1、主堡处型盘查!生!旦筮!鲞箜!塑堡堕!垡：垒!翘坠!兰：坠!：!：盟!：!血管介入机器人的初步临床应用徐武夷 卢旺盛 刘达 贾博 惠瑞 刘龙赵德鹏 王大明 田增民【摘要】 目的验证血管介入手术机器人系统应用于临床血管介入手术的可行性与安全性。方法2013年3月至9月共10例患者行全脑血管造影术，其中男性6例，女性4例；年龄1958岁，平均384岁。手术由神经外科医师和血管介入机器人共同完成，在人工完成股动脉鞘穿刺后，将造影管固定于机器人，专家在图像导航的引导下操作机器人主端，指令通过网络传输介入导管手术室内的机器人从端，完成全脑血管造影术。记录从股动脉鞘置人后开始至全脑血管选择性造影结束的时间
2、(手术时间)，同时记录医生在x线下暴露工作时间，记录导管运动设定靶点与实际操作机器人达到的位置差别(定位精度)。结果机器人在2541 min内完成全脑血管造影术，平均完成时间(315)min，手术过程顺利，无手术并发症。远程定位精度达到(103023)mm。工作人员在x线下暴露时间为0 min。整个手术过程基本实行了机械化和自动化，无手术并发症。结论血管介入手术机器人系统基本上达到减少医生接受辐射的初步目的，同时在图像导航加强基础上方便了介入操作，缩短手术时间，为提高手术质量创造了有利条件。【关键词】放射学，介入性；外科手术，微创性；机器人Preliminary clinical applic
3、ation of vascular interventional robot Xu Wuyi+，Lu Wangsheng，LiuDa，Jia Bo，Hui Rui，Liu幻昭，Zhao Depeng，Wang Daming，Tian ZengmirLDepartment ofNeurosurgery，Navy General Hospital of Peoples Liberation Army，BEring 100048，ChinaCorresponding author：Tian Zengmin，Email：tianzengmin口缸sinacon【Abstract】 objective
4、To verify the feasibility and safety of the vascular interventional vascularinterventional surgical robot system applied to vascular interventional operationMethods From March toSeptember 2013，10 patients had undergone robotassisted cerebral angiographyThere were 6 male and4 female patients；aged fro
5、m 19 to 58 years，with an average age of 384 yearsThe operation were carriedout by neurosurgeons and vascular interventional robotAfter successfully implanted of femoral artery sheathby hand，the catheter was fixed on the robot，under the guidance of navigation image the surgeon manipulatethe master pa
6、rt and control the slave part of robot by sending command through network transmission，finallyfinished the whole cerebral angiographyThe operation time was recorded from placing the sheath into femoralartery to finishing cerebrovascular selective angiography，simultaneously the time of staff under ex
7、posure ofX ray was recorded，and the position difference between the setted targets and the actual position(positioningaccuracy)Results It took 2541 minutes to finish the cerebral angiography，the average time was(3 15)minutes，and the robotassisted angiography went quickly and smoothly without surgica
8、lcomplicationsThe remote positioning accuracy was(103-4-023)mmThe time of staff under exposure ofX ray was 0 minute，the entire experimental process was basically implemented mechanization andautomationConclusion This system basically achieves initial medical purposes，such as reducing theradiation，fa
9、cilitating interventional procedures on the basis of enhancing the image navigation，shorting theoperation time，and improve the quality of operation【Key words】 Radiology，interventional； Surgical procedures，minimally invasive； Robotics心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的主要原因，血管介入手术目前已成为其主要的治疗方法。DOI：10，3760cm&jissn0529-5
10、815201408008作者单位：100048北京，海军总医院全军神经外科中心(徐武夷、卢旺盛、贾博、惠瑞、田增民)；北京航空航天大学机器人研究所(刘达、刘龙、赵德鹏)；卫生部北京医院神经外科(王大明)通信作者：田增民，Email：tianzengminripsinaCOill593论著近年来机器人技术、计算机技术与远程通讯技术的共同发展，促进了机器人技术在医疗外科中取得迅速发展，它的优势在于克服不良的工作环境，实现精确控制，突破常规手术的空间限制，增强医疗专家的能力等。而血管介入机器人作为一项有前景的技术我们已经生产出样机，并成功进行了动物实验引，同时与日方合作应用机器人进行远程遥控操作动物
11、万方数据主堡处型盘查!生!旦筮i!鲞箜!塑!也!坠望：垒!胆壁!Q!：y!：!：盟!：!血管造影术3。在此基础上经过海军总医院医学伦理委员会批准，我们应用此机器人进行了初步临床应用，完成10例全脑血管造影术，并取得满意效果，为临床的广泛应用打下良好基础，现报告如下。资料与方法一、一般资料从2013年3月至9月共有10例患者采用血管介入机器人辅助全脑血管造影术，其中男性6例，女性4例；年龄1958岁，平均384岁。4例为自发性脑出血患者，4例为颅内动脉瘤术后复发患者，2例有动眼神经麻痹考虑有动脉瘤可能。全部病例均经过海军总医院医学伦理委员会批准并获得患者的知情同意书。二、VIR2型血管介入机器人
12、系统血管介入机器人主要包括机构推进主从系统和三维图像导航系统两部分。VIR2型血管介入机器人系统在VIR型血管介入机器人系统的基础上对机构推进主从系统及三维图像导航系统的计算方法均进行了更新设计。1血管介入机器人的机构推进主从系统(图12)：根据血管造影手术的要求，完成机器人机构设计，机器人在手术过程中完成导管的直线进退和旋转运动。包括主从两部分，主端是远离射线环境并与网络联接的远程端，受主刀医生操控，指导从端部分运动；从端指在介人手术床边直接推进导管的机构推进系统，二者可通过有线或网络来联络。2三维图像导航系统：主要包括视觉定位系统和基于双角度数字减影血管造影(digitalsubstrac
13、tion angiography，DSA)图像的三维血管快速重建。利用视觉定位系统获取c形臂x线机的位置参数是导航系统实现的前提，双角度DSA图像进行血管三维快速重建，以此三维血管路径图进行导航定位和引导介入手术。三、手术方法本手术由海军总医院神经外科专家与北京航空航天大学专家合作，应用VIR-2型血管介入机器人完成。主端远程控制台位于介入手术室外的监控室，从端机器人位于床旁。对直接与导管接触的机器人部分提前1天应用4甲醛水溶液蒸气消毒备用，固定好机构推进系统与机械臂的连接部分，即时用酒精消毒。对患者取平卧位，常规铺单消毒后，右侧腹股沟处局部麻醉成功后，人工用Seldinger法将5 F鞘插入
14、股动脉内，之后将5 F单弯造影管固定于从端机器人的推进系统内，用机械臂固定好机构推进系统并调整好位置，同时用三通连接好高压注射器和盐水滴注系统。专家在介入手术室外的监控室操作VIR2型机器人主端，在图像导航的引导下，通过局域网，操作主端，指令通过网络传输控制介入手术室内的VIR2型机器人从端，手术现场的导管运动轨迹直接通过网络传输到主端，术者根据情况进行手术操作，必要时进行路图或选择性血管造影，应用三维图像导航系统作导航，最后完成血管介入机器人辅助全脑血管造影术(图3)。每例患者均行选择性双侧颈动脉及双侧椎动脉造影术，对可疑动脉瘤者行三维造影检查。每例病例均记录从股动脉鞘置人后开始至全脑血管选
15、择性造影结束的时间(手术时间)，同时记录医生在x线下暴露工作时间，记录导管运动设定靶点与实际操作机器人达到的位置差别(定位精度)。结 果血管介入机器人辅助全脑血管造影术手术过程顺利，机器人在2541 min内进行全脑血管造影术，平均完成时间(315)min。4例诊断为颅内动脉瘤，1例诊断为脑血管畸形，5例为正常脑血管，其图1 flL管介入机器人机构推进系统主端(IA为侧面1B为俯视阿) 图2 ffIL管介入机器人机构推进系统从端 图3操作医生控制机器人主端演示万方数据主堡窆I型苤查!堡生!旦箜!鲞箜!塑鱼坐!竖：墅耻坠!堡：!：!：塑!：!中颅内动脉瘤和脑血管畸形进行了手术处理，结果良好。全脑
16、血管造影见图46。定位操作均一次性完成，远程定位精度达到(103023)mm。工作人员在x线下暴露时间为0 rain。除血管鞘导入股动脉操作需要医生直接参与外，其他手术操作均由医生控制机器人来完成，整个手术过程基本实行了机械化和自动化。患者未发生感染、动脉夹层和斑块脱落造成的脑梗死等手术并发症。讨 论外科机器人在现代外科的应用正在迅速向前推进，目前以达芬奇医用机器人为代表的机器人外科技术在微侵袭心外科、腹部外科和泌尿外科等领域得到初步尝试M J。作为医学第三大支柱的血管介入医学，其优点是创伤小、安全、有效、术后恢复快和并发症少，但也存在明显缺陷，如暴露在射线环境、人手操作不稳定和医生疲劳等不足
17、；因此人们为克服这些缺陷，将机器人技术引入血管介入手术领域。目前国外包括日本、英国和以色列国家正在开展这方面的初步研究。5。7 J，并逐渐应用于临床，而国内尚无此方面的研究。我们在完成机器人辅助立体定向手术1 400余例基础上。8母。，在确定血管介入机器人的特点与功能后，最后研制出具有自主知识产权的血管介入机器人样机，之后成功开展动物血管造影研究，我们在此基础上进行改进并进行临床研究。作为初步临床应用，我们选择脑血管的主要分支血管(双侧颈内动脉和椎动脉，血管直径46 mrn)作为目的血管。血管介入机器人辅助手术过程顺利，DSA平均完成时间(315)min，无手术并发症，达到诊断手术目的。工作人
18、员在X线下暴露时间为0 min。这次应用表明整个血管介入机器人系统是安全和可行的，本系统实现了导管的远程操作，避免了射线对工作人员的损害，基本上满足全脑血管造影的要求，为进一步开展深入的临床应用打下坚实基础。本血管介入机器人系统采用的是具有冗余度的机器人新构型，导管的远程定位精度达到(103023)mm，符合血管介入外科手术操作的需求，为拓展应用打下良好的基础。综合分析VIR-2型血管介入机器人的特点与优点：(1)采用新型设计，更符合人体工学设计，主端与手术医生的操作习惯吻合度更高，更容易受医生操控；(2)三维医学图像导航，可引导术者快速、准确地将导管推进到指定的病灶位置顺利完成手术，简化操作
19、，提高了手术质量；(3)最小力觉传感器的应用，在动物实验上微小力传感器被安装在导管前端，手术中实时获取导管与血管问的碰撞信息，有效降低手术风险川，但因空间限制，在此次临床应用中没有使用，从安全角度来讲此项技术的应用是很有必要的，当然需要技术的进一步突破。图46患者男性，46岁，主因“脑血管病术后发作性肢体抽搐1年余”入院行jol管介入机器人辅助全脑ml管造影术造影结果旺示行侧颈内动脉(4A：正位，4B：侧位)、左侧颈内动脉(5A：正位，5B：侧位)和左椎动脉(6A：正位，6B：侧位) 影像学提示左侧颞都术后I叮址示动脉瘤夹影其余血管大致正常万方数据596 生堡之E型盘查垫!至!旦筮墼鲞筮!塑鱼
20、绝!曼!堡：垒!趔!垫!垒：!尘：丝：!从整个系统上看，本系统基本上达到减少医生接受辐射的初步目的，同时通过操纵从端机器人医生可完全掌控导管运动，减少了人手震颤的影响，同时在图像导航加强基础上方便了介入操作，为提高手术质量创造了有利条件，当然本系统还有一些不足，比如夹持导管导丝不方便，与介人手术台的空间结合布置不是太合理，这有待下一步继续研究并完善。参 考 文 献1田增民，卢旺盛，王大明，等血管介入机器人的血管造影实验研究J中华外科杂志，2010，48(13)：101310152Lu WS，Xu WY，Zhang J，et atApplication study of medicalrobot
21、s in vascular interventionJInt J Med Robot，2011，7(3)：3613663Ln WS，Wang DM，Liu D，el a1Regarding“Application ofrobotic telemanipulation system in vascular interventional surgery”JJ Vasc Surg，2013，57(5)：145214534Nakadi IE，M6lot C，Closset J，et a1Evaluation of da vincinissen fundoplication clinical resul
22、ts and cost minimizationJWorld J Surg，2006，30(6)：1050-10545Guo S，KondoH，Wang J，et a1A new catheter operating systemfor medical applications CProceedings of the IEEEICMEInternational Conference on Complex Medical Engineering，Beijing，2007Beijing：IEEE，2007：82866Saliba W，Cummings JE，Oh S，et a1Novel robo
23、tic catheterremote control system：feasibility and safety of transseptalpuncture and endocardial catheter navigationJ 1J CardiovascElectrophysiol，2006，17(10)：110211057Weisz G，Metzger DC，Caputo RP，et a1Safety and feasibility ofrobotic percutaneous coronary intervention：PRECISEf Pereutaneous Roboticall
24、yEnhanced Coronary Intervention)StudyJJ Am Coil Cardiol，2013，61(15)：159616008Tian Z，Lu W，Wang T，et a1Application of a robotictelemanipulation system in stereotactic snrgery JStereotactFunct Neurosurg，2008，86(1)：54-6191田增民，卢旺盛，赵全军，等无框架脑立体定向手术1 434例I艋床分析J中华外科杂志，2007，45(10)：702-70410Li J，Zhou N，Wang S，
25、et a1Design of anintegratedmasterslaverobotic system for minimally invasive surgery J IInt J MedRobot2012，8(1)：77-84f ltPark JW，Cboj J，Pak HN，et a1Development of a force-reflecting robotic platform for cardiac catheter navigationJArtifOrgans，2010，34(11)：1034-1039，(收稿日期：2014-03-06)(本文编辑：包靖玲)中华外科杂志对运用
26、统计学方法的有关要求本刊编辑部读N-作者编N-1统计学符号：按GB 3358-1982统计学名词及符号的有关规定，统计学符号一律采用斜体。2研究设计：应告知研究设计的名称和主要方法。如调查设计(分为前瞻性、回顾性还是横断面调查研究)，实验设计(应告知具体的设计类型，如自身配对设计、成组设计、交叉设计、析因设计、正交设计等)，临床试验设计(应告知属于第几期临床试验，采用了何种盲法措施等)；主要做法应围绕4个基本原则(重复、随机、对照、均衡)概要说明，尤其要告知如何控制重要非试验因素的干扰和影响。3资料的表达与描述：用x 4-s表达近似服从正态分布的定量资料，用M(Q。)表达呈偏态分布的定量资料；
27、用统计表时，要合理安排纵横标目，并将数据的含义表达清楚；用统计图时，所用统计图的类型应与资料性质相匹配，并使数轴上刻度值的标法符合数学原则；用相对数时，分母不宜小于20，要注意区分百分率与百分比。4统计学分析方法的选择：对于定量资料，应根据所采用的设计类型、资料所具备的条件和分析目的，选用合适的统计学分析方法，不应盲目套用t检验和单因素方差分析；对于定性资料，应根据所采用的设计类型、定性变量的性质和频数所具备的条件及分析目的，选用合适的统计学分析方法，不应盲目套用x2检验。对于回归分析，应结合专业知识和散布图，选用合适的回归类型，不应盲目套用简单直线回归分析；对具有重复实验数据检验回归分析资料，不应简单化处理；对于多因素、多指标资料，要在一元分析的基础上，尽可能运用多元统计分析方法，以便对因素之间的交互作用和多指标之间的内在联系做出全面、合理的解释和评价。5统计结果的解释和表达：应写明所用统计学方法的具体名称(如：成组设计资料的t检验、两因素析因设计资料的方差分析、多个均数之间两两比较的q检验等)，统计量的具体值(如：t=345，x2=468，F=679等)；在用不等式表示P值的情况下，一般情况下选用P005、P005和P0叭三种表达方式，无须再细分为P0001或P00001。当涉及总体参数(如总体均数、总体率等)时，在给出显著性检验结果的同时，应再给出95可信区间。万方数据
