發(fā)布日期：2017-07-11
全球各地的研究人員正開發(fā)外科機(jī)器人來解決那些通常具有侵入性且耗時的手術(shù)。無論是眼部手術(shù)或是尋找靜脈采血，對醫(yī)務(wù)人員而言可能都是艱巨的任務(wù)，但這些操作若由機(jī)器人來開展則會變得非常輕松簡單，就如機(jī)器人達(dá)芬奇剝葡萄皮然后再將它們拼接起來那么簡單。
MedicalDesign網(wǎng)站近日盤點(diǎn)了6款正在革新手術(shù)和醫(yī)療保健的外科機(jī)器人，包括輕松定位靜脈并采血的機(jī)器人，以及縫合軟組織速度是標(biāo)準(zhǔn)縫合程序50倍的縫合機(jī)器人。
1、視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人
牛津大學(xué)眼科教授Robert MacLaren和Nuffield醫(yī)學(xué)研究員Thomas Edwards采用一款遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人開展了一臺眼部手術(shù)，提起眼球壁內(nèi)層厚度僅百分之一毫米且透明的視網(wǎng)膜。
這款機(jī)器人是一種機(jī)器視網(wǎng)膜解剖器（R2D2），通過一個直徑不到1毫米的小孔在眼睛內(nèi)操作，這個小孔供R2D2在整個手術(shù)過程中進(jìn)出眼睛，不管眼睛轉(zhuǎn)動與否。
就像機(jī)械手一樣，這款機(jī)器人使用7個獨(dú)立的電腦控制的馬達(dá)在千分之一毫米尺度內(nèi)精確移動。眼科醫(yī)生使用操縱桿和觸摸屏來控制機(jī)器人，并通過手術(shù)顯微鏡監(jiān)測手術(shù)進(jìn)展。
2、人工耳蝸植入機(jī)器人
瑞士伯爾尼大學(xué)新聞稱，該大學(xué)醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生和ARTORG生物醫(yī)學(xué)工程研究中心的工程師們發(fā)明了一種人工耳蝸植入機(jī)器人，這種機(jī)器人可以完成外科醫(yī)生難以手工操作的外科手術(shù)。
在開展人工耳蝸植入術(shù)時，外科醫(yī)生通常必須通過頭骨在耳后建立一個接入點(diǎn)。然后，一個橋接內(nèi)耳受損部分以恢復(fù)聽力的電極通過接入點(diǎn)進(jìn)入耳蝸，所有這些都是手工完成。
研究人員注意到，采用手術(shù)規(guī)劃軟件和機(jī)器人鉆頭可創(chuàng)建出一個直徑約2.5毫米的通道，允許直線接入耳蝸。研究者稱，這種孔是微創(chuàng)的，并在面部神經(jīng)和鼓索神經(jīng)之間留出安全距離用于耳蝸植入。
通過采用3個互鎖安全部件，這款機(jī)器人鉆頭可以安全地鉆入人耳內(nèi)，避免對神經(jīng)和顯微結(jié)構(gòu)的損害。ARTORG生物醫(yī)學(xué)工程研究中心成員Stefan Weber表示，機(jī)器人依靠多個傳感器工作，這些傳感器是高精度的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，一個阻力傳感器用于“感知”鉆孔過程中的骨骼紋理、一個雷達(dá)樣神經(jīng)刺激探頭發(fā)射小的電脈沖至骨骼，通過這種方式，機(jī)器人能計算鉆頭是否在預(yù)定的軌道上。
外科醫(yī)生隨時能夠了解機(jī)器人鉆頭在哪兒，并且可以安全地控制鉆頭。頭頸部外科醫(yī)生Marco Caversaccio表示，我們的研究結(jié)果非常鼓舞人心，目前我們已解決了使用機(jī)器人進(jìn)行人工耳蝸植入手術(shù)方面的很多挑戰(zhàn)。
研究人員表示，這款機(jī)器人能夠完成外科醫(yī)生在無機(jī)器人輔助下無法完成的手術(shù)。他們希望進(jìn)一步開發(fā)出用于向內(nèi)耳遞送藥物的機(jī)器人。
3、采血/輸液機(jī)器人
VascuLogic公司開發(fā)的VenousPro機(jī)器人可以在醫(yī)生的指導(dǎo)下持續(xù)采血或輸液。這種機(jī)器人采用紅外線和超聲波成像來確定插入針頭的最佳位置。醫(yī)生通過一個直觀的觸摸屏界面與VenousPro機(jī)器人進(jìn)行互動。通過智能制導(dǎo)系統(tǒng)，針頭被插入靜脈內(nèi)的目標(biāo)部位。VenousPro機(jī)器人采血視頻鏈接：https://www.youtube.com/watch?v=IpdTeGPruFA
這款機(jī)器人對患者和醫(yī)生都很安全，并且具有人體工程學(xué)的臂架、約束帶和止血帶。通過VenousPro的自動針頭處理，醫(yī)生不再需要接觸使用過的針頭。VenousPro機(jī)器人還能提供快速、平穩(wěn)置入針頭的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)換管過程中通常會發(fā)生的針頭超調(diào)或針頭運(yùn)動性震顫。
VascuLogic公司還聲稱，VenousPro機(jī)器人還能夠?yàn)榛颊邘頍o痛體驗(yàn)，這是由于該機(jī)器人配置有一個超聲激活的局部麻醉貼。對于無法忍受看到針頭的焦慮患者，VenousPro機(jī)器人具有開口裝置設(shè)計，但針卻是隱藏式看不見的。
4、骨科手術(shù)機(jī)器人Phecda
在北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司（以下簡稱“天智航”）開發(fā)的骨科手術(shù)機(jī)器人Phecda（天璣）的幫助下，北京積水潭醫(yī)院的外科醫(yī)生們開展了全球首例上頸椎機(jī)器人輔助手術(shù)。
Phecda是一款具有完全知識產(chǎn)權(quán)的骨科手術(shù)機(jī)器人，為臨床手術(shù)提供精準(zhǔn)解決方案。該系統(tǒng)定位精度達(dá)亞毫米級，可廣泛應(yīng)用于脊柱全節(jié)段（頸、胸、腰、骶）、骨盆、四肢等部位螺釘內(nèi)固定術(shù)，適應(yīng)癥范圍及定位精度處于世界領(lǐng)先水平。尤其對微創(chuàng)術(shù)、高風(fēng)險區(qū)域具有明顯優(yōu)勢，可有效降低手術(shù)風(fēng)險、減少手術(shù)并發(fā)癥。
Phecda配置有3D高清視覺識別系統(tǒng)，可觀察內(nèi)部骨結(jié)構(gòu)，同時具有一個機(jī)械臂引導(dǎo)醫(yī)療工具在精度0.8毫米的范圍內(nèi)進(jìn)行手術(shù)操作。
Phecda通過4步計劃進(jìn)行工作。首先，醫(yī)生獲得與Phecda同步的脊柱三維圖像；其次，醫(yī)生根據(jù)適應(yīng)癥選擇2D或3D模式完成手術(shù)規(guī)劃；之后，機(jī)器人精確運(yùn)動至規(guī)劃位置，確保手術(shù)路徑與規(guī)劃路徑一致；最后，機(jī)器人開展手術(shù)，并實(shí)時監(jiān)測患者移動，自我修正。
5、軟組織縫合機(jī)器人
來自約翰霍普金斯大學(xué)的一項(xiàng)最新研究表明，外科手術(shù)機(jī)器人可以適應(yīng)軟組織在手術(shù)過程中的細(xì)微運(yùn)動，能夠精確而連貫地進(jìn)行縫合操作。
在涉及剛性結(jié)構(gòu)（如骨骼）的手術(shù)過程中，機(jī)器自動化的應(yīng)用比較有限，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)在手術(shù)過程中更容易保持靜止。但軟組織手術(shù)涉及更滑的組織部分，難以掌控，導(dǎo)致外科醫(yī)生必須做出相應(yīng)的反應(yīng)，以保持緊密縫合。
約翰霍普金斯大學(xué)計算機(jī)科學(xué)家Simon Leonard和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)連續(xù)公關(guān)4年，計劃研制出一種能夠精確縫合軟組織的機(jī)械臂。
他們所開發(fā)的機(jī)器人，能夠?qū)?個管狀結(jié)構(gòu)縫合在一起，即所謂的吻合。研究人員聲稱，在結(jié)直腸手術(shù)過程中，沿接縫發(fā)生滲漏幾乎占到了手術(shù)時間的20%，而在腹部外科手術(shù)中則占到了25%-30%。
智能組織自主機(jī)器人（STAR）是研究人員用來進(jìn)行軟組織手術(shù)的外科機(jī)器人系統(tǒng)，它采用了一個3D成像系統(tǒng)和一個近紅外傳感器，來檢測組織邊緣的熒光標(biāo)記，在外科醫(yī)生的監(jiān)督下保持縫合針在軌道上運(yùn)行，但不需要任何動手指導(dǎo)工作。
5位外科醫(yī)生采用開放式腹腔鏡和機(jī)器人輔助術(shù)完成了同樣的手術(shù)。研究人員比較了縫合間隔的一致性、造成縫漏的壓力、導(dǎo)致針頭從組織中取出或重啟機(jī)器人的錯誤、以及完成這一過程需要的時間。
研究表明，縫合機(jī)器人耗時比開放式機(jī)器人輔助手術(shù)耗時更長，前者耗時35-57分鐘，而開放式機(jī)器人輔助手術(shù)為8分鐘。但縫合機(jī)器人在其他所有方面都比外科醫(yī)生表現(xiàn)要好。
目前，這款縫合機(jī)器人系統(tǒng)還沒有上市，研究人員認(rèn)為，該系統(tǒng)并不是要取代外科醫(yī)生，而是希望能更好地改善患者的預(yù)后，并提供更好的外科技術(shù)。
6、顱骨手術(shù)機(jī)器人
猶他大學(xué)的一項(xiàng)最新研究表明，一種由計算機(jī)驅(qū)動的顱骨機(jī)器人進(jìn)行鉆顱手術(shù)的速度是標(biāo)準(zhǔn)方法的50倍。
猶他大學(xué)發(fā)明了一種機(jī)器人鉆頭，能產(chǎn)生快速、清潔、安全的切口，同時減少切口的開放時間。該機(jī)器人將手術(shù)時間從2小時縮短至2分鐘半。通常，外科醫(yī)生需要用手鉆小心翼翼地鉆入顱骨，這增加了手術(shù)時間。
猶他大學(xué)神經(jīng)外科醫(yī)生Couldwell表示，這就像考古，我們不得不慢慢地取出骨頭以避開敏感的結(jié)構(gòu)。Couldwell領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這款機(jī)器人鉆頭，所采用的技術(shù)是已經(jīng)存在的技術(shù)，但沒有被應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)。
在鉆骨之前，患者首先要接受CT掃描，采集顱骨的骨數(shù)據(jù)并定位諸如神經(jīng)和主要靜脈和動脈等敏感結(jié)構(gòu)。從CT掃描得到的信息被用來對鉆頭的切削路徑進(jìn)行編程。外科醫(yī)生可以從不同的點(diǎn)選擇最佳路徑，并可以在任何結(jié)構(gòu)的1毫米內(nèi)的切割路徑中設(shè)置安全屏障。然后，鉆頭以精確而快速的方式，將大部分骨頭像粉碎機(jī)一樣移除。該款機(jī)器人鉆頭也有一個緊急關(guān)閉開關(guān)，如果面部神經(jīng)顯示出任何刺激的跡象，可使機(jī)器人立即關(guān)閉。
目前，研究人員正在考慮將這款機(jī)器人鉆頭進(jìn)行商業(yè)化，應(yīng)用于顱骨外科手術(shù)。
來源：新浪醫(yī)藥（微信號 sinayiyao）
