程度，可将手术机器人腹部外科手术分为三类：①对常规开展的腹腔镜手术基本没有影响的机器人手术，例如机器人胆囊切除、抗反流的胃底折叠、疝修补、阑尾切除、可调节捆扎带胃减容和良性胃肠肿瘤的切除等。②可显着提高腹腔镜手术效果的机器人手术，范围比较广泛，包括机器人肝叶切除、复杂胆道重建、胃旁路减重、胃癌根治、结直肠癌根治、胰腺部分切除和胰十二指肠切除等。③在腹腔镜下难以完成，唯有手术机器人能精准完成的一些手术，例如内脏动脉瘤切除吻合、细口径的胆管空场吻合、复杂的腹腔内淋巴结清扫等。

手术记录

2021年11月13日，全国首台达芬奇机器人艾滋病患者肾移植在深圳市第三人民医院顺利完成。[4]

2022年1月3日，第四代达芬奇机器人再次开工，济宁市第一人民医院肝胆外科成功开展机器人“保脾胰体尾肿瘤切除术”，这也是“大奇”入职医院一周开展的第二例手术，持续为患者造福。[5]

2022年1月5日，第四代达芬奇手术机器人“大奇”连做两台妇科高难度手术，用更精准、细致、损伤小的方式达到最佳的治疗效果，表现出色。[6]

2022年2月20日，广东医科大学附属医院举行达芬奇手术机器人临床手术中心挂牌和启用仪式，并由该机器人辅助完成了两例前列腺癌根治术“首秀”，这标志着广东医科大学附属医院外科手术正式步入“机器人时代”，并与国际微创手术平台接轨。[7]

2022年10月18日消息，上海交通大学医学院附属第九人民医院泌尿外科主任徐斌团队为一名26岁男青年成功完成达芬奇机器人辅助肾部分切除术，患者术后恢复顺利，5天后即出院回家休养。[8]

走红网络

2015年5月，一段机器人缝合葡萄皮的视频在网络走红。视频中，一个名为“达芬奇系统”的机器人先是撕开了一个葡萄的皮，然后又将葡萄皮完好地缝合。“达芬奇系统”是当今世界上最先进的微创外科技术平台。该系统充分结合了美国航天航空局和众多研究机构开发的先进技术，代表了当今世界外科手术机器人的最高水平。之所以取名“达芬奇系统”，是因为制造者认为达·芬奇于1495年即设计了仿人型机械，因此是世界上第一台机器人的发明者。截至2014年12月31日，全球共有3266台“达芬奇系统”，其中美国2223台，欧洲549台，亚洲350台。