低剂量CT透视介入微创机器人的研究

CT-guided minimally invasive interventional treatment technology has become an important part of clinical work. Based on image-guided puncture technology, various types of diagnostic and therapeutic equipment will access the lesions，and then the minimally invasive clinical diagnosis and treatment will be finished. At present, the application of robot-assisted system has become a research hotspot in the field of minimally invasive image-guided surgery. But it is still only make the basic puncture position and virtual image navigation feasible in the procedure. In our previous research supported by the National Natural Science Foundation, we completed the design and research of the CT-guided puncture robot system based on the principle of electromagnetic navigation. Continuing this research, we will design a set of master-slave minimally invasive robot system on low dose CT fluoroscopy and remote control technology to overcome a series of present technical difficulties of intraoperative real-time navigation, remote control, mechanical arm puncture and real-time navigation. And make a meaningful real-time minimally invasive interventional robot surgery system to improve the puncture accuracy, reduce doctor’s subjective error and complications in the surgery.

CT引导下的微创介入诊疗技术已逐渐成为临床工作的重要组成部分。它基于影像引导下穿刺技术将各类诊疗器械置于病灶范围内，进而完成临床微创诊疗目的。目前应用机器人系统辅助CT引导下穿刺已成为影像引导微创诊疗领域的研究热点，但都停留在完成基本穿刺定位和虚拟图像导航的阶段。在前期国家自然科学基金自助的课题中我们完成了基于电磁导航原理的CT穿刺机器人系统的设计与研究，在此基础上拟采用低剂量CT透视技术与远程操控技术为基础，设计一套主从式微创介入机器人系统。从而克服现阶段术中实时导航、远程操控、机械臂穿刺等一系列技术难点，实现真正意义上的实时CT透视微创介入诊疗机器人手术系统，提高临床微创诊疗中穿刺精确度、减少医生主观误差及术中并发症。

背景.传统CT引导徒手穿刺是医生通过借助间断CT扫描获取的静止图像，在穿刺过程中看不到患者体内穿刺针和病灶，属于“盲穿”。本研究在前期研究“CT微创介入实时机器人导航系统研究”（编号：81271674）的基础上进一步延伸，旨在实现真正实时CT监测下穿刺。.研究内容.此项目研制一套CT透视引导主从式遥控穿刺介入微创机器人，为了实现真正实时CT图像引导，机器人系统是在透视模式下进行的。机器人系统构成主要包括控制主机、遥控操作台、速度控制面板、机械臂、持针器、激光定位器、机器人监控系统、机器人脚踏板。通过建立不同的离体模型靶点和在动物活体内置入靶点“病灶”进行低剂量CT透视遥操作机器人穿刺实验。设定三组进行研究，验证机器人系统的可行性、安全性、准确性和辐射剂量，记录穿刺针调整次数、穿刺时间、穿刺操作总时间、辐射剂量等参数；并与常规CT引导徒手穿刺进行对照研究，比较机器人系统相对于常规徒手CT引导穿刺的优势。.结果.机器人系统在辐射剂量、操作时间，调针次数，穿刺时间以及距靶点正中的精确性上的表现均优于传统CT引导徒手穿刺。由于隔室遥控操作机器人穿刺，医生所接受的辐射剂量为零。.意义.通过初步的实验研究证实自行研发的低剂量CT透视遥操作穿刺机器人系统完全达到了临床穿刺要求，与传统徒手穿刺相比两者均可准确穿刺靶点，但在穿刺的精确度上前者具有明显的优势，相对于传统CT引导穿刺无需反复进入CT操作室进行调针，减少了穿刺调整次数，大大缩短了穿刺进针时间和总耗时。低剂量CT透视模式下对医生完全无辐射，对模型和动物的辐射剂量明显低于传统徒手穿刺，在相同的低剂量曝光条件下，模型和动物的辐射剂量与传统徒手穿刺相同。此研究对进一步临床应用研究具有重要的意义。