手術機器人是一種先進的醫療設備，借助微創傷手術及相關底層技術的發展而發明。手術機器人被用于在高于人類能力的微創傷手術領域中實現高于人類能力的對手術器械的精準操控。手術機器人通常由手術控制臺、配備機械臂的手術車及視像系統組成。
外科醫生坐在手術控制臺，觀看由放置在患者體內腔鏡傳輸的手術區域三維影像，并操控機械臂的移動，以及該機械臂附帶的手術器械及腔鏡。機械臂模擬人類的手臂，為外科醫生提供一系列模擬人體手腕的動作，同時過濾人手本身的震顫。
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機器人手術系統是集多項現代高科技手段于一體的綜合體，其用途廣泛，在臨床上外科上有大量的應用。外科醫生可以遠離手術臺操縱機器進行手術，完全不同于傳統的手術概念，在世界微創外科領域是當之無愧的革命性外科手術工具。
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經過數十年發展，手術機器人現在主要用于五個快速增長的主要外科領域，其中的骨科、介入手術機器人是及其重要的一個版塊。
手術機器人市場概覽
創新醫療器械動態
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血管介入手術機器人優勢明顯
根據《中國心血管健康與疾病報告2019》，我國心血管患者人數3.3億人，并且患病率及患者人數均處于上升態勢。
微創血管介入手術作為心腦血管疾病一線治療手段具有廣大的應用場景，國內目前已有超過1800家醫院開展血管介入手術，2019年僅冠脈介入手術量就達到504萬例，其中約400萬例僅做造影。
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而傳統血管介入手術存在專業醫生稀缺、且手術面臨輻射風險等痛點，醫生手術全程在X射線下進行，防護服重達20KG，對醫生體力消耗極大，且當前防護手段只能有效屏蔽約50%輻射，影響醫生身體健康。
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血管介入機器人優勢明顯。它可實現室外操作，避免射線輻射；坐姿操作，屏幕易于觀察，手術更穩定；具備點動能力，遞送精度更高；50倍扭力放大，導絲操控更容易；同時可以實施遠程手術，使用場景更廣泛。
完成世界首例全程機器人操作
此次冠脈造影手術由中國醫學科學院阜外醫院教授竇克非，在導管室外通過微亞冠通手術機器人的操作臺，對導管、導絲進行全程操控。
利用手術機器人快速、精確地將造影導管遞送至受試者心冠血管的冠狀動脈開口，在造影導管內注射造影劑，從而順利完成受試者冠狀動脈造影手術。目前已上市的同類產品，需要人工手動將導管送到升主動脈根部，再進行機器人輔助操作。
值得一提的是，手術成功驗證了微亞醫療血管介入手術機器人對現有冠脈造影術式的臨床價值，這主要包括：
專利技術解析 01 技術問題 微創血管介入手術是心腦血管疾病診斷、治療的基本手段，目前實施的多數血管病變診斷、血管重建手術都需借助這項技術。導絲-導管的操作是微創血管介入手術的核心內容，決定著手術質量。 目前，介入醫生借助數字剪影血管造影成像技術(DSA)手動完成導絲-導管在病人血管內的定位操作。 ? 導絲、導管、球囊導管是手術中使用的基本器械，使用機器人裝置進行導絲等醫療器械的定位操作，有利于提高定位操作精度與穩定度，將醫護人員從輻射中解放出來、避免醫護人員因穿厚重鉛衣而帶來的附加傷害、避免醫護人員因疲倦而造成術中操作不可靠的情況、改善傳統介入手術極度依賴醫生個人經驗的情況、降低介入手術的學習曲線、為血管介入手術提供更精確的操作。 ? 醫用導管為空腔管狀結構，內部的空腔用作造影劑注射通道或醫療器械輸送通道。由于導管硬度較強不便于完成血管選擇，采用柔順性較強的實心導絲引導導管進入靶定血管。 ? 手術過程中，醫生在股動脈或橈動脈進行血管穿刺并留置血管鞘，作為導管進入血管的入口。導管經血管鞘入患者體內的血管，導絲從導管內部的通道進入血管。通常由介入醫生與其副手兩人四手完成對導管、導絲前進、后撤以及旋轉的控制。 ? 在傳統技術中，利用機器人輔助血管介入手術時，利用機器人實現導絲前進、后撤以及旋轉是最為核心的功能之一。要實現對導絲的運動控制，首先須實現導絲的無損夾持。 由于導絲表面為超滑泥鰍涂層，而傳統夾持方法易出現夾不緊或夾持過緊而損壞導絲表面涂層。同時，導絲轉動不能受夾持裝置的干擾，因此導絲轉動裝置必須與夾持裝置一體化。此外，導絲會直接進入患者體內，對無菌條件有較高的要求。 ? 傳統血管介入手術機器人的導絲驅動裝置存在以下幾個方面的問題：由于導絲遞送和旋轉采用夾持方法，現有導絲驅動裝置只能與導絲夾持裝置協同操作。由于導絲表面具有超滑泥鰍涂層，采用夾持方法實現導絲遞送和旋轉不能克服遇到阻力時，導絲容易滑動、導絲遞送和旋轉精度低的問題，導致導絲遞送裝置遞送效果不穩定；而且結構復雜、無菌環境實現不徹底。因此，業內存在對性能進一步改進的導絲驅動裝置的需求。 02 核心技術方案 一種用于血管介入手術機器人的導絲驅動裝置，包括：殼體、導絲旋轉驅動機構和導絲遞送驅動機構，導絲旋轉驅動機構包括動力輸入軸、動力輸出軸和傳動機構，動力輸入軸沿殼體徑向延伸，其動力輸入端與外部驅動源連接，動力輸出端上設置有第一傳動齒輪，動力輸出軸沿軸向延伸并包括殼體內部的內軸段和殼體外部的外軸段。 外軸段為空心軸段，內軸段上設置有第二傳動齒輪，傳動機構包括第一和第二傳動齒輪；動力輸出軸上設置有電機安裝臺，電機安裝臺上設置有中心孔，該中心孔與外軸段的內軸孔聯通；導絲遞送驅動機構包括電機，電機固定地安裝在所述電機安裝臺上，其輸出軸從中心孔伸出并與輸出軸同軸。 ? 其目的是提供一種導絲驅動裝置，其能夠適用于以非夾持手段實現導絲遞送和旋轉的導絲旋轉與遞送傳動裝置，由此實現導絲的精確與可靠遞送，不會對導絲造成任何損傷；而且可實現術中無菌環境隔離。 如圖所示，導絲遞送驅動機構包括作為動力源的電機721，所述電機的軸向前端抵接所述安裝臺718，其上形成有周向分布的螺紋孔，螺紋孔的位置與安裝臺718上形成的螺釘孔722的位置相對應，從而可借助于延伸穿過螺釘孔722的螺釘將電機安裝在安裝臺上。 所述電機721的輸出軸723從所述中心孔伸出，位于導絲旋轉驅動機構的動力輸出軸的外軸段716的內軸孔720中，并與所述輸出軸同軸設置，輸出軸723與實現導絲遞送的驅動軸連接。 ? 輸出軸723的外周面輪廓為多邊形或D形，與實現導絲遞送的具有對應內輪廓形狀的驅動軸接合。 導絲遞送驅動機構的電機721固定在導絲旋轉驅動機構的動力輸出軸706上，因此在導絲旋轉驅動機構操作時，該電機將隨動力輸出軸706一起轉動，由此可能導致的問題是，與電機連接的導線可能會發生纏繞問題。 ? 因此，作為一種優選的方案，可在導絲遞送驅動機構中設置導電滑環來解決導線的纏繞問題。導電滑環是一種標準元件，包括滑環定子和滑環轉子，兩者配裝成可相對轉動；導電滑環還包括轉子引線和定子引線，轉子引線與滑環轉子相連，而定子引線與滑環定子相連。在使用中，滑環轉子連同轉子引線相對于滑環定子轉動，而滑環定子與定子引線保持固定。 ? 在導絲遞送驅動機構中，導絲遞送驅動機構的電機721與導電滑環的滑環轉子固定連接，滑環轉子的轉子引線與電機連接，從而在操作中，滑環轉子隨同電機一起轉動。 ? 如圖所示，在所述殼體701內部設置有軸向分隔壁725，分隔壁上設置有通孔726，導絲旋轉驅動機構的動力輸出軸的內軸段715形成有內軸孔727，通孔726的直徑與內軸孔727的內徑基本相同，并與滑環定子728的外徑相適配。 滑環定子的一個軸向端部配裝在內軸段715的內軸孔727中，另一個軸向端部配裝在分隔壁的通孔726中。滑環定子的位于分隔壁一側的軸向端部上配裝有若干個滑環定子止轉片729，止轉片徑向外端形成有敞口的U形槽，而分隔壁上設置有銷軸730，利用銷軸和止轉片將滑環定子固定。 滑環轉子732的從滑環定子伸出的前端形成有若干個沿周向間隔設置的徑向螺紋孔733，徑向螺紋孔用以安裝緊定螺釘。組裝狀態下，電機機身安裝在滑環轉子732的孔740中，利用緊定螺釘將電機相對于滑環轉子固定。 滑環定子的引線734與電源線相連，而滑環轉子的引線(圖中未示)與電機相連。在實際使用中，在導絲旋轉驅動機構操作時，電機與滑環轉子隨導絲旋轉驅動機構的動力輸出軸706一起轉動，由此解決了因電機旋轉而導致的電機連接導線的纏繞問題。 ? 如圖所示，旋轉位置檢測器包括傳感器735以及隨動力輸出軸706一同旋轉的檢測件736。傳感器可以采用光電傳感器，并安裝在固定于后端蓋703內側的圓盤737上。在所示實施例中，傳感器呈槽型光電傳感器的形式，包括兩個對置的槽壁，槽壁之一上設置有光發射器，另一個上設置有光接收器。 ? 檢測件736包括套筒部738以及從套筒部向后延伸的桿部739。在組裝狀態下，套筒部738套裝在電機外側，并連同電機一起安裝在滑環轉子的孔740中，利用緊定螺釘將套筒部相對于滑環轉子固定，從而電機、套筒部以及滑環轉子作為一個整體一起旋轉。 所述桿部739的徑向位置與傳感器735的徑向位置相對應，在動力輸出軸706轉動時，所述桿部隨同動力輸出軸706一起轉動，在經過傳感器時，桿部的端部從傳感器的槽中通過，由此傳感器可以檢測動力輸出軸706從而驅動導絲旋轉的驅動軸的旋轉位置，并基于檢測結果控制驅動導絲旋轉的驅動軸復位。 關于微亞醫療 微亞醫療成立于2021年，專注于研究和開發用于微創血管介入手術所需的新型醫療器械及耗材，是一家致力于開發國際尖端血管介入手術機器人的高新科技企業。微亞醫療已推出全新一代血管介入手術機器人，可同時開展冠脈、神經及外周術式的造影及介入治療。 ? 技術方面，公司擁有全新獨創的遞送技術，在遞送精度、穩定性、安全性等關鍵領域實現突破性升級，可全面滿足醫生介入臨床需要。產品已受到國內多位頂級專家認可、臨床進度國內領先。 結? 語
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原文始發于微信公眾號（艾邦醫用高分子）：手術機器人等創新醫療器械發展動態