專題報(bào)道 | 智能機(jī)器人:柔性咽喉手術(shù)機(jī)器人
所有頭頸部癌癥中,,口咽癌占85%
全球每年約有70萬(wàn)人確診患有口咽癌
五年存活率為50%
咽喉癌是耳鼻喉科常見(jiàn)的惡性腫瘤,,其發(fā)病率在耳鼻喉科惡性腫瘤中排名第三位。隨著工業(yè)的發(fā)展,、吸煙人數(shù)的增多,、空氣污染的加劇,,其發(fā)病率有進(jìn)一步上升的趨勢(shì)。手術(shù)是治療咽喉癌的最有效方式,。然而由于咽喉所處的位置極其狹窄,,加上傳統(tǒng)治療使用的是剛性手術(shù)器械,所以過(guò)去只能采用開(kāi)放式手術(shù)進(jìn)行治療,。盡管這種方式能夠移除癌細(xì)胞,,但會(huì)對(duì)人體其它組織產(chǎn)生損害,有很大幾率引發(fā)并發(fā)癥,,同樣會(huì)威脅病人的健康,。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是機(jī)器人技術(shù)的引入,,一種全新的手術(shù)方式—經(jīng)口腔機(jī)器人輔助手術(shù)被提了出來(lái),,這種手術(shù)方式通過(guò)病人的口腔對(duì)病變部位進(jìn)行手術(shù)治療,,相比與傳統(tǒng)的開(kāi)放式手術(shù)可以有效地提高手術(shù)效率和成功率,最大程度地降低手術(shù)帶給病人的損傷,,大大縮短病人康復(fù)的時(shí)間,,更快地恢復(fù)正常生活。現(xiàn)在在咽喉癌的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中,,運(yùn)用最廣的就是da Vinci手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),。盡管這套系統(tǒng)已經(jīng)成功完成了多例咽喉癌的手術(shù),它的局限性依舊非常明顯,。如工作臂體積非常大,;手術(shù)器械非常細(xì)長(zhǎng)末;端的靈活度也有限,。不僅如此,,這套系統(tǒng)使用成本非常高,病人需要有足夠的經(jīng)濟(jì)能力才能負(fù)擔(dān)得起,。
圖1 柔性咽喉手術(shù)機(jī)器人
新加坡國(guó)立大學(xué)蘇州研究院任洪亮教授課題組研發(fā)了一套全新的可用于咽喉手術(shù)的柔性手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),,它能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的不足。
如圖1所示,,這套系統(tǒng)包含兩個(gè)操作手和一個(gè)帶有LED的內(nèi)窺鏡,。靈活的柔性操作手是這套系統(tǒng)的最大亮點(diǎn)。這個(gè)操作手由一個(gè)3自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)2自由度的鉗子組成,,并聯(lián)機(jī)構(gòu)部分充分利用具有超彈特性的鎳鈦合金絲和萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)彎曲自由度和一個(gè)平移自由度,。相比于傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu),它的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊,、可以進(jìn)入狹窄空間進(jìn)行靈活操作,、制造成本更低。鉗子可以實(shí)現(xiàn)360°無(wú)限制的旋轉(zhuǎn),,并且可以輕松抓起500g的物體,,保證操作手在狹窄工作空間中有足夠的靈活度和抓取力。
在這套系統(tǒng)中,,軟軸被用來(lái)傳遞動(dòng)力,,允許驅(qū)動(dòng)器脫離機(jī)器人本體,使機(jī)器人體積更小,。操作人員可以通過(guò)控制器對(duì)這套手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行遙操作,,兩個(gè)操作臂能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度的靈活操作(見(jiàn)圖2)。
圖2 性能展示