肿瘤手术机器人的实用价值

李洪谊

癌症作为严重威胁人类生命安全的恶性疾病之一，在治疗时往往会给患者带来心理与生理的双重痛苦。随着医疗机器人在临床投入使用，更先进的治疗手段和更轻微的术后创伤，让患者看到了被治愈的希望。本文将围绕肿瘤治疗所面临的实际困难，详细解读医疗机器人的实用价值和发展前景。

近年来，占位性肿瘤的发病率呈现上升趋势。国际癌症研究机构（IARC）的最新数据显示，预计2018年全球将有约1800万新增癌症病例以及960万癌症死亡病例。国家癌症中心统计数据显示，我国每年新发癌症病例超350万，死亡病例超200万，相当于我国占据全球癌症新发病人数的20%以上，同时意味着我国每天有1万人确诊癌症，平均每分钟有7个人得癌症。

当前，肺癌在我国依旧是发病率和死亡率均排名第一的恶性肿瘤。发病率其次为胃癌、肝癌和食管癌，死亡率其次为肝癌、胃癌、食管癌。

总体而言，在全球范围内，中国恶性肿瘤的发病率和死亡率位居较高水平，防控形势严峻。另外，我国人口老龄化加剧，而恶性肿瘤发病率会随年龄的增加而上升，所以早诊早治工作以及肿瘤科普筛查工作亟须进一步加强，要号召全民了解癌症、预防癌症。

当前，肿瘤治疗手段主要为外科治疗、化学治疗、放射治疗、微创疗法。

近年来， 医疗机器人已在神经外科、腹腔外科、胸外科、骨外科、血管介入、颅面外科等手术中得到了广泛应用。根据波士顿咨询的预计，2015年医疗机器人的全球市场总值为40亿美元，2020年将增至114亿美元，当前医疗机器人的发展面临着巨大的市场机遇。

肿瘤手术机器人

目前，笔者所在的苏州尚贤专注于两款肿瘤手术机器人的研发及产业化，消化内镜手术机器人与肿瘤放射治疗机器人。

消化内镜手术机器人

消化内镜手术机器人满足了消化道腔外病变内镜微创介入治疗所面临的智能、精准和高效的临床需求。

经自然腔道内镜手术（Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery ，NOTES）是指使用软式内镜，经消化道等自然腔道进入胸腹腔等体腔进行内镜手术，适应现代微创外科“无疤痕”发展趋势。然而，当前NOTES技术的临床开展仍存在诸如手术入路选择困难、术中缺乏实时手术导航、消化道腔外内镜精准操控难度高等问题，导致NOTES 技术仅适用于极少部分紧邻消化道的腔外病变介入治疗，适应证极为有限。

当前，NOTES技术已经得到广泛应用，包括消化道粘膜剥离术、阑尾肿瘤切除术、腹腔肿瘤切除术、保胆治疗术等。

消化内镜手术机器人攻克了混合现实内镜介入手术中存在的导航和高精度力反馈传感技术难题，并装配了仿人双臂、高精度力反馈内镜手术机器人本体，有效解决了NOTES 手术入路选择和实时空间定位导航的技术难点，提高了NOTES 治疗有效性及安全性，拓宽了NOTES 治疗适应证，使腔外病变内镜微创治疗更加智能、精准及高效。

尚贤医疗前期研发的一代胃镜机器人被列入国家科技支撑计划，获得了国家科技支撑并进行了人类科研临床，二代仿人双臂内镜手术机器人解决了一代胃镜机器人机械式传动方式。二代机器人具有十五轴自由度双臂仿人机器人挟持可精准操控内镜，并采用双六自由度腕力传感器和双六自由度力反馈手柄，搭载了多模态影像融合于混合现实的内镜介入手术导航系统。

NOTES 技术适应了现代微创外科“无疤痕”的发展趋势，与传统外科和腹腔镜手术相比，实现了体表无切口，减轻了术后疼痛，避免了切口感染、切口疝及慢性腹壁疼痛。同时，NOTES手术对腹膜及腹腔脏器接触较少，手术引起的腹膜反应较轻，降低了术后肠梗阻、肠粘连发生的概率。搭载介入手术导航的内镜机器人有效解决了NOTES入路选择、实时空间定位导航和远程精准操作等技术难点，极大地提高了NOTES治疗有效性及安全性，拓宽了NOTES治疗适应证，使更多患者能从内镜微创治疗中获益。内镜机器人成功研制并产业化后，将打破发达国家的技术垄断，提高我国手术机器人设计水平和市场占有率。

配套研发的消化内镜下早癌剥离耗材包，包括消化道软组织夹、透明先端帽等。耗材包相关产品已获得CE、CFDA、KFDA等认证，并面向全球展开销售。部分产品采用市场定制化研发，并拥有国际发明专利。

肿瘤放射治疗机器人

癌症放射治疗作为治疗恶性肿瘤的三大手段之一，拥有一百余年的历史。质子刀精准放疗技术是放疗治疗手段的一种，也是国际公认的放疗尖端技术。质子粒子线与传统光子线不同，质子粒子线可以形成能量布拉格峰（Bragg峰），能够在对肿瘤进行集中爆破的同时，减少对健康组织的伤害。

质子刀放疗是目前最先进的癌症无创精准治疗方法。质子粒子极其微小，通过质子加速器产生的高能质子束，可精确控制射入人体，将能量准确地释放到病变部位，达到治疗效果。

质子治疗机器人通过机械臂将病人运送到质子放疗设备中，并进行全方位的扫描。这需要机械臂具有大范围运动空间以及足够的刚度和运动精度，同时也要满足医疗器械产品的各种标准。

质子放疗系统为质子放射治疗提供灵活、高精度的患者摆位手段。作为质子放射治疗系统的重要组成部分，机器人与旋转支架组合，应当实现任意角度的照射治疗，并且不存在机器人与旋转支架和治疗头发生碰撞的危险。同时，质子治疗机器人的作用在于精确定位患者，包括在X射线图像定位过程和患者治疗过程中的定位。在治疗期间，机器人能根据治疗计划的要求进行姿态、位置调整，帮助患者移出治疗舱，调整好姿态再进入。

尚贤医疗质子精准治疗机器人的机械臂各关节均采用全闭环设计，通过绝对位置光栅编码器消除传动误差，提高机械臂末端的绝对定位精度。此外，机器人的机械臂末端安装了六维腕力传感器，可实时检测末端负载的重量和弯矩变化，对机械臂进行刚度补偿，保证绝对定位精度。四重精度补偿算法可对质子精准治疗机器人的机械臂末端运动进行实时位置补偿，以保证绝对定位精度。

当前，肿瘤质子治疗机器人已进入了產业化阶段，并在今年完成了第二台质子治疗机器人的交付。电子、光子放射治疗机器人目前正在研发中，这些机器人同样具有广阔的市场前景。