眼科手术机器人眼内血管介入技术治疗视网膜动脉阻塞的应用基础研究

Retinal artery occlusion (RAO) is a kind of acute severe blinding eye disease, yet there is no safe and effective method to remove blockage. Based on the previous research of retinal vascular microsurgery technique and robot assisted vitreous-retinal surgery technology, we will establish a new set of eye surgery robot assisted intravascular interventional technique. By evaluating blood flow form, vascular pathology, concentration of rt-PA, blood coagulation indexes and BRT post-treatment, we will indicate its efficacy and safety. Furthermore, after the application of this technique in recanalization of blocked artery, we will evaluate the change of microvascular based on the regulation of VEGF by measuring the expression of VEGF, the retinal hypoxy area, density of capillary and Angio-OCT. And we will demonstrate apoptosis-regulating cell pathological changes by measuring expression of caspase-3, number of apoptotic cells, cellular pathology, OCT morphology of retina. And visual signaling conduction changes of nerve cells after the recanalization will be detect by ERG. Finally, all of them clarify the effect of this new technique in improving the retinal morphology and function This project aims to provide the experimental basis and theoretical foundation for the recanalization of RAO.

视网膜动脉阻塞是一种急性重症致盲性眼病,目前缺乏安全有效的解除血管阻塞方法。项目组在前期的视网膜显微血管操作研究和玻璃体视网膜手术辅助机器人研发的基础上，提出了一套全新的眼科手术机器人眼内血管介入技术。应用该技术对光化学方法诱导的动物模型进行血管阻塞-复通治疗，通过检测血流形态、血管病理形态、体内rt-PA药物浓度和血象、出凝血指标，研究该技术的有效性和安全性。进一步通过检测VEGF表达、视网膜缺氧面积、毛细血管密度、Angio-OCT形态来研究基于VEGF调控的微血管变化；通过检测caspase-3表达、凋亡细胞计数、细胞病理、视网膜OCT形态来研究基于凋亡调控的细胞病理变化；通过ERG检测来研究神经细胞视觉信号传导变化。最终明确新技术对视网膜组织和细胞在形态和功能上的修复机制。本项目将为建立安全有效的视网膜动脉阻塞-复通技术提供实验依据和理论基础。

视网膜血管阻塞性疾病是因各种原因导致视网膜供血障碍或血液回流障碍，引起视功能不同程度的损伤。视网膜血管介入手术是近年来一种治疗视网膜血管阻塞的新方法。本项目构建一套全新的眼科手术机器人眼内血管介入系统及手术技术，探索眼内血管介入手术新路径，并且研究该技术的有效性和安全性。（1）通过项目研究开展，改造前期手术机器人系统，搭载微力传感器，制作微量注射器，构建完成新型的视网膜血管穿刺注射手术机器人系统。（2）测量机器人手术模式下穿刺针通过不同巩膜切口的阻力以及穿刺视网膜血管的组织应力。（3）机器人手术模式下不同穿刺针头触碰视网膜发生三种不同程度视网膜损伤改变，检测组织应力。结果提示，视网膜手术器械施加在视网膜组织上的力不同，将导致不同程度的组织损伤。(4)由手术机器人和高年资医生握持穿刺针穿刺进入视网膜血管管腔，内并保持不动，检测到的与穿刺方向垂直的震颤所致组织应力分别为5.89±0.81mN和52.74±12.23mN，两者之间有统计学差异。结果提示，在视网膜血管穿刺后注射的过程中，机器人的手术震颤力小于人手震颤。（5）在离体动物眼内，通过比较手术机器人与人手操作进行视网膜表面异物取出和视网膜血管穿刺操作，并且开展活体动物眼血管阻塞模型制作完成后，应用机器人系统进行视网膜动脉和静脉血管穿刺注射rt-PA手术，证实了基于手术机器人技术的眼内血管介入手术的可行性以及手术效果增幅作用。因此，基于手术机器人技术的视网膜血管介入手术具有可行性，同时其以降低手术器械震颤力，来实现缩短学习曲线，减少手术创伤的手术结果增幅效果。微力检测可以作为一种在视网膜手术操作中反馈组织损伤和引导精细操作的有益技术。最终通过本项目研究开展，为眼科手术机器人在精准视网膜手术操作的可行性提供理论依据和实验基础。以期待未来能够研制更安全的视网膜手术新设备和新途径，推进眼科新技术新设备的发展和临床视网膜手术技术的发展。