腔内介入手术机器人研发现状与未来展望

一、腔内介入手术机器人研发的必要性

  医疗科技的发展使外科手术越来越微创,特别是腔内介入手术的发展尤为迅猛。虽然腔内介入手术具有创伤小、疼痛轻、出血少、恢复快等微创优势,但是,介入手术医师需要穿着沉重的铅衣暴露在射线下工作,久而久之,会出现眼部、脊柱、皮肤甚至脑部的损伤。如何既能保留腔内介入手术的优势,又能避免对手术者造成身体的伤害是亟待解决的问题。


二、腔内介入手术机器人研发历史

  在这种现实需要的背景下腔内介入手术机器人应运而生。1991年德国鲁尔大学W Ram, H Meyer 报道世界首例应用磁导航介入手术机器人实施新生儿心脏手术,获得成功【1】。在这个系统中,导管是特制的磁导管, 一块非常小的磁铁被包埋在导管的尖端, 这样导管的方向就能被体外的磁场所控制。当两侧的磁体旋转时,在磁场范围内可产生不同强度和方向的磁场力,使得磁导管在不同的磁矩的作用下, 改变尖端的方向【2】。这是关于介入手术机器人的有益尝试,迈出了腔内介入手术向机器人时代发展的第一步。但是磁导航手术机器人的缺点也很突出,一是必须应用特制的磁性导丝和导管;二是对于介入手术常用的球囊和支架无法应用机器人操作;三是设备庞大,对于操作设施环境要求较高。


  2005年美国斯坦福大学 Amin Al-Ahmad报道应用Hansen Medical公司的Sensei X1系统在猪体内进行心脏射频手术,取得成功【3】。Sensei系统是采用电机械原理,通过机械手操控头端可调控的特殊导管及导管鞘,通过在尾端牵拉操控埋藏于导管或导管鞘内部四周的连接线控制导管及导管鞘的方向,具有定位准确,操作稳定,学习曲线短等特点。


  2011年美国纽约心血管病研究所Juan F Granada报道应用CorPath 200 robotic system(Corindus Vascular Robotics)为8例患者实施冠脉成形手术,均获得成功【4】。在这一研究中没有设备或手术操作并发症发生,没有住院和30天心血管严重不良事件的发生,术者射线暴露较常规介入手术减少97%。


  2019年9月3日,Apex Heart Institute依托CorPath GRX介入机器人平台,操作人员在离导管室20英里的研究中心,为5位确诊为CAD患者成功实施了PCI手术,这是人类首次应用远程介入机器人施行PCI手术的研究,是远程介入医疗的里程碑。


三、腔内介入手术机器人研发瓶颈

  腔内介入手术机器人相比传统的介入手术具有许多优点。然而,机器人手术往往比对应的传统介入手术更昂贵,且大多缺乏力反馈的信息。介入手术机器人应该着重在以下几个方面加以改进:(1)床旁介入手术操作装置应更灵敏、更小巧、更容易控制;(2)影像导航系统应该提供更多的血管信息,包括血管内部的信息,从而能够更方便地进行手术,缩短手术时间;(3) 在手术过程中应该提供可靠的力反馈系统,以便外科医生能够准确、实时地接收到反馈力的信息,从而精准、安全地完成手术。


四、腔内介入手术机器人未来趋势

  远程腔内介入手术是一种划时代的里程碑式的手术方式,它能够打破地域限制使更多人都能享受到最先进的医疗技术。特别是对交通不便的偏远山区、战争前线以及太空空间站等专家团队不易到达的地方,更能显示远程手术的优势。未来的腔内介入手术机器人系统可集成先进的成像系统和力反馈系统。术前和术中DSA图像或IVUS影像可以提供给外科医生大量的信息,甚至可能让机器人手术系统自动执行部分选定的手术过程。


参考文献:略


    2020/7/25 16:59:26     访问数:229
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