脊柱导航辅助机器人技术的现状及远期展望

椎弓根螺钉内固定技术是脊柱外科固定技术的核心。自1985年机器人PUMA 200参与完成了历史上第一台机器人辅助手术以来,已有18款脊柱外科领域相关的辅助机器人出现。本文在概述传统椎弓根螺钉内固定技术的基础上,首先分析了导航辅助机器人辅助椎弓根螺钉置入技术的重要性。其次,比较了串联式及并联式脊柱导航辅助机器人各自的特点,即串联式脊柱导航辅助机器人结构简单、控制简单、灵活性高、运动空间大,而并联式机器人具有体积小、定位精度高、状态维持性好等优点。最后,提出了脊柱导航辅助机器人技术现阶段的问题,并展望了该技术的发展前景。     

医用机器人与计算机辅助手术MRCAS进展

综述了医用机器人与计算机辅助手术（MRCAS）技术在计算机辅助手术、医用机器人和遥操作手术三个方面的发展历程。首先,根据图像模式的不同,总结了计算机辅助手术在CT/MRI导航、透视导航、无图像导航以及其他一些导航手术中的研究进展。然后,按照医用机器人的发展历史,阐述了基于工业机器人平台的外科机器人、专用外科机器人和小型模块化机器人三个发展阶段。接着,根据临床应用特点,介绍了遥操作手术在本地遥外科和远程遥外科中的应用。最后,讨论了MRCAS的未来发展趋势。     

机器人在微创外科手术中的应用

背景：微创外科手术机器人具有稳定性好、操作灵活、运动精准、手眼协调等特点,是微创手术未来发展的方向。 目的：分析微创外科手术机器人的现状,探讨微创外科手术机器人的关键技术。 方法：分别从体外手术机器人与体内手术机器人等方面,详细分析和介绍了国内外近年来的主要研究成果,并对微创外科手术机器人的力反馈、主从控制策略等关键技术进行了探讨。 结果与结论：综合国内外微创外科机器人的研究情况来看,微型体内手术机器人是手术机器人领域的研究热点,特别是微型机器人的灵巧性设计、手术机器人的定位、运动规划与控制、操作力的实时测量与力反馈等关键技术。主从操控技术是手术机器人进行遥操作和微操作的关键环节。     

微创椎弓根螺钉置入中脊柱手术机器人的应用

<正>椎弓根螺钉置入是脊柱外科手术最常见的手术方式,因其安全性、有效性而在临床广泛应用。随着数字化、微创化、精准化的发展,脊柱手术机器人的研发已经越来越受到国内外学者的高度重视,尤其是脊柱外科手术机器人在微创脊柱外科具有广阔的临床应用前景,为了既能完成椎弓根螺钉的微创置入,又能避免手术医生术中的射线暴露量,脊柱外科手术机器人应运而生,近年来国内外脊柱微创手术机器人发展迅速。1国内脊柱手术机器人发展处于起步阶段鞠浩等~([21])为了解决脊柱微创外科手术     

达芬奇机器人手术器械的清洗与灭菌

机器人手术系统是微创外科发展的时代产物,在腔镜手术的基础上延伸了外科医生的手、眼功能,能更微观和精准地进行手术操作,被广泛应用于胸心外科、普通外科、泌尿外科和妇产科等多个专科领域。     

计算机辅助外科相关技术研究——著名专家介绍

<正>在国际医学植入物研究领域要有更多中国专家的名字计算机辅助外科是随着计算机技术和影像学的发展而产生的,它包含了机器人技术、手术导航技术、虚拟手术等。     

软体机器人在医学领域的应用

软体机器人具有自由度高、适应性强、安全性高等优点,已成为机器人领域的研究热点;且因其采用软材料制成,与人体相容性较好,在医学领域中也具有广泛应用前景。本研究对软体机器人的驱动方式、建模控制、制造方法、变刚度方法等关键技术作了总结与分析;对软体机器人在医学领域如外科手术、康复治疗、药物输送、心脏设备等的典型应用及发展现状进行综述。针对现有医疗软体机器人存在的缺陷,总结出其面临的挑战,并提出对医疗软体机器人的展望。     

内镜与微创培训在泌尿外科临床教学中的应用

<正>当今及未来外科的发展方向是以腔镜技术为主的微创外科时代。传统的外科基本技能训练及教学模式逐渐不能满足现代微创外科技术的发展。如何提高广义外科基本技能是当今外科临床教学亟待解决的问题。1传统手术训练面临的挑战泌尿外科是使用内镜诊疗最多的学科之一,包括膀胱镜、输尿管镜、经皮肾镜、腹腔镜等,经自然腔道手术、单孔腹腔镜手术及机器人辅助的腹腔镜手术更是快速发展[1]。由于医疗技术的进步和微创技术的优越性,目前临床外科大约90%以上     

功能性鼻内窥镜手术临床应用

功能性鼻内窥镜手术由kenndey在九十年代应用于成人，Grass又将该手术方法应用于儿童，之后逐渐被美国和西欧鼻科医师所重视，并成为所有年龄组慢性或复发性鼻窦炎的新的外科方法。近年来随着现代诊疗方法以及光学、电子技术在医学领域里的广泛应用，借助于各种精密的软、硬性光导纤维内窥镜系统，     

颈腰椎间盘微创技术研讨会

脊柱外科是现代外科发展中最活跃、最有生命力的学科,脊柱外科微创技术又是脊柱外科领域临床水平和科学技术发展的主要标志,其重要发展趋势是手术的有限化、微创化、替代化和智能化。     

机器人在骨科手术中应用的可靠性与提升空间

背景:骨科手术机器人是一种集医学、电子信息学、机械物理学等多学科、多领域为一体的新型医疗器械,是当代医学信息化、程控化、智能化的一个重要发展方向,在骨科手术中有着安全可靠性与广泛的应用前景。目的:探讨机器人在骨科手术中的应用可靠性及提升空间。方法:以中文检索词"机器人,骨科,手术,精准度"和英文检索词"Robot,Orthopedics,Surgery,Accuracy"分别检索CNKI数据库、维普数据库、万方数据库和PubMed数据库自建库至2019年6月的文献。根据入选标准保留49篇文献,对手术机器人应用于骨科手术的关键问题进行综述。结果与结论:①目前对骨科手术机器人的研究较多,方法较成熟,但是国内手术机器人的研究相对于发达国家还处于初级阶段;②骨科手术机器人技术正朝着人机智能化、图像精细化、形态精微化、手术无创化、远程可控流畅化等方向发展;③推动自主研发骨科手术机器人产品、全方位制定行业规范和临床标准,将是中国智能医疗器械及设备发展的重要导向。     

半自动脊柱手术机器人系统在脊柱外科治疗中的应用

文题释义：医学机器人：是多学科研究和发展的成果,是指被应用在诊断、治疗、康复、护理和功能辅助等诸多医学领域的机器人,目前主要被分为手术机器人、康复机器人、辅助机器人、服务机器人。   自动化程度：可分为医师完全直接控制、医师机器人协同控制、医师监督下半自动及机器人全自动4个等级。医师监督下半自动即在医师监督下,手术机器人有一定的自主性执行手术任务,医师主要起到巡视监督的作用,在执行的过程中参与较少,例如肿瘤放射治疗的赛博刀系统。术中或术前医师负责手术规划,执行工作交付于手术机器人,医师在术中可调整手术计划,确保手术过程的安全执行。 背景：临床常用的手术机器人主要依赖进口,自动化程度不高,核心技术无法突破,国产机器人方兴未艾,手术机器人造价昂贵,手术费用居高不下。课题组及深圳鑫君特智能医疗器械有限公司协同开发了Orthobot脊柱外科专用手术机器人系统,对国产手术机器人的发展意义重大。 目的：通过动物腰椎模型探讨Orthobot半自动脊柱手术机器人系统在腰椎手术的应用可行性,验证其安全性及有效性,优化手术流程。 方法：将12具实验猪腰椎标本(L₁-L₆)随机分成2组,实验组(6具)采用术前CT扫描数据结合术中C臂机X射线透视进行配准,在三维CT数据下规划钉道,应用Orthobot机器人系统进行腰椎标本椎弓根定位,克氏针钻孔,沿克氏针攻丝,制备钉道;对照组(6具)直接采用术中C臂机X射线透视数据,在二维X射线数据下规划钉道。记录术中钉道规划时间、克氏针植入时间、射线暴露时间及机器人单个钉道制备总耗时。复查CT扫描,参照Abul-Kasimhierarchy分级系统评估植入椎弓根螺钉钉道的准确性与优良率。 结果与结论：①实验组钉道规划时间、单个钉道制备总耗时长于对照组(P < 0.001),两组射线暴露时间、克氏针植入时间比较无显著性意义(P > 0.05);②复查CT评估显示,实验组制备60个腰椎椎弓根螺钉钉道的优良率为96.7%(58/60),明显优于对照组的优良率85.0%(51/60)(P < 0.05);③结果表明对比单纯采用术中C臂,应用半自动Orthobot脊柱手术机器人系统结合术前CT与术中C臂置钉的准确率高、安全有效,但术中系统注册匹配时间增加、手术总耗时更长。 ORCID: 0000-0002-6549-7973(林云志) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

Toward the Design of Personalized Continuum Surgical Robots

Robot-assisted minimally invasive surgical systems enable procedures with reduced pain, recovery time, and scarring compared to traditional surgery. While these improvements benefit a large number of patients, safe access to diseased sites is not always possible for specialized patient groups, including pediatric patients, due to their anatomical differences. We propose a patient-specific design paradigm that leverages the surgeon’s expertise to design and fabricate robots based on preoperative medical images. The components of the patient-specific robot design process are a virtual reality design interface enabling the surgeon to design patient-specific tools, 3-D printing of these tools with a biodegradable polyester, and an actuation and control system for deployment. The designed robot is a concentric tube robot, a type of continuum robot constructed from precurved, elastic, nesting tubes. We demonstrate the overall patient-specific design workflow, from preoperative images to physical implementation, for an example clinical scenario: nonlinear renal access to a pediatric kidney. We also measure the system’s behavior as it is deployed through real and artificial tissue. System integration and successful benchtop experiments in ex vivo liver and in a phantom patient model demonstrate the feasibility of using a patient-specific design workflow to plan, fabricate, and deploy personalized, flexible continuum robots.     

Computer- and Robot-Assisted Total Knee Replacement: Analysis of a New Surgical Procedure

This paper describes a nonstandard procedure for total knee replacement (TKR), based on the use of modern tools such as computers, electronic sensors, and robots, to achieve accurate and optimal implant results. The intervention is planned on a standard PC connected to the CT scanner. Dedicated software shows the surgeon limb alignment and knee status and assists in the choice of the best prosthesis. The intervention is then performed with a new device and surgical procedure. At first the femur and the tibia are fixed to the operating table with a special clamp and the knee bones are exposed with the standard technique; then the surgeon digitizes the shape of the joint and the computer transfers the planned surgical strategy to a dedicated surgical robot. Resections are performed by the surgeon on a constrained guide held by the robot. In this paper we summarize the main results on the system performances, and discuss the clinical implications of this new technology in the operating room. Preliminary experiments on cadavers and volunteers show that this methodology can improve the accuracy of the implant to 2.5 mm and 2°, reduce operating time and surgical errors, and may represent a challenging alternative methodology for TKR. © 2000 Biomedical Engineering Society. PAC00: 0707Tw, 8780-y     

达芬奇手术机器人从引进到使用过程中的科学管理

随着外科手术精准化及微创化发展,越来越多的医院引进达芬奇手术机器人,设备已从第一代发展到第四代。相较于传统手术,“医生+机器人”的组合突破了传统腔镜器械无法转弯、深层次血管缝合无法百分之百精准的问题,在保证灵活性及平稳性的基础上实现失血量、组织创伤、炎性反应等问题的同步降低。第四代达芬奇手术机器人具有悬吊式手术臂结构并具有多角度摆位设定的关节,可以由内到外地延展手术工作区域,内置荧光成像技术可实时显示和评估血管、胆管和组织灌注的情况。由于手术机器人价格昂贵,结构复杂精密,医院需要进行充分论证、精细化管理,才能保证设备引进后实现最佳的社会效益及经济效益。本文以达芬奇XI手术机器人为例介绍了设备的引进、安装、培训、验收及使用全流程的科学管理,为医院引进手术机器人全过程管理提供科学的方法及思路。     

Robin Heart 2003--present state of the Polish telemanipulator project for cardiac surgery assistance

The Polish telemanipulator (Robin Heart), for use in cardiac surgery, has been realized by the Foundation of Cardiac Surgery Development in Zabrze, Poland, in cooperation with specialists from the Technical University of Lodz and Warsaw University of Technology. The brief history of robotic surgery and fundamental advantages of employing robots in this field--safe, reliable and repeatable operative results with less patient pain, trauma and recovery time--follow the assumptions of the Polish Cardio-Robot project. The cardiac surgery robot, Robin Heart, is an original construction with a segment type structure which allows the various combination of its parts for different types of surgery. The telemanipulator for cardiac surgery will consist of two arms equipped with tools and one arm holding the camera. Several models suitable for surgeon contact systems, using the experience of centers designing the artificial hand and haptic systems have been worked out. The detailed mechanical analysis and original construction of main parts of the robot and development of the surgical planning system are presented in further sections.     

手术机器人面临的一大挑战———力触觉反馈

机器人手术作为一种微创手术技术,由于其高度的精准性,已经得到了外科医生的广泛认可。但机器人手术最大的局限之一就是外科医生缺乏操作的“手感”（即力触觉反馈）,增加了手术的不确定性和风险性,从而限制了手术机器人的进一步发展。文中从手术机器人力触觉反馈系统的组成、关键技术、以及当前的研究现状等几个方面,对该反馈系统进行了综述。力触觉反馈包括力反馈与触觉反馈。该系统的实现依赖力触觉的传感与再现,本文介绍了常用的力触觉传感器、再现设备及感觉模拟技术,并分析了各项技术的优缺点。对力触觉反馈系统在手术机器人的研究进展进行了概述。在汇总以前研究的基础上,对相关研究做了展望。     

The first experience of robot assisted spleen-preserving laparoscopic distal pancreatectomy in Korea

Spleen-preservation has recently been emphasized in benign and borderline malignant pancreatic diseases requiring distal pancreatectomy. Reports to suggest that laparoscopic distal pancreatectomy is feasible and safe have been increasingly published. Robotic surgical system has been introduced and is expected to provide unique advantages in laparoscopic surgery. However, robot-assisted pancreatic surgery has not yet been performed by many surgeons. A 45-year-old female patient with abdominal discomfort was found to have pancreatic cyst in the body of the pancreas. Mucinous cystic tumor of the pancreas was the most favourable preoperative diagnosis. She underwent spleen-preserving laparoscopic distal pancreatectomy by using da Vinci surgical robot system. Splenic artery and vein were so tightly adherent to the pancreatic cyst that segmental resection of splenic vessels was required. Postoperative course was uneventful. She was able to come home in 5 days after surgery. Postoperative follow up color doppler ultrasound scan, taken on 2 weeks after surgery, showed minimal fluid collection around surgical field and no evidence of splenic infarction with good preservation of splenic perfusion. Robot-assisted spleen preserving distal pancreatectomy is thought to be feasible and safe. Several unique advantages of robotic system are expected to enhance safer and more precise surgical performance in near future. More experiences are mandatory to confirm real benefit of robot surgery in pancreatic disease.     

疫情背景下无接触医用机器人的应用与发展

该文对疫情背景下不同类型的无接触医用机器人进行了简单的梳理和分类,介绍了在疫情背景下应用机器人技术的优势,结合国内外应用现状,分析了各类医用机器人的关键技术,并对未来的发展方向提出了展望.