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血管介入手術機器人系統綜述

來源 : 中國醫療設備雜誌2020年第12期
update : 2021/02/22
引言
目前中國大陸心血管病患病率處於持續上升階段,2016 年心血管病死亡率高居第一,高於腫瘤和其他疾病。目前微創血管介入手術已經成為治療疾病的流行方法。據國家衛健委冠心病介入治療註冊資料顯示,2017 年大陸地區冠心病介入治療總例數為 753142 例,經皮冠狀動脈介入治療(Percutaneous Coronary Intervention,PCI)病例增長率為 13%[1]。在傳統的血管介入手術中,醫生通過血管造影技術觀察導管等介入器材在體內所處位置,操縱導管、導絲等介入器材達到病變位置完成球囊擴張、支架安放等工作。介入醫生暴露在輻射中導致皮膚癌、白血病、甲狀腺癌、白內障發病率上升 [2-4],醫生為了減少輻射而穿戴的鉛衣也會帶來操作的不便和關節損傷 [5]。

近年來血管介入手術機器人取得了較大的進展,並進行了臨床上的應用。介入醫生在操作艙裡操作導管、導絲等器材介入,擺脫了鉛衣帶來的負擔,減少了輻射吸收,實驗證明機器人輔助的 PCI 手術能夠減少 97% 的輻射 [6]。介入醫生通過機器人輔助能夠對導管實現毫米級的控制,能夠減少導管與血管壁之間的碰撞,減少了併發症的發生 [7-9]。本文將對國內外在血管介入手術機器人的研究成果進行介紹,並對近年來血管介入手術機器人的關鍵技術進行分析。

1 國內外研究現狀
2006 年以色列 Haifa 醫院開發了遠端導航系統 [10],Corindus 公司以其為原型發展了 CorPath 200 血管介入機器人,CorPath 200 系統在 2012 年成為第一個獲得了美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration,FDA)認證的用於冠狀動脈介入的機器人系統 [11]。至今為止,血管介入手術機器人已經成為手術機器人的研究熱點,國內外科研機構都在積極研發自己的機器人輔助系統,本節將介紹國內外的研究進展。

1.1 國外研究進展
Amigo 是美國公司 Catheter Robotics 設計的用於血管介入電生理治療的遠端導管系統。Amigo 系統由一個安裝在電生理臺上的送管裝置和一個有線控制器組成 [12]。Amigo不需要單獨的工作站,可以與現有的透視技術結合確定導管位置並通過控制器操作導管。Amigo 是一個開放式平臺,能夠相容現有的商用導管,降低了使用成本。導管被放置在擴展底座內,介入醫生可以通過控制器在 30 m 外進行控制。控制器可以實現導管插入、回撤和旋轉以及導管頂端偏轉。通過控制器的前進、後退按鈕可以控制滑軌的前進和後退,從而實現導管的插入與回撤,導管運動速度為每秒 13 mm,最小控制精度為 1.6 mm。介入醫生旋轉控制器的最前端旋鈕實現轉檯的旋轉,帶動導管進行 360° 旋轉。旋轉控制器中間的旋鈕可以實現導管的遠端彎曲...完整