血管介入手术机器人系统关键技术及研发现状

血管介入治疗作为一种微创治疗方法已被血管外科、心血管内外科及神经内外科等不同学科所广泛应用。传统血管介入手术依靠透视下手对导管导丝的操作,可持续性及精确性存在一定问题;同时操作者在长期X射线暴露及铅防护围裙负重中承担了较高的职业危害风险。血管介入机器人系统具有明显减少操作者X射线暴露、成像定位精准、操作准确稳定的优点,在减少器械与血管壁接触、操作颤抖的同时,增加操作者舒适感,目前已经成为医疗机器人的研究热点。笔者在此介绍血管介入手术机器人系统的图像导航、机械臂结构、力反馈及安全性能等关键技术,并对目前国内外血管介入手术机器人系统的研究进展进行阐述,通过临床应用阐明该技术在血管介入手术机器人系统中的重要意义,探讨关键技术的发展趋势。尽管技术的进步使得血管介入手术机器人系统有了长足发展,但需要看到的是,目前的介入手术机器人系统仍然存在较多不足：触觉力学反馈的缺乏使其在复杂困难病变、钙化病变、慢性闭塞病变中的应用受到了限制;同时缺乏适用操控各类目前已经商品化的导丝、导管、球囊、支架等血管腔内器具,频繁更换介入器材会导致手术时间的增加,进一步降低了手术的可操控性。人工智能与5G通信技术的快速发展,将为机器人系统辅助下的血管介入手术提供更加精准化、规范化的发展方向。并且在人工智能基础上,血管介入机器人系统与腔内影像设备的一体化融合及虚拟现实技术的应用将为精准血管介入提供更为广阔的前景,指明了血管介入手术机器人系统未来研究方向。血管介入手术机器人系统的发展,是符合目前对于精准医疗的趋势,为血管介入医师提供一种保护,但仍然需要更多的时间去完善、精进这项技术,同时需要制定其应用的适应证和禁忌证,建立标准程序,并通过大量临床试验来评估血管介入机器人系统的长期疗效,使得这项技术能够得到更广泛的应用。     

血管介入机器人的血管造影实验研究

目的 验证血管介入手术机器人系统应用于血管介入手术的可行性及安全性.方法 血管介入机器人主要包括机械推进系统和图像导航系统两部分,采用主辅结构.外科医生处于主站点位置,发送控制指令到处于辅位置的机器人,机器人将指令转化为导管动作.在玻璃模型预实验和动物实验中,外科医牛通过远程控制血管介入机器人,将导管插入到预定的目标,最后评测导管定位误差及手术时间.结果 玻璃检测血管模型预实验中,在机器人的操纵下,造影导管可以进入一个任意分支血管模型,导管定位误差<1 mm.在10只成年犬上成功进行机器人血管介入手术.犬的肾动脉与椎动脉造影均顺利进行,无手术并发症,实验平均用时35 min,医生未暴露在射线下.结论 血管介入手术机器人系统是安全和可行的,可实现导管的医生远程操作,基本上满足血管造影的要求.     

血管介入机器人的血管造影实验研究

目的 验证血管介入手术机器人系统应用于血管介入手术的可行性及安全性.方法 血管介入机器人主要包括机械推进系统和图像导航系统两部分,采用主辅结构.外科医生处于主站点位置,发送控制指令到处于辅位置的机器人,机器人将指令转化为导管动作.在玻璃模型预实验和动物实验中,外科医牛通过远程控制血管介入机器人,将导管插入到预定的目标,最后评测导管定位误差及手术时间.结果 玻璃检测血管模型预实验中,在机器人的操纵下,造影导管可以进入一个任意分支血管模型,导管定位误差<1 mm.在10只成年犬上成功进行机器人血管介入手术.犬的肾动脉与椎动脉造影均顺利进行,无手术并发症,实验平均用时35 min,医生未暴露在射线下.结论 血管介入手术机器人系统是安全和可行的,可实现导管的医生远程操作,基本上满足血管造影的要求.     

血管介入机器人的血管造影实验研究

目的 验证血管介入手术机器人系统应用于血管介入手术的可行性及安全性.方法 血管介入机器人主要包括机械推进系统和图像导航系统两部分,采用主辅结构.外科医生处于主站点位置,发送控制指令到处于辅位置的机器人,机器人将指令转化为导管动作.在玻璃模型预实验和动物实验中,外科医牛通过远程控制血管介入机器人,将导管插入到预定的目标,最后评测导管定位误差及手术时间.结果 玻璃检测血管模型预实验中,在机器人的操纵下,造影导管可以进入一个任意分支血管模型,导管定位误差<1 mm.在10只成年犬上成功进行机器人血管介入手术.犬的肾动脉与椎动脉造影均顺利进行,无手术并发症,实验平均用时35 min,医生未暴露在射线下.结论 血管介入手术机器人系统是安全和可行的,可实现导管的医生远程操作,基本上满足血管造影的要求.     

血管介入手术机器人的腔内器械自动识别与跟踪研究进展

在血管外科领域，血管介入手术是一种高效的微创治疗方法。然而，传统的介入手术方法需要医生长时间穿戴防护铅衣，并且存在暴露于辐射的风险，这不仅为医生带来健康隐患，还可能对手术效率产生不利影响。随着血管腔内介入手术机器人（EIR）的研发应用，可在减少医生辐射暴露的同时，提供相较于传统方法更高的操作精度和稳定性。介入器械的自动识别和实时跟踪两大关键技术可以使得EIR在复杂的介入手术中拥有对器械方位的把控能力和判断能力，从而保证治疗的质量和安全。目前研究大多倾向利用介入影像实现EIR在血管结构中实时、准确地检测和定位器械，即令机器人观察图像信息进行手术。与此同时，介入器械识别技术与EIR的协同工作具有重大潜在价值。这要求机器人不仅要能精准执行命令，更需能够理解和预测医生的操作意图。随着人工智能技术的发展，有望在辅助机器人更精确地识别和跟踪器械并修改定位误差方面提供支持，实现真正的协同手术。在此，笔者分析介入器械的自动识别和实时跟踪两大技术在EIR领域的应用情况，综合讨论它们的临床应用前景，并对国内外相关技术的发展进行对比和总结。     

血管腔内修复及介入技术进展(摘译)

医学机器人在血管介入中的应用研究 Plication study of medical robots in vascular intervention.[中国]/Lu WS···//Int J Med Robot, 2011,5.[Epub ahead of print] 背景 基于微创手术和医学机器人的应用,应用于血管介入领域的血管介入机器人系统已被发现.方法 机器人系统包括推进系统、图像导航系统和虚拟手术训练系统.这3种系统的整合构成了可以用于体外血管介入和动物实验的血管介入机器人系统的雏形.结果 在透明的玻璃血管模型上,显示导管已经进入了血管模型的动脉支路,并且导管的移动符合临床血管介入手术的要求,即导管移动的误差范围小于0.5 mm     

脑血管病介入治疗的发展和存在的问题

脑血管疾病严重危害人类健康。近年来,介入治疗以其微创、有效、安全和适应证较宽等特点逐渐受到医生与患者的肯定,成为治疗脑血管病的主要手段之一。随着神经影像学、导管技术和介入材料的迅速发展,血管内介入技术在治疗脑血管病方面日臻成熟,显示出广阔的前景,但也存在一些亟待解决的问题。     

介入手术机器人系统在经皮冠状动脉介入治疗中的临床应用探讨

冠状动脉(冠脉)介入治疗已成为冠心病最主要的治疗手段,然而传统的治疗方式面临着诸多不足与挑战.本文旨在探讨介入手术机器人系统辅助下冠脉介入手术临床应用的现状与前景.介入手术机器人系统为冠脉介入手术提供更为精准化与标准的模式,相对于单纯人工操作可以有效降低医患辐射暴露剂量以及为传染性疾病患者的手术提供更为安全的方式.     

血液透析通路问题X线下介入诊断治疗分析

目的:探讨X线下介入技术对血液透析通路相关性疾病诊断治疗的意义。方法:海淀医院肾内科263例次因血管通路问题而行介入检查治疗的患者,根据不同病变采用不同的穿刺和造影方式,造影了解血管病变或导管位置,依病情需要行球囊扩张或植入支架治疗。结果:共有119例次的肿胀手综合征患者、56例次动静脉内瘘相关问题、82例次导管相关性问题以及6例患者行术前相关性检查行介入诊断或治疗,其中13例次因导丝无法通过等原因操作治疗失败,多为肿胀手综合征病例;1例术后出现穿刺点血肿并发症而再次介入下栓塞止血;共136例次的球囊和支架植入治疗,肿胀手综合征患者96例次,占70.6%。结论:运用X线下介入技术对血液透析通路行检查和治疗精准性高,保护了透析患者有限的血管资源。     

腹腔镜手术治疗腹主动脉瘤的现状及展望

腹腔镜手术被公认为一种微创的治疗方法,在过去30年腹部外科手术的发展中扮演了重要的角色。导管介入的发展同样也促进了整个血管外科微创治疗的发展。血管内介入通常作为闭塞性疾病和动脉瘤的微创治疗手段,腹腔镜手术在当代血管疾病的治疗模式中起到越来越重要的作用。腹腔镜在血管外科领域中的应用有以下几种方式：①手助腹腔镜手术（hand assisted laparoscopic surgery,HALS）,通过手助方式帮助分离和吻合;②腹腔镜辅助手术（1aparoscopically assisted）,在腹腔镜辅助下行小切口分离解剖,常规方式行血管吻合;③完全腹腔镜手术（totallaparoscopiesurgery）,解剖分离和血管吻合完全使用腹腔镜技术,有些在开放主动脉手术中无法解剖分离的路径在腹腔镜下可以完成,例如直接进腹路径、结肠后路径、肾后路径、腹膜后路径等”^[1,2]。这些技术的优缺点已经在许多文献中有讨论,本文不作更多评论。目前仍然有很多人支持和反对这些腹腔镜技术在血管外科手术中的应用。当前主流血管外科界未广泛接受腹腔镜技术在主动脉手术中的应用,除非在腹腔镜下缝合、阻断、出血控制、止血等关键技术出现突破性进展,腹腔镜主动脉手术无法像血管介入那样得到广泛使用。然而,并非所有病人都适合血管介入手术。血管的介入治疗存在解剖局限、生存质量差、费用昂贵、远期生存率低、有Ⅱ型内漏、移植物移位、主动脉瘤颈扩张、动脉瘤破裂可能等缺点,促使我们去寻找其他更好的微创治疗手段。     

达芬奇手术机器人：结直肠外科的新挑战

精准化微创手术已成为结直肠外科医疗水平的象征。达芬奇手术机器人系统的应运而生,开启了精准化微创手术的新纪元。该系统的优势在于:可提供高清稳定的立体视觉、精准化的直觉式动作控制、滤除的手部震颤、缩短的手术曲线以及可远程控制性。但其局限性在于:触觉反馈缺失,手术时间延长和价格昂贵等。笔者就达芬奇手术机器人系统的构成、发展史及其在结直肠外科手术中的应用现状进行阐述,并对这一先进智能技术的前景进行了些许思索。     

医源性与非医源性血管内异物的取出策略与方法：附15例报告

背景与目的 近年来,随着介入技术及器械的不断进步,血管内异物（IFB）的取出技术有了一定的进展,但由于异物的类型、留置部位、大小等的不同,IFB取出的操作难度不同。因此,本文中笔者对近年来收治的医源性与非医源性IFB患者的治疗经过进行分析总结,以期为临床诊治此类疾病提供参考。方法 回顾性分析2012年1月—2021年9月中国人民解放军联勤保障部队第九〇〇医院普通外科收治的15例IFB患者资料,对异物来源,残留部位,手术过程等进行总结,并复习相关文献。结果 15例患者中医源性IFB 12例,非医源性IFB 3例;男9例,女6例;年龄21~79岁,平均为（56.67±17.63）岁;手术时间为20~110 min,平均（51±23.62）min;原发病包括外伤性3例,乳腺癌2例,胃癌2例,下肢深静脉血栓形成2例,肺癌2例,肝癌1例,宫颈癌1例,脑梗死伴颈动脉狭窄1例,肾功能不全1例。15例IFB均顺利取出,技术成功率为100%,单纯介入治疗取出异物10例,1例行腹腔镜下异物取出术,4例行传统外科手术切开取出。术前除1例因血管支架移位导致主动脉破裂大出血外,其余患者均未出现相应并发症,如血管破裂、出血、感染、继发性血栓形成等;术后给予抗凝治疗,15例患者经随访,均未出现并发症,超声复查血管通畅。结论 大多数IFB患者可通过急诊手术处理,首选治疗方式采用介入治疗方式,对于简单病例,可通过鹅颈抓捕器进行抓捕异物,而针对较难取出的患者,可通过导丝塑形或改用较大的环形圈套器,操作者术中需耐心操作;对于介入操作困难的病例,可结合临床具体情况,术中中转腹腔镜或开放手术进行治疗,安全性也较好。     

近代静脉外科在相关领域中的进展与关注点

在周围血管的疾病诊治中,静脉疾病患者众多,占门诊量的60%以上。据统计,在我国下肢静脉疾病的患病率为8.89%,仅大隐静脉曲张就有上亿患者。近年来有关血管疾病的诊治方法、理念、辅助设备、耗材、技术以及基础研究都得到了重大发展,特别是在大隐静脉曲张、肢体深静脉血栓、髂静脉压迫综合征、盆腔淤血综合征的静脉疾病的诊治方面有突破,彰显近代静脉外科的发展和进步。为此,笔者就相关静脉外科的进展和关注点进行论述和总结。     

机器人辅助腔镜甲状腺手术在中国的发展和现状

机器人手术系统于2007年首次应用于甲状腺手术,其整合了腔镜与传统开放手术的优点,进一步促进了甲状腺微创外科的发展。2014年,笔者单位首先在国内开展机器人甲状腺手术,并为3 200余例患者成功实施手术,截至2023年7月国内共完成11 931例机器人甲状腺手术。其美容效果明显优于传统开放手术,且常用入路的操作及肿瘤学安全性数据也随着开展数量及质量的提高而得到更新,为国内机器人甲状腺手术的开展,提供了经验指导。新技术的发展及临床应用,也同样促进了国产机器人的研发与实践。未来,将会有更多国产机器人投入临床,进一步降低手术成本,使其像腔镜技术一样得以在临床普及。在此,笔者对相关情况作一概述,以便国内同行进一步了解其在中国的发展和现状。     

腔内血管外科时代|主动脉疾病的治疗进展

腔内血管外科时代的到来,实现了主动脉疾病手术治疗的微创化。用最小的创伤治疗高危、复杂的主动脉疾病,是未来主动脉外科的发展方向之一。随着腔内血管外科器械的进步和腔内技术的飞速发展,过去诸多血管外科腔内治疗禁忌的疾患成为腔内治疗的适应证,未来20年将是腔内微创治疗的时代。     

机器人在结直肠癌手术中的应用

机器人系统因应用于结直肠癌的手术治疗具有精准操作的优势,但其也有花费高、装机费时、缺乏触觉反馈等问题。机器人结直肠癌手术技术的发展有助于促进其推广,已有的研究表明机器人系统在保证手术安全可行的同时,更好地保护了盆腔自主神经功能。但目前仍需多中心、前瞻性随机研究的临床数据证明其肿瘤根治性。     

新型冠状病毒肺炎疫情下实施血管外科诊疗的思考和建议

目前,新型冠状病毒肺炎(简称:新冠肺炎,WHO命名为COVID-19)疫情对我国人民的生命健康造成了巨大的威胁。在新冠肺炎疫情下,如何应对血管外科门诊患者;如何应对血管外科的危急重症患者;如何安全的实施血管外科手术;如何做好血管外科患者的术后管理和随访,这些都对血管外科医师提出了新的挑战。结合最新的文献报道和笔者所在医院的防控经验,本文对以上问题作出思考并提出个人建议,希望能起到抛砖引玉之作用,能够引发血管外科医师对新冠肺炎疫情下如何实施血管外科诊疗进行思考,以期更好地为临床服务。     

血管腔内介入手术机器人导航系统研究进展

血管腔内介入手术机器人现已逐渐用于临床,可远程控制手术操作,使医师免受辐射,且手术精准度更高,并有助于缩短手术时长。如何完善触觉反馈及发展手术导航是血管腔内介入手术机器人领域的研究热点。本文就图像融合血管三维导航、电磁跟踪、血流动力学辅助导航及图像引导血管腔内介入手术机器人自主导航的原理及应用进行综述。