综述:机器人辅助经口手术系统的最新进展:系统性综述

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Advanced Robotics Research

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  这篇综述全面评述了机器人辅助经口手术(RA-TLM/TORS/RA-TI)的技术进展,重点分析了针对头颈部和气道疾病的微创手术系统设计。文章系统梳理了基于经口入路深度的三类机器人系统(激光显微手术、经口机器人手术和气管插管),探讨了其临床适用性、技术局限性及未来趋势,特别关注了力/形觉传感集成和手术自主性提升等关键技术突破。

  

机器人辅助经口手术系统的技术演进

呼吸、发声和吞咽功能的维持依赖于上消化道与呼吸道的精密协调。当这些区域发生病理改变时,传统开放手术的创伤大、功能保留差等问题促使微创经口手术技术(TOS/TLM/TI)的发展。然而,狭窄解剖空间的操作限制催生了机器人辅助技术的介入。

激光显微手术(RA-TLM)系统的革新

RA-TLM系统分为自由光束传输和光纤传输两类。意大利Deka公司的SmartXide2 TRIO平台通过射频激发可调激光脉冲,实现了FDA批准的精准切割。而意大利技术研究院的CALM系统采用2自由度球面定向机构,将激光定位精度提升60%。香港大学开发的液压驱动软体机械臂整合核磁兼容设计,在尸体试验中验证了其MRI引导下的组织切除能力。这些系统虽突破显著,但光纤操控的灵活性与热损伤控制仍是关键挑战。

经口机器人手术(TORS)的范式转变

从刚性连杆到连续体机械臂,TORS系统设计日益贴合解剖需求。上海交大的可变刚度连续体机械臂通过镍钛杆驱动实现分段刚度调节,而新加坡国立大学的ACTORS系统采用3-PU并联柔性机构,集成同步定位与地图构建(SLAM)技术。商业化方面,直觉外科的da Vinci SP虽拓展了单孔手术应用,但其刚性器械在喉深部操作受限;而CMR Surgical的Versius模块化设计显著提升喉咽部手术灵活性。值得注意的是,国产Borns Medical的TORSS系统在2024年完成全球首例声门肿瘤手术,标志着专用化设计的临床价值。

气管插管(RA-TI)机器人的智能化探索

基于视频喉镜的Kepler系统通过主从控制实现11/12例临床成功插管,而上海交大的远程操作系统在灾难医学场景展现潜力。苏黎世联邦理工的REALITI整合机器学习算法,可自主识别声门结构。最新进展中,西安交大的磁导航插管设备利用钕铁硼磁体引导导管入路,在模型试验中验证了无接触操作的可行性。这些技术突破正推动急诊和麻醉领域的流程革新。

未来方向:传感、AI与微型化

力/形觉传感技术的缺位是当前系统的主要短板。光纤布拉格光栅(FBG)和电磁追踪(EM)有望提升柔性器械的触觉反馈精度。在人工智能领域,生成式场景模拟和隐式扩散策略(iDPOE)等算法正赋能手术自主性——从病灶识别到缝合轨迹预测。更前沿的微型磁驱机器人可突破解剖限制,实现靶向给药与显微活检。

随着专用化设计、智能传感与自主决策技术的融合,下一代经口手术机器人将重塑头颈外科的精准医疗范式。

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