1、窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 2024鼻内镜手术机器人的研究现状与展望张聪,何锐波,杨浩东,罗辰,韦宇铖,陈俊瑞(广西科技大学机械与汽车工程学院,广西柳州545616)摘要介绍了主动式、主被动混合式、被动式鼻内镜手术机器人的研究现状,分析了目前鼻内镜手术机器人存在结构设计不合理、价格昂贵、体积庞大、缺乏触觉反馈机制等不足,指出了智能化、小型化、材料新型化和低成本化是未来鼻内镜手术机器人的发展趋势。关键词鼻内镜手术机器人;鼻内镜手术;主动式鼻内镜手术机器人;
2、主被动混合式鼻内镜手术机器人;被动式鼻内镜手术机器人中国图书资料分类号R318曰TP242文献标志码A文章编号1003-8868渊2024冤03-0095-08DOI院10.19745/j.1003-8868.2024056Current status and perspectives of research on robots for nasalendoscopic surgeryZHANG Cong,HE Rui-bo,YANG Hao-dong,LUO Chen,WEI Yu-cheng,CHEN Jun-rui(School of Mechanical and Automotive E
3、ngineering,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545616,Guangxi Zhuang Autonomous Region,China)AbstractThe research status of active,active-passive hybrid and passive nasal endoscopic surgical robots was introduced,and the shortcomings of the current nasal endoscopic surgical robots w
4、ere analyzed in structural design,high cost,big sizeand lack of haptic feedback mechanism.Its pointed out the emphases of the future nasal endoscopic surgical robots includedintelligence,miniaturization,new type of materials and low cost.悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造袁2024袁45渊3冤院95-102Key wordsna
5、sal endoscopic surgical robot;nasal endoscopic surgery;active nasal endoscopic surgical robot;active-passivehybrid nasalendoscopic surgical robot;passive nasalendoscopic surgical robot基金项目院广西科技计划项目(桂科AD22080042);广西科技重大专项(桂科AA22068064)作者简介院张聪(1998),男,硕士研究生,研究方向为医疗辅助器械设计,E-mail:。0引言鼻内镜手术作为治疗鼻腔和鼻窦等相关疾病
6、的重要技术手段,对于治疗鼻窦炎、鼻息肉、鼻出血、鼻窦肿瘤等疾病具有非常显著的效果1-2。传统的鼻内镜手术包括2种手术方式:一种是外科医生1只手使用内窥镜,另1只手使用手术器械。但这种方式需要医生单手操作手术器械3,临床较少使用。另一种是医生助手握持内窥镜,医生可以双手操作手术器械。但长时间握持内窥镜会使医生助手产生肌肉疲劳和手部颤抖4,从而导致内窥镜图像发生颤动,无法稳定地提供手术视野。机器人技术在鼻内镜手术中的应用很好地解决了该问题5-6。机器人具有可重复性、精确性、稳定性和无疲劳性的特点,可以作为“第三只手”来代替医生助手稳定内窥镜7。机器人辅助鼻内镜手术显著减轻了医生的疲劳感,缩短了手术
7、时间,提升了手术的稳定性、流畅性和安全性8。首台内窥镜手术机器人问世至今已有30多年9,智能化手术机器人技术逐渐成熟,但也存在一些不足之处。目前新一轮的科技革命已经开启,研究鼻内镜手术机器人对于推动我国现代医学的发展具有重要的战略意义10-11。本文对现阶段国内外鼻内镜手术机器人的发展现状进行系统综述,并对未来发展方向进行展望,以期为未来鼻内镜手术机器人的研发提供指导。1鼻内镜手术机器人研究现状鼻内镜手术机器人提供了稳定的手术视野,提高了手术的精确性、稳定性和安全性,能够高效地辅助医生完成复杂的手术,一定程度上扩展了医生手术操作的能力12。以下将机器人按照主动式、主被动混合式和被动式3种控制类
8、型分别介绍典型的鼻内镜手术机器人,并对其优缺点进行分析和总结。General Review综述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.95 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 20241.1主动式鼻内镜手术机器人1994年,美国Computer Motion公司研制出微创AESOP手术机器人系统(如图1所示)13-14,成为全球首个获得美国食品药品监督管理局认证的微创手术机器人系统。AESO
9、P系统作为最成熟的商业机器人系统之一,代表了自动内窥镜系统的最佳定位机器人15-16,能够主动定位内窥镜。AESOP系统是一个串联结构的机器人,其有7个自由度。虽然该系统的机构构型由传统结构演化而来,但其独创性在于实现了语音控制。2006年,Nathan等17使用AESOP系统进行经鼻入路的鞍区手术实验,结果表明使用该系统经鼻入路进入鞍区18-19是可行的,手术时间也没有明显增加。然而,该系统只能对简单的语音命令做出反应,无法识别复杂的命令组合,而且内窥镜的运动轨迹规划没有经过碰撞测试20,不同的运动轨迹之间可能会出现相互冲突的情况。2002年,Koseki等21设计了用于鼻内镜手术的一个内窥
10、镜机器人(如图2所示)。该机器人使用了与MRI相兼容的特殊材质。它是一个并联机器人,独创性在于其平面平行结构,与串行结构相反,该机构的执行器都在同一个平面上。鉴于大部分手术是在MRI扫描仪通道的边缘区域完成的,该机器人由远端的执行器控制,使医生可以通过执行器在狭窄的MRI扫描仪通道中平稳地移动或旋转内窥镜。该系统与MR技术联合使用,可以得到MRI与内窥镜图像的实时反馈和反向反馈,大大提高了经鼻手术的安全性。然而,如果在MR扫描时移动内窥镜,则会产生很大噪声。此外,该系统体积较大,且不允许外科医生操作时接触患者的头部。2008年,Xia等22将Stealth Station导航23、六自由度力传
11、感器的NeuroMate机器人系统(如图3所示)24和3D Slicer可视化软件联合使用组成NeuroMate机器人系统,并将该系统用于辅助颅底手术。NeuroMate机器人系统是第1个在欧洲获得CE认证的神经外科机器人设备,其由计算机控制台和1个具有5个自由度的机械臂组成。该系统具有自动导航工作模式,外科医生可以使用3D鼠标控制机械臂的移动。该系统在泡沫头骨和人体解剖标本头部上进行了经鼻蝶窦手术测试,验证了其合理性和适用性。该系统在影像导航上定义了3种类型的区域:禁止区、边界区和安全区。在机器人靠近禁止区时会受到阻力,从而大幅度提高了系统的安全性。但由于存在初始放置精度、校准精度和运动学精
12、度问题,会导致该系统存在约1 mm的误差。该系统存在体积大、移动缓慢且术前配置校准时间较长等不足。2011年,Fischer等25与德国慕尼黑工业大学的MiMed研究所联合研发了一种专门用于鼻内镜手术机器人系统(如图4所示)。该系统采用双五杆联动的平行结构,有5个自由度,由2个远程操纵杆控制,可以稳定地调整内窥镜的平移、倾斜和旋转。该系统被安装在手术床上,体积小、操作简单且易于安装,仅2 min即可完成安装。经试验,内窥镜可旋转和倾斜的角度仅有5毅,平移距离也被限制在50 mm内25。因此,该系统存在工作空间受限的问题。此外,由于设计者未考虑内窥镜与主动器械之间的碰撞问题,使得医生在左侧上颌窦
13、的手术区域中使用解剖器械时需要反手把持器械,这在一定程度上限制了医生的操作。2011年,Burgner等26设计了一种用于鼻内镜手术的双手遥控机器人系统。该系统由1个从动机器人和1个主控制台组成(如图5所示)。该系统采用了同心管技术,可以到达某些难以触及的解剖学部位。机器人末端装有微型机械手,可在鼻腔中灵活稳定地工作。医生通过主控制台的2个触觉交互手柄实现对机器人的远程控制。末端的被动臂上装有内窥镜,用于提供手术视野。由于操纵手柄具有固定的机械结构,在一定程度上限制了进行某些复杂手术时操作的灵活性。该系统对医生的技术要求较高,医图1AESOP手术机器人系统实物图及使用场景13图2MRI兼容内窥
14、镜机器人21图3NeuroMate机器人系统24图4鼻内镜手术机器人系统25General Review综述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.96 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 2024图8脚踏板控制内窥镜机器人系统31生可能面临手眼协调性的挑战。因此,医生需要花费大量时间和精力去学习和掌握该系统的使用。2011年,Eichhorn等27设计了一种名为TX 40的机器人系统28(
15、如图6所示),用于辅助鼻内镜手术。与Xia等22的机器人系统类似,该系统装配了StealthStation导航系统23并设置了特定的安全区域,当机械臂从安全区移动到禁止区会受到逐渐增大的阻力,提高了系统的安全性能。外科医生可以通过操纵杆调整导航图像自动跟踪手术器械尖端,通过视觉伺服控制将其保持在手术视野的中心。该系统的原型为工业机器人,体积庞大且移动不便。此外,在靠近机器人的一侧医生需要反手操作手术器械,一定程度上限制了医生的操作范围。2015年,香港大学的Lin等29针对功能性内窥镜鼻窦手术研发了一种内窥镜机器人系统。该系统由1个五自由度的被动定位臂和1个四自由度的主动操纵器组成(如图7所示
16、)。其独特之处在于通过医生脚部的运动来控制操纵器。医生的鞋上附着有陀螺仪单元30,可以实时测量医生脚部的运动,从而实现对操纵器的控制。该系统解放了医生的双手,使医生可以双手操作手术器械,但要求医生要对自己的脚部运动严格掌控,因为无意识的脚部运动可能会使内窥镜图像产生不必要的偏移。医生既要将集中精力于手术区域,又要对脚部姿势保持警惕,这会分散医生的注意力,使其不能对术野中正在进行的手术保持专注。2017年,Friedrich等31设计了一个使用Medi原neering公司定位臂的系统(如图8所示)。它是一个具有7个自由度的串联机器人,已经通过CE认证用于耳鼻喉外科手术。该系统通过末端的机械手控制
17、内窥镜的运动。手术过程中,其关节可以通过每段上的触摸垫在任意位置锁紧和释放。外科医生通过踩踏定制的脚踏板来定位和调节内窥镜姿态。该系统使用人体解剖标本进行了临床前的鼻内镜手术实验,对于鼻腔的各个部位都能够提供稳定的手术图像。与上述脚控内窥镜机器人一样,该系统也会大大增加对医生脚部运动的限制性要求,分散一部分医生注意力。此外,由于该系统没有实现内窥镜到达移动边界的反馈功能,在医生操纵内窥镜时可能会使患者受到意外伤害的风险增加。2021年,Choi等32设计了一种颅底内窥镜手术机器人系统的原型(如图9所示),用于鼻内经蝶窦颅底内窥镜手术。该系统包括操纵手柄、末端执行器、主设备、控制设备和用户操作平
18、台。医生通过操纵手柄控制末端执行器,以引导柔性手术器械到达预定的手术位置。该系统具有较大的工作空间,在人体解剖标本上进行了临床前的鼻内镜手术实验,结果表明该系统具有较强的灵活性和稳定性,可以到达手术所需的解剖学位置。但外科医生反馈表明32,在期望的运动方向上操作主器械时会对其他自由度的操作产生干扰;手术期间需要医生手动支撑器械,容易导致医生疲劳;存在于手术中可能会损伤关键组织。1.2主被动混合式鼻内镜手术机器人1999年,德国Karl Storz公司开发了一种TISKA内窥镜机器人(如图10所示)33。该系统由电源装置、手术台附件、定位装置和套管适配夹具组成。该机器人的定位装置采用由脚踏板控制
19、的电磁制动器切换关节的锁紧和放松,而内窥镜器械的平移和旋转采用机械夹具锁定。该机器人末端执行机构采用双平行四边形机构,确保内窥镜器械的入口点为稳定不动点34,对于鼻内镜手术具有良好的适用性,使医生更容易控制内窥镜的入路轨迹。但由于该机器人系统的机动性和灵活性较差,在用于额窦手术等复杂的手术时效果并不理想。2004年,Steinhart等35研发了一种用于鼻旁窦手术的A73机器人(如图11所示)。该机器人由一个图5双手遥控机器人系统26图6TX 40机器人系统27图9鼻内经蝶窦颅底内窥镜手术机器人系统32(a)手术机器人样机(b)主控装置图7脚控内窥镜机器人系统29General Review综
20、述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.97 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 2024图16Endofix Exo内窥镜机器人40图10TISKA内窥镜机器人33图11A73机器人35六自由度的关节型机械臂和操作杆组成,它被安装在一个手推车上,通过液压系统进行机械臂高度的控制。该机器人使用了图像导航技术,通过对比MRI图像,两者之间的相对误差小于1 mm,精度较高。该机器人具有一定的独
21、立性,可以完全或部分自主地执行预先设定的任务,但是这种独立性在紧急情况下可能存在失控风险。此外,该机器人只能用于实施蝶骨相关的手术且机器人体积较大不便于储存和运输。2007年,Strauss等36研发了一种用于经鼻蝶窦手术的PA 10-6C机器人系统(如图12所示),该系统由六自由度机械臂、控制器、三维鼠标、六自由度力矩传感器、机器人连接板和内窥镜保持器等部件组成。该系统在人工鼻窦模型中进行了测试,可以用于进行全筛窦切除术并提供前颅底通路,验证了其在鼻内镜手术的适用性。导航模式下允许主刀医生同时使用双手进行手术,以便医生在紧急情况下随时切换到手动模式,在一定程度上提高了手术安全性。但该系统需要
22、较长的术前配置校准和系统的学习,体积较大且不便于运输和储存。2013年,Tr佴villot等37将EVOLAP手 术机 器 人(如图13所示)38和VIPER机器人(如图14所示)39进行 了 鼻 内 镜 手 术 测 试。EVOLAP手术机器人是用于腹腔镜手术的机器人,VIPER机器人是由美国Adept Technology公司生产的具有串行架构的六自由度工业机器人,该团队对比了二者的优缺点,将二者结合并进行改进,研制出了适用于鼻内镜手术的HYBRID手术机器人(如图15所示)37。与EVOLAP手术机器人和VIPER机器人相比,HYBRID手术机器人更加稳定和安全,可以使内窥镜在鼻腔内平稳流
23、畅地运动。但由于内窥镜旋转范围受限,导致其围绕轴线的旋转运动难以控制。2015年,德国AKTORmed公司开发了EndofixExo内窥镜机器人(如图16所示)40。该机器人已获得CE认证,现已正式投放市场,专用于鼻内镜手术领域。Endofix Exo机器人是使用操纵杆控制并具有流体致动器的五自由度串行机器人。该机器人由机械臂、控制器、按钮和内窥镜夹具组成。在临床前阶段,Kristin等41在实验室进行了27例鼻窦内窥镜检查实验,达到了所有手术要求的解剖学部位,包括难以进入的额窦。该机器人连接在手术台上,安装简单、成本低廉且容易消毒。然而,外科医生需要从术野中移开手术器械才能操纵内窥镜,而且其
24、位置是固定的,如果患者移动,可能会增加受伤的风险。2019年,Mago等42开发了一种轻型内窥镜机器人(如图17所示)。该机器人具有反向驱动能力,允许医生被动操作内窥镜。该机器人有2种模式:自由模式和锁定模式。自由模式下,医生可以流畅地操纵内窥镜。当医生保持内窥镜3 s不动时42,机器人会切换到锁定模式,控制器会将内窥镜精准地保持在锁定位置。一旦处于锁定模式,系统会自动切换为远程操作,医生可以通过端口向机器人发送指令,控制机器人的运动。该机器人具有较好的灵活性和较高的定位精度,可以应用于鼻窦手术。但机器人在锁定模式下,较大的摩擦力可能会导致动态精度出现问题。1.3被动式鼻内镜手术机器人2005
25、年,德国Aesculap公司开发了一种被动内窥镜Endofreeze机器人(如图18所示)43。该系统的机械臂由多个节段组成,通过气动锁紧的球关节连图12PA 10-6C机器人系统36图13EVOLAP手术机器人38图14VIPER机器人39图15HYBRID手术机器人37General Review综述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.98 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 202
26、4接在基座上。节段内部有钢丝穿过以固定机械臂的姿态,外科医生可以将机械臂自由拖动到预期位置,通过气动开关控制球关节的锁紧和放松。机器人末端的套筒可以连接手术器械,通过松紧螺钉来调节固定环的摩擦力以固定手术器械。该机器人结构紧凑、体积小、质量轻,灵活性较好,在鼻腔手术中可以较为方便地夹持内窥镜,外科医生可以自由拖动机械臂以调整内窥镜的位姿。但由于该机器人末端贴近手术部位,医生在同时使用其他手术器械时可能会发生不必要的干涉和碰撞。2008年,日本Olympus公司开发了一种被动内窥镜EndoArm机器人(如图19所示)44。该机器人由底座、支柱、手柄、铰接臂、平衡块和摄像头组成,采用气动反向锁定技
27、术,提高了系统的稳定性和安全性。机器人末端机构占用的手术空间较小,因此手术部位的周围有较大的空间,医生可以同时操作其他手术器械且不易产生器械之间的干涉。Tosaka等45进行了试验,表明该机器人可以应用于鼻内镜手术中,但是内窥镜和其他手术器械的运动可能会产生相互干扰。与其他被动式机器人相比,该机器人体积较为庞大且较为笨重,单个医生操作存在困难,需要助手辅助操作,且会占用较大的手术空间。此外,该机器人还存在关节释放速度缓慢的问题。2009年,德国Aesculap公司生产了一种用于神经外科手术的M-TRAC夹持机器人(如图20所示)46。它是一种通过夹紧手柄进行机械锁紧的柔性夹持装置,可用于夹持各
28、种手术器械。该机器人的末端具有小而灵活的接头,能够实现精确定位,并且可以进行高压灭菌。该机器人可与Neuropilot显微操作器47配合使用,用以固定内窥镜、套管针等其他手术器械。该机器人体积小巧、方便安装,可以作为鼻腔手术中内窥镜的夹持器械,但从临床经验来看,该机械臂略显粗糙且在固定后偶尔会轻微地向下漂移。2015年,Sun等48发明了一种被动式鼻内镜手术辅助机器人(如图21所示)。该机器人由升降机构、定位臂和微调装置组成,采用负驱动气锁系统控制关节的锁紧和放松。该机器人的工作空间大,运动灵活,关节运动部位的密封性较好。体外动物实验表明,该机器人可以满足鼻腔手术的要求。但由于该机器人没有按照
29、不动点机构的方式设计末端执行器,导致医生需要规划内窥镜进入鼻腔的路径,不断调整内窥镜的姿态,对医生手部的运动要求较高。基于上文介绍的不同类型的鼻内镜手术机器人,分别对其特点及局限性进行了汇总,详见表1。2结语与展望近年来,由于生态环境破坏导致的环境污染加剧和空气质量下降,使得有鼻部疾病的患者较多且发病率高。越来越多的医院通过引进机器人技术来辅助医生进行鼻内镜手术,因此对鼻内镜手术机器人的需求量也越来越大。现阶段的鼻内镜手术机器人的技术已逐渐成熟,但仍存在许多不足之处。综合上述鼻内镜手术机器人的研究现状,总结出鼻内镜手术机器人存在的主要问题如下:(1)结构设计不合理。鼻腔是一个狭窄细长的自然通道
30、,鼻内镜手术中的手术器械通过鼻孔进入鼻腔。一些鼻内镜手术机器人的结构设计并不合理,存在鼻内镜的运动范围受限以及同时操作其他手术器械时存在运动干涉等问题,这在一定程度上增加了患者受到意外伤害的风险。(2)价格昂贵。鼻内镜手术属于微创外科手术,手术所需的费用一般较低49。而目前大多数鼻内镜手术机器人的价格较为昂贵,高昂的购置费用、培训费用和维护费用势必会大幅增加手术费用,增加了患者的经济负担。(3)体积庞大。体积庞大的鼻内镜手术机器人需要更多的人力完成搬运和安装,且会占据较大的手术空间,一方面会限制医生的活动范围,另一方面会使机器人的灵活性和可操作性受到限制。图17轻型内窥镜机器人42图18End
31、ofreeze机器人43图19EndoArm机器人44图20M-TRAC夹持机器人46图21被动式鼻内镜手术辅助机器人48General Review综述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.99 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 2024(4)缺乏触觉反馈机制。鼻腔组织的空间结构较为复杂,触觉反馈对于辅助医生识别检测鼻内镜手术中的潜在问题和异常情况至关重要。在手术中,医生可以通过触觉反
32、馈感知到异常的组织结构和可能的出血情况。缺乏触觉反馈会使医生无法直观地感受到组织结构的硬度,从而使鼻窦壁组织硬化增厚等问题不容易被发现,一定程度上增加了手术的复杂性和潜在的风险。鼻内镜手术机器人改变了传统的手术方式,具有广阔的应用前景50。研究鼻内镜手术机器人必须以解决实际问题为目的,以服务医生和患者为导向,最终才能给医生带来工作上的便利,给患者带来生活上的改善。鼻内镜手术机器人未来发展趋势如下:(1)智能化。随着人工智能的高速发展,多模态感知51等智能技术将会不断融入到鼻内镜手术机器人中。视觉识别52和图像导航等技术的应用,能够帮助医生在复杂的鼻腔组织中精确定位手术区域,提高手术质量。姿态感
33、知53、力反馈等技术能够使医生更直观地感受鼻腔组织的硬度和所施加的力度,提高手术的安全性。虚拟现实技术54能够模拟真实的鼻腔手术环境和鼻内镜手术机器人的运动轨迹,使医生能够更快地掌握机器人的使用流程和操作要点。(2)小型化。采用模块化设计55能够减小鼻内镜手术机器人的体积,从而方便在手术室中移动和安装,使其更好地适应不同的手术环境。(3)材料新型化。科研人员正在研发更轻巧紧凑的鼻内镜手术机器人,使用柔性材料或弹性材料等特殊材料的制造技术,可以更好地适应复杂的鼻腔结构。与硬质材料相比,柔性材料可以减少患者受到意外伤害的风险,缩短恢复周期。(4)低成本化。新的制造技术、材料技术和工程设计等能够优化
34、鼻内镜手术机器人的材料和结构,降低制造成本。采用模块化设计可以降低制造和装配难度,也可以更容易地对各个组件进行替换和升级,有助于降低研发和维护的成本56。价格低廉的鼻内镜手术机器人被更多的中小型医院购置和应用,提高普及率。现阶段鼻内镜手术机器人仍存在许多不足之处,需要科研人员进行深入研究。随着医疗水平的不断提高,对手术质量的要求也更加严格,这促使科研人员对鼻内镜手术机器人不断进行优化创新。智能控制和高精度制造工艺等技术的不断进步为鼻内镜手术的发展提供了有利的技术支持。在科研人员的不断努力下,未来鼻内镜手术机器人系统将会更加完善。表1典型鼻内镜手术机器人汇总机器人类型年份特点缺点主动式AESOP
35、手术机器人系统131994语音控制只能识别简单的语音命令曰无法做出复杂的运动组合曰可能存在不同运动轨迹之间相互冲突问题MRI兼容内窥镜机器人212002兼容MRI尧远程控制存在很大噪声曰体积大且十分笨重曰不允许医生在操作时接触患者头部NeuroMate机器人系统242008图像导航尧3D鼠标控制存在累积误差曰体积大且十分笨重曰学习时间和术前配置时间较长鼻内镜手术机器人系统252011双操纵杆控制工作空间受限曰器械之间存在碰撞曰在左侧上颌窦手术需要反手操作器械双手遥控手术机器人系统262011同心管技术尧触觉交互手柄控制存在复杂手术受限问题曰系统学习时间长TX 40机器人系统272011自动跟踪
36、尧操纵杆控制体积较大曰医生操作范围受限脚控内窥镜机器人系统292015脚部传感器控制无意识的脚部运动会产生图像偏移曰脚部运动会分散医生注意力脚踏板内窥镜机器人系统312017脚踏板控制无移动边界反馈机制袁有意外伤害的风险鼻内经蝶窦颅底手术机器人系统322021双操纵手柄控制需要隔离主设备自由度曰医生支撑器械容易产生疲劳曰存在损伤关键组织的风险主被动混合式TISKA内窥镜机器人331999脚踏板控制关节锁紧和放松缺乏机动性和灵活性曰难以适用某些复杂的手术A73机器人352004图像导航曰操纵杆控制紧急情况下存在失控风险曰体积较大袁不便于储存和运输PA 10-6C机器人系统3620073D鼠标控制
37、学习时间和术前配置时间较长HYBRID手术机器人372013万向节定向机构围绕内窥镜轴线的旋转和平移难以控制曰器械的局部运动会干扰医生右手操作EVOLAP手术机器人382013万向节定向机构围绕内窥镜轴线的旋转运动难以控制Endofix Exo内窥镜机器人402015操纵杆控制存在意外伤害的风险曰内窥镜和手术器械不能同时操作轻型内窥镜机器人422019PC端口控制摩擦力较大袁可能会影响精度被动式Endofreeze机器人432005多节段机械臂存在同时使用手术器械的干涉问题EndoArm机器人442008气动反向锁定技术体积庞大且较为笨重曰关节释放机制缓慢M-TRAC夹持机器人462009柔性
38、夹持偶尔会发生轻微地向下漂移鼻内镜手术辅助机器人482015负驱动气锁系统需要医生规划内窥镜的入路和姿态General Review综述张聪,何锐波,杨浩东,等.鼻内镜手术机器人的研究现状与展望J.医疗卫生装备,2024,45(3):95-102.100 窑医疗卫生装备窑 2024年3月第45卷第3期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 3 窑 March 窑 2024参考文献1易庆川,梁国庆,周永彬,等.鼻内镜手术治疗鼻窦炎、鼻息肉疗效及影响因素分析J.中国卫生产业,2014,11(29):176-177.2周长璐.鼻内镜下治疗鼻
39、出血53例疗效评价J.临床和实验医学杂志,2009,8(4):103.3BRINER H R,SIMMEN D,JONES N.Endoscopic sinus sur-gery:advantages of the bimanual techniqueJ.Am J Rhinol,2005,19(3):269-273.4LEE E C,RAFIQ A,MERRELL R,et al.Ergonomics and hu-man factors in endoscopic surgery:a comparison of manual vstelerobotic simulation systemsJ
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