“介入機器人手術的成功,可能預示著推動血管介入領域的革命性進展。” 中國科學醫學院阜外醫院血管外科中心副主任醫師羅明堯說。
3 月 13 日,機器人輔助冠狀動脈介入治療(PCI,percutaneous coronary intervention)手術在海南博鰲超級醫院成功完成,該手術由中國科學院院士、復旦大學附屬中山醫院心內科主任葛均波教授團隊操刀,手術過程持續約 30 分鐘。
據了解,這次接受機器人輔助下冠脈介入治療的是一名 60 歲男性患者,他已患冠狀動脈粥樣硬化性心臟病十多年,雖然長期服用藥物但病情未見減輕。該患者是 50% 病變,幾年前做過造影,最近經常心絞痛,嚴重影響了他的生活質量。其冠脈造影結果顯示,患者系前降支中段彌漫性病變,導致第一對角支受損,需要在雙導絲保護技術的支持下完成手術。
葛均波在控制室內通過操縱桿對盒帶內導絲模塊進行手術操作,實現機械臂將兩根導絲分別送入,行雙導絲保護技術。
他在接受媒體采訪時表示,“該病例是一個分杈病變,而且是兩個狹窄,好在介入機器人完美地完成了任務。我們首先把對角支放在一個導絲保護起來,然后用兩個球囊越擴張支架,非常迅速地通過了復雜病變。”
與人工操作相比,介入機器人在某些方面具有一定優勢。首先,介入機器人的標準化和數字化優勢,可使手術過程保持穩定和精確的操作,其 “毫米級” 的精準定位和釋放植入器械,可避免醫生因經驗判斷或觀察失誤造成的誤差。
其次,在傳統的冠脈介入治療中,醫生往往穿著沉重的鉛衣,連續幾小時站在手術臺旁進行手術,這意味著醫生會暴露在 X 射線的電離輻射下,有骨骼系統受到損傷的風險。
介入機器人可將醫生從手術床旁解放出來,還能減少醫患雙方的輻射及術中交叉感染,對傳染病或感染性疾病患者的治療更加有利。據了解,2020 年疫情期間,在美國有使用介入機器人為新冠病人手術成功的案例,實現了醫生與患者 2 米以上的隔離。
再次,“人機交互” 轉變為一定程度的 “機機交互”,再結合 AI 和 5G 技術就可能具備遠程實施血管介入手術的潛力。
介入機器人的實質是手術機器人與血管介入技術的結合。“這是一個歷史性的時刻,未來我們也將看到更多的創新技術應用于臨床。” 葛均波在接受媒體采訪時表示。
近年來,Corindus 機器人在中國 “突破式” 發展。據西門子醫療資料顯示,2017 年 3 月,Corindus 機器人曾短暫來華 “交流訪問”,中國醫學科學院阜外醫院冠心病中心竇克非團隊在北京成功完成了 Corindus 機器人輔助的冠脈介入治療,實現 “零的突破”;2020 年 11 月,Corindus 機器人首次亮相進博會;這次,Corindus 機器人在博鰲醫療先行區的手術成功進一步推動了介入手術機器人在國內的正式落地。
可實現 “毫米級” 精準的前沿技術
PCI 手術是血管重建的主要模式,在手術中,醫生可以參照醫療圖像精確定位,在控制室遠程操作介入手術器械。在確保連續、穩定地執行手術動作的同時,還能快速、準確地通過復雜的軌跡,精確定位到達目標血管。最后,在醫生的操作下完成血管介入手術。
“醫生通過圖像反饋了解當前手術的環境,然后再根據環境情況判斷,做出實時操作。也就是說,這款介入機器人是由醫生一對一的‘遠程控制’,實際上是一種映射的關系。” 同濟大學電子與信息工程學院副教授齊鵬說。
據了解,本次應用的介入機器人是西門子醫療生產的 Corindus 途靈最新一代CorPathGRX,也是目前全球唯一一款經過美國食品藥品監督管理局(FDA)批準,并擁有歐盟 CE 上市認證的血管介入手術機器人系統。
羅明堯對 DeepTech 表示,目前 Corindus 主要實施的是血管內的器械驅動,但穿刺、更換耗材等步驟仍需要醫生手動完成。他進一步解釋稱,“血管內操作屬于手術核心內容,因此主要的研發集中在攻克這部分難題。而穿刺、更換耗材等步驟的動作模式與血管內操作不同,它在手術流程中起著輔助作用,動作瑣碎,更難規范。”
從技術層面來看,介入機器人有三個特點:
第一,多自由度靈巧操作,通過主從控制模式驅動,提供有效的智能硬件輔助;
第二,實現多模態影響數據融合,同步重建血管和導管形態模型,輔助醫生進行手術;
第三,結合連續體機器人建模的復雜性特征,通過力或者位置控制,探索機器人自主控制操作模式。
“操作介入機器人其實和打游戲操作游戲手柄的原理類似,除了遠程遙控,還得在實際操作過程中靈活地掌握技巧。” 齊鵬說,“可以借鑒達芬奇機器人的模式,目前達芬奇機器人已經陸續在國內應用,它的操作應用是醫生在培訓中心培訓相關技術,各項操作技術熟練達標了再實際操作。這有利于年輕醫生的培訓與手術操作,而不是只靠經驗豐富的老醫生,因此這將改善手術預約排期緊張的問題。”
不過,介入機器人在臨床普及仍存在一定的難點。據媒體報道,2017 年美國血管介入機器人手術占血管手術的 0.1%。目前,該技術在國內屬于非常前沿的新技術,尚處于試驗階段。
羅明堯對 DeepTech 表示,“首先,介入機器人暫時受制于醫患及業內人士對該新技術的認知和認可。結合其他醫療學科領域的機器人技術或其他新技術新設備的全球推廣經驗來看,一般是從行業內的頂級醫院開始認可、購置,形成效應并帶動其他醫院逐步跟進。其次,現有的血管介入機器人技術尚未成熟,與‘全自動’甚至理想的‘半自動’還有一定差距。第三,機器人手術費用高昂,如不能進入醫保報銷體系,能接受的患者范圍受到限制。”
“如果在臨床推廣,則需要先在國內走審批流程上市注冊。據我所知,國內相關的標準化的規則還在制定中。所以,介入機器人在臨床的實際應用還需要些時間。” 齊鵬說。
“未來還有更長的路要走”
隨著介入機器人的發展,其應用的臨床領域將不斷拓展,“在現有的‘半自動’框架下,其應用領域從心臟逐步延伸到腦血管、外周血管的臨床診療。這既是順應患者需求,也是腦血管、外周血管等專業醫生的期盼。” 羅明堯說。
此外,介入機器人技術需要不斷完善,還需要一些配套的設計,如專用的適應機器人機械臂操作的器械輸送和釋放系統。羅明堯認為,“目前機器人的設計與現有的腔內器械并不完全吻合,現有的腔內器械都是為適應人手操作而設計,如支架釋放需要人手操控,設計出適合機械臂釋放的支架系統和手柄是未來的需求之一。”
目前,在血管中的傳送以及病灶處的診治操作過程中,介入機器人導絲導管的可操作性有限,因此需要醫生在眼手不能直接配合的模式下進行。據了解,經驗豐富的醫生可憑借 “手感” 操作手術,而介入器械前段的作用力因不能被直接獲取,容易導致錯誤操作、刺穿血管或者損傷組織器官。
“從科研角度來講,我們一直強調‘手感’,醫生在手術中的操作具有‘捻’、‘轉’等感覺性的互動,是醫生憑借經驗去判斷,而介入機器人是完成一些程序化的工作,并沒有這種‘手感’。從某種程度上來說,介入機器人是輔助醫生完成中間一段手術,前期準備和后期手術仍然需要醫生來完成。” 齊鵬說。
羅明堯同樣認為,目前的介入機器人雖然穩定但卻缺乏靈活性。復雜的血管介入操作,需要較強的操控性,如通過閉塞病變,內臟動脈、腦血管及其他分支動脈的超選等,這其中阻力感受和反饋至關重要。
因此,力反饋技術的升級將有助于介入手術機器人的發展,可幫助后者在介入操作時,實現導絲空間位移之外另一維度上的精準性。
如果實現遠程治療,醫患雙方即便在異地也能實現分級診療,讓更多患者獲得優質的醫療資源。隨著 5G 技術、人工智能、自我學習與介入機器人技術不斷發展,對該產品和技術是質的飛躍,將共同加速介入機器人的自動化發展及臨床應用。“這是一個系統的工程,未來還有更長的路要走。”羅明堯說。
原文標題:中國首例介入機器人30分鐘完成心臟支架手術,或推動血管介入領域革命性進展丨專訪
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