血管介入手術(shù)機(jī)器人 遠(yuǎn)程治療中風(fēng)

磁控遠(yuǎn)程神經(jīng)血管介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，用于幫助外科醫(yī)生快速遠(yuǎn)程治療中風(fēng)或動(dòng)脈瘤患者。通過改裝的操縱桿，外科醫(yī)生可以控制另一個(gè)位置的機(jī)械臂，以便在關(guān)鍵的窗口時(shí)間安全地對患者進(jìn)行手術(shù)，從而挽救患者的生命，并保護(hù)他們的大腦功能。

該機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)由磁鐵控制，旨在遠(yuǎn)程協(xié)助血管內(nèi)介入治療——這是一種在緊急情況下進(jìn)行的治療血栓引起的中風(fēng)的手術(shù)。這種手術(shù)通常需要外科醫(yī)生手動(dòng)將導(dǎo)絲引導(dǎo)到凝塊，物理清除阻塞或輸送藥物將其分解。

這類手術(shù)的局限是可及性：神經(jīng)血管外科醫(yī)生通常在偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者難以接觸到的主要醫(yī)療機(jī)構(gòu)，特別是在“黃金時(shí)間”——中風(fēng)發(fā)作后的關(guān)鍵時(shí)期，患者應(yīng)該盡快進(jìn)行治療，以盡量減少對大腦的傷害。

其機(jī)器人系統(tǒng)可以安裝在小型醫(yī)院，并由大型醫(yī)療中心訓(xùn)練有素的外科醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)。該系統(tǒng)包括一個(gè)醫(yī)療級機(jī)械臂，其手腕上附有一塊磁鐵。使用操縱桿和實(shí)時(shí)成像，操作員可以調(diào)整磁鐵的方向并操縱手臂以引導(dǎo)軟而細(xì)的磁導(dǎo)絲穿過動(dòng)脈和血管。

研究人員在“幻影”（一種透明的、模擬大腦內(nèi)復(fù)雜動(dòng)脈的血管模型）中展示了該系統(tǒng)。只需一個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)，神經(jīng)外科醫(yī)生就能夠遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的手臂，引導(dǎo)導(dǎo)絲穿過迷宮般的血管，到達(dá)模型中的目標(biāo)位置。

“想象一下，與其將病人從偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)送到大城市，他們可以去當(dāng)?shù)蒯t(yī)院，護(hù)士可以在那里建立這套系統(tǒng)。一家大型醫(yī)療中心的神經(jīng)外科醫(yī)生可以觀看患者的實(shí)時(shí)成像，并在黃金時(shí)間使用機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)。

磁控操作是如何實(shí)現(xiàn)的？

血管內(nèi)手術(shù)是一種專門的微創(chuàng)手術(shù)，需要小心地將導(dǎo)絲扭轉(zhuǎn)并引導(dǎo)穿過身體的動(dòng)脈和血管到達(dá)目標(biāo)位置，以避免損壞血管壁。通常外科醫(yī)生需要多年的培訓(xùn)才能掌握該手術(shù)。業(yè)內(nèi)正在探索機(jī)器人系統(tǒng)作為血管內(nèi)手術(shù)的輔助技術(shù)。這些系統(tǒng)主要涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器在通過人體脈管系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)線的同時(shí)推進(jìn)和縮回導(dǎo)線。

“擁有與 [外科醫(yī)生]相同水平的機(jī)器人操作是具有挑戰(zhàn)性的。我們的系統(tǒng)基于一種完全不同的機(jī)制。”

當(dāng)時(shí)，他們使用了一個(gè)湯罐大小的手持磁鐵，手動(dòng)操作。

此后，他們將磁鐵固定在醫(yī)療級機(jī)械臂的末端，可以使用鼠標(biāo)上的小型操縱桿旋鈕進(jìn)行操縱。通過傾斜操縱桿，研究人員可以將磁鐵傾斜到磁線可以跟隨的方向。鼠標(biāo)上的按鈕控制一組電動(dòng)線性驅(qū)動(dòng)器，它們可以推進(jìn)和縮回導(dǎo)絲以使其前后移動(dòng)。

該導(dǎo)絲與傳統(tǒng)的神經(jīng)血管導(dǎo)絲一樣細(xì)而柔韌，具有柔軟的磁性響應(yīng)，跟隨并沿磁場方向彎曲。

尋找路徑

研究人員在實(shí)驗(yàn)室中安裝了機(jī)械臂，以及真人大小的硅膠血管模型。他們將操縱桿以及顯示模型實(shí)時(shí)視頻的監(jiān)視器放在控制室中，操作員一邊觀看視頻，一邊使用操縱桿遠(yuǎn)程操縱導(dǎo)絲穿過血管。

該團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)了一組神經(jīng)外科醫(yī)生使用機(jī)器人系統(tǒng)。經(jīng)過一小時(shí)的培訓(xùn)，每位外科醫(yī)生都能夠成功地操作該系統(tǒng)，將導(dǎo)絲引導(dǎo)通過手動(dòng)導(dǎo)絲難以引導(dǎo)的復(fù)雜血管。團(tuán)隊(duì)還使用機(jī)器人系統(tǒng)清除模型中難以觸及區(qū)域的模擬凝塊。他們引導(dǎo)導(dǎo)絲穿過血管，繞過尖角和轉(zhuǎn)彎，到達(dá)研究人員模擬凝塊的區(qū)域。一旦他們將導(dǎo)絲引導(dǎo)至凝塊，外科醫(yī)生就會采用標(biāo)準(zhǔn)的血管內(nèi)方法將微導(dǎo)管沿導(dǎo)絲穿入凝塊部位：縮回導(dǎo)線，留下導(dǎo)管，然后使用導(dǎo)管成功去除凝塊。

“磁導(dǎo)絲的主要目的是快速、安全地到達(dá)目標(biāo)位置，從而可以使用微導(dǎo)管等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行治療。我們的系統(tǒng)就像一個(gè)探路者?！彼Ｍh(yuǎn)程操作系統(tǒng)可以幫助更多的患者接受時(shí)間緊迫的治療。他還看到了外科醫(yī)生無需反復(fù)暴露在X射線下的好處。趙教授總結(jié)道：“鑒于中風(fēng)是導(dǎo)致死亡和長期殘疾的主要原因之一，我們對這項(xiàng)技術(shù)對全球健康的潛在影響感到非常興奮。”