【CVIA研究论文】一种模拟医生操作的辅助经皮冠状动脉介入治疗手术的新型机器人控制系统

经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是目前治疗冠心病最微创和最有效的手段之一。然而，它可能也会使介入心脏病专家接触电离辐射并使其健康受到损伤。辅助PCI的机器人发展可以保护医生免受此类职业伤害，并提高介入治疗的精度。但是，现有的辅助PCI机器人系统从根本上与常规PCI的操作过程不同。为了克服这个问题，近日，北京清华长庚医院副院长，心血管中心主任张萍教授联合清华大学航天航空学院教授、飞行器设计研究所首任所长郑钢铁教授在Cardiovascular Innovations and Applications期刊第六卷第四期，发表了一篇研究论文“A Novel Robotic Control System Mimics Doctor’s Operation to Assist Percutaneous Coronary Intervention “。研究者们开发了一种新型模拟医生操作的辅助经皮冠状动脉介入治疗手术的新型机器人控制系统，并通过体外实验和体内实验评估其在冠状动脉介入治疗操作中的安全性和有效性。方法：新型机器人辅助PCI系统由三部分组成：1）主执行器，模仿医生在传统PCI中使用的扭控器，2）从动执行机构，包括导丝输送系统和力反馈监测设备，以及3）基于局域网的通信系统。实验在6头猪身上进行，通过机器人系统和手动控制完成冠状动脉内导丝的输送。结果：机器人系统和手动控制均成功完成实验操作，无器械或手术相关并发症。一位经验丰富的介入心脏病专家，首次使用新型机器人PCI系统能够将导丝推进冠状动脉的远端分支，所需的时间与手动控制类似 (13.23 ± 3.55s vs.11.19 ± 4.58s, P = 0.45) 。结论：这种新型模拟医生操作的辅助经皮冠状动脉介入治疗手术的新型机器人控制系统的早期体内实验表明其可行性、安全性和有效性，与手动控制相当。新型机器人辅助PCI控制系统所需的学习时间明显短于当前可用的其他机器人系统。本文介绍的的机器人辅助PCI操作系统模拟医生日常工作中对导丝操作的习惯，采取揉捻、推送的方式对导丝进行操作，医生的临床经验可以直接转化为对机器人操作的经验。另外，通过力学与图像的融合来精准地反馈导丝头端受力情况，使医生能够实时感受到导丝受到的阻力，提升手术的安全性，该系统可能为机器人辅助PCI手术带来重大变革。通讯作者简介：

张萍 医师

张萍，主任医师，教授，北京清华长庚医院副院长，心血管中心主任。擅长心律失常及疑难心血管疾病诊治，特别是心脏性猝死防治及遗传性心律失常的精准治疗、心血管疾病人工智能诊断与管理。任中国生物工程学会心律学分会副主任委员、中华医学会心血管病分会委员兼信息学组组长、中国医师协会心力衰竭工作委员会副主任委员、海峡两岸医药技术交流协会心血管病分会副主任委员、中国医师协会全科医师心血管诊疗能力提升工作委员会委员兼秘书长、中国医促会心律心电分会副主任委员、北京医学会心血管病分会副主任委员、 全国医药卫生产业协会慢病分会主任委员等。兼任《中华心脏与心律电子杂志》、《ESC cardiovascular》等杂志副主编。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划、十二五科技支撑项目、973子课题等研究项目，获国务院政府特殊津贴、“人民好医生”“白求恩式好医生”“中国杰出起搏贡献奖”“21世纪中国心电贡献奖”等荣誉称号。

郑钢铁 教授

郑钢铁，清华大学航天航空学院教授、飞行器设计研究所首任所长，清华大学数字医疗与医用机器人研究中心主任。开展了骨科手术机器人、肿瘤治疗及神经外科机器人等多方面的研究工作。已经发表学术论文近200篇，授权发明专利三十余项；研究领域为飞行器系统与结构设计、结构动力学与控制。他解决了“风云二号”卫星、中巴资源卫星、月球着陆器、运载火箭等航天器关键技术问题，为卫星的发射成功和着陆器准确着月作出了贡献。