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目的：
通过比较传统显微镜或3D显示系统下人手和机器人辅助完成离体猪眼中视网膜表面异物取出操作的能力，探索3D显示系统在机器人辅助手术中的应用可行性，为今后远程机器人手术奠定基础。
方法：
本课题为2×2析因设计，两因素分别为操作方式和观察系统，其中操作方式两水平为：A1—人手操作，A2—人机协同操作（人手通过机器人主刀控制面板操控机器人机械手臂完成操作）；观察系统两水平为：B1—传统手术显微镜，B2—3D显示系统。手术机器人系统采用本研究团队与北京航空航天大学合作设计并制作的微创玻璃体视网膜手术辅助机器人系统RVRMS，3D显示系统采用纽康曼3D手术视频系统，显微镜采用Leica眼科手术显微镜M844。将40只离体猪眼随机分为四组：人手操作+传统显微镜组(A1B1)、人手操作+3D显示系统组(A1B2)、人机协同操作+传统显微镜组（A2B1）、人机协同操作+3D显示系统组（A2B2），行常规23G玻璃体切割术，并将不锈钢丝（长约3mm，直径为50μm）紧贴放置在后极部视网膜表面，制作成视网膜表面异物模型。由一名实习医师在四种方法下分别完成视网膜表面异物取出操作各10例，通过录像系统记录操作过程。评价指标包括各组操作完成率、操作者主观评价、操作总耗时、异物夹取耗时、异物夹取次数及视网膜损伤程度，以评估3D显示系统在机器人辅助手术中的应用能力。数据采用SPSS20.0软件进行统计，以P＜0.05为差异有统计学意义。
结果：
本研究共完成40例视网膜表面异物取出操作，39例操作顺利完成。
（1）操作完成率
A1B1组、A1B2组、A2B1组和A2B2组的操作完成率分别为100%、100%、90%和100%。组间比较示，各组操作完成率差异无统计学意义（x2=3.007，P=0.380）。
（2）操作者主观评价
对操作方式的评价：在操作速度上，人手操作（2.45±0.69）优于人机协同操作（1.35±0.59）（P＜0.001）；在操作复杂度上，人手操作（2.50±0.69）优于人机协同操作（1.40±0.60）（P＜0.001）；在操作难易度上，人手操作（1.65±0.67）和人机协同操作（2.10±0.91）的差异无统计学意义（P=0.084）。
对观察系统的评价：在操作舒适度的评价上，3D显示系统的（2.50±0.51）明显优于传统手术显微镜（1.85±0.93）（P=0.011）；在图像清晰度和操作难易度的评价上，两者差异无统计学意义（均P＞0.05）。
（3）操作总耗时
四组操作总耗时分别为（31.60±17.35）秒、（31.20±11.27）秒、（150.11±84.60）秒、（116.30±51.89）秒。操作方式和观察系统对操作总耗时无交互作用（P=0.299）。不同操作方式对操作总耗时的主效应显著（P＜0.001），使用人手操作的操作总耗时为（31.40±14.24）秒，短于人机协同操作的（132.32±69.48）秒；不同观察系统对操作总耗时的主效应不显著（P=0.287），使用传统眼科显微镜和3D显示系统的操作总耗时分别为（87.74±83.83）秒和（73.75±56.94）秒，差异无统计学意义。
（4）异物夹取耗时
四组异物夹取耗时分别为（10.20±6.89）秒、（16.00±9.68）秒、（43.11±30.49）秒、（49.10±34.97）秒。操作方式和观察系统对异物夹取耗时无交互作用（P=0.402）。不同操作方式对异物夹取耗时的主效应显著（P＜0.001），使用人手操作的异物夹取耗时分别为（13.10±8.71）秒，短于人机协同操作的（46.26±32.16）秒；不同观察系统对异物夹取耗时的主效应不显著（P=0.150），使用传统手术显微镜和3D显示系统的异物夹取耗时分别为（25.79±26.87）秒和（32.55±30.20）秒，差异无统计学意义。
（5）异物夹取次数
四组异物夹取次数分别为（1.80±0.92）次、（1.50±0.71）次、（1.89±1.69）次、（1.60±0.97）次。操作方式和观察系统对异物夹取次数无交互作用（P=0.988）。操作方式和观察系统对异物夹取次数的主效应均不显著（均P＞0.05），使用人手操作和人机协同操作的异物夹取次数分别为（1.65±0.81）次和（1.74±1.33）次，使用传统手术显微镜和3D显示系统的异物夹取次数分别为（1.84±1.30）次和（1.55±0.83）次，差异均无统计学意义。
（6）视网膜损伤程度及学习曲线
四组视网膜损伤程度评分分别为（1.60±1.35）分、（2.90±0.88）分、（1.33±1.66）分、（1.30±0.95）分。操作方式和观察系统对视网膜损伤程度无交互作用（P=0.101）。不同操作方式对视网膜损伤程度的主效应显著（P=0.024），使用人手操作的视网膜损伤程度评分分别为（2.25±1.29）分，大于人机协同操作的（1.32±1.29）分；不同观察系统对视网膜损伤程度的主效应不显著（P=0.119），使用传统手术显微镜和3D显示系统的视网膜损伤程度评分分别为（1.47±1.47）分和（2.10±1.21）分，差异无统计学意义。以次数为横坐标，以视网膜损伤程度评分为纵坐标绘制学习曲线，结果显示，人机协同操作比人手操作具有更短的学习曲线。
结论：
从视网膜损伤结果和学习曲线看，对于初学者，机器人辅助手术的操作安全性更高，且易于学习掌握，但从操作耗时结果看，人手操作优于人机协同操作，表明目前人手操作更加灵活高效，手术机器人仍有进步的空间。
从本文数据看，传统手术显微镜与3D显示系统并无显著差异，但是操作者认为观看3D屏幕的姿势更加舒适，表明3D显示系统具有人体工程学优势。
本研究证明了手术机器人与3D显示系统联合应用于玻璃体视网膜手术的可行性，为远程眼科手术提供了实验基础，应进一步改进手术机器人系统和3D显示系统，继续开展更广泛的应用研究。
通过比较传统显微镜或3D显示系统下人手和机器人辅助完成离体猪眼中视网膜表面异物取出操作的能力，探索3D显示系统在机器人辅助手术中的应用可行性，为今后远程机器人手术奠定基础。
方法：
本课题为2×2析因设计，两因素分别为操作方式和观察系统，其中操作方式两水平为：A1—人手操作，A2—人机协同操作（人手通过机器人主刀控制面板操控机器人机械手臂完成操作）；观察系统两水平为：B1—传统手术显微镜，B2—3D显示系统。手术机器人系统采用本研究团队与北京航空航天大学合作设计并制作的微创玻璃体视网膜手术辅助机器人系统RVRMS，3D显示系统采用纽康曼3D手术视频系统，显微镜采用Leica眼科手术显微镜M844。将40只离体猪眼随机分为四组：人手操作+传统显微镜组(A1B1)、人手操作+3D显示系统组(A1B2)、人机协同操作+传统显微镜组（A2B1）、人机协同操作+3D显示系统组（A2B2），行常规23G玻璃体切割术，并将不锈钢丝（长约3mm，直径为50μm）紧贴放置在后极部视网膜表面，制作成视网膜表面异物模型。由一名实习医师在四种方法下分别完成视网膜表面异物取出操作各10例，通过录像系统记录操作过程。评价指标包括各组操作完成率、操作者主观评价、操作总耗时、异物夹取耗时、异物夹取次数及视网膜损伤程度，以评估3D显示系统在机器人辅助手术中的应用能力。数据采用SPSS20.0软件进行统计，以P＜0.05为差异有统计学意义。
结果：
本研究共完成40例视网膜表面异物取出操作，39例操作顺利完成。
（1）操作完成率
A1B1组、A1B2组、A2B1组和A2B2组的操作完成率分别为100%、100%、90%和100%。组间比较示，各组操作完成率差异无统计学意义（x2=3.007，P=0.380）。
（2）操作者主观评价
对操作方式的评价：在操作速度上，人手操作（2.45±0.69）优于人机协同操作（1.35±0.59）（P＜0.001）；在操作复杂度上，人手操作（2.50±0.69）优于人机协同操作（1.40±0.60）（P＜0.001）；在操作难易度上，人手操作（1.65±0.67）和人机协同操作（2.10±0.91）的差异无统计学意义（P=0.084）。
对观察系统的评价：在操作舒适度的评价上，3D显示系统的（2.50±0.51）明显优于传统手术显微镜（1.85±0.93）（P=0.011）；在图像清晰度和操作难易度的评价上，两者差异无统计学意义（均P＞0.05）。
（3）操作总耗时
四组操作总耗时分别为（31.60±17.35）秒、（31.20±11.27）秒、（150.11±84.60）秒、（116.30±51.89）秒。操作方式和观察系统对操作总耗时无交互作用（P=0.299）。不同操作方式对操作总耗时的主效应显著（P＜0.001），使用人手操作的操作总耗时为（31.40±14.24）秒，短于人机协同操作的（132.32±69.48）秒；不同观察系统对操作总耗时的主效应不显著（P=0.287），使用传统眼科显微镜和3D显示系统的操作总耗时分别为（87.74±83.83）秒和（73.75±56.94）秒，差异无统计学意义。
（4）异物夹取耗时
四组异物夹取耗时分别为（10.20±6.89）秒、（16.00±9.68）秒、（43.11±30.49）秒、（49.10±34.97）秒。操作方式和观察系统对异物夹取耗时无交互作用（P=0.402）。不同操作方式对异物夹取耗时的主效应显著（P＜0.001），使用人手操作的异物夹取耗时分别为（13.10±8.71）秒，短于人机协同操作的（46.26±32.16）秒；不同观察系统对异物夹取耗时的主效应不显著（P=0.150），使用传统手术显微镜和3D显示系统的异物夹取耗时分别为（25.79±26.87）秒和（32.55±30.20）秒，差异无统计学意义。
（5）异物夹取次数
四组异物夹取次数分别为（1.80±0.92）次、（1.50±0.71）次、（1.89±1.69）次、（1.60±0.97）次。操作方式和观察系统对异物夹取次数无交互作用（P=0.988）。操作方式和观察系统对异物夹取次数的主效应均不显著（均P＞0.05），使用人手操作和人机协同操作的异物夹取次数分别为（1.65±0.81）次和（1.74±1.33）次，使用传统手术显微镜和3D显示系统的异物夹取次数分别为（1.84±1.30）次和（1.55±0.83）次，差异均无统计学意义。
（6）视网膜损伤程度及学习曲线
四组视网膜损伤程度评分分别为（1.60±1.35）分、（2.90±0.88）分、（1.33±1.66）分、（1.30±0.95）分。操作方式和观察系统对视网膜损伤程度无交互作用（P=0.101）。不同操作方式对视网膜损伤程度的主效应显著（P=0.024），使用人手操作的视网膜损伤程度评分分别为（2.25±1.29）分，大于人机协同操作的（1.32±1.29）分；不同观察系统对视网膜损伤程度的主效应不显著（P=0.119），使用传统手术显微镜和3D显示系统的视网膜损伤程度评分分别为（1.47±1.47）分和（2.10±1.21）分，差异无统计学意义。以次数为横坐标，以视网膜损伤程度评分为纵坐标绘制学习曲线，结果显示，人机协同操作比人手操作具有更短的学习曲线。
结论：
从视网膜损伤结果和学习曲线看，对于初学者，机器人辅助手术的操作安全性更高，且易于学习掌握，但从操作耗时结果看，人手操作优于人机协同操作，表明目前人手操作更加灵活高效，手术机器人仍有进步的空间。
从本文数据看，传统手术显微镜与3D显示系统并无显著差异，但是操作者认为观看3D屏幕的姿势更加舒适，表明3D显示系统具有人体工程学优势。
本研究证明了手术机器人与3D显示系统联合应用于玻璃体视网膜手术的可行性，为远程眼科手术提供了实验基础，应进一步改进手术机器人系统和3D显示系统，继续开展更广泛的应用研究。