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医疗界的新兵――内窥镜诊疗机器人
日期:2006-6-2 10:30:44     来源:   编辑:  点击: 
近几年来,微米、纳米科学和技术的研究非常活跃,使得微小技术、微型机械电子系统获得迅速发展,从而大大促进了医疗用机器人的微型化、微观化,为进入人体的医疗用微型机器人创造了条件。
国外成果
国外Ikuta在1988年首先提出了以微小机器人代替传统内窥镜的设想,他提出的医用机器人“MEDIWORM”用于对大肠的检查。机器人由形状记忆合金驱动,并集成了记忆合金驱动的微夹持器。这种主动式内窥镜机器人原型的直径式13mm、长215mm。Krishnan S.M等人研制的用于智能内窥镜系统的微小机器人由组合机制完成驱动和操纵,机器人尺寸为30mm×40mm×85mm。其路径规划通过图像和触觉传感器参数的融合实现[2]。
 
韩国科学技术部智能化微型系统开发事业团研制成功能在大肠内自动运动并拍摄肠内情况的大肠内窥镜机器人,该内窥镜超微型机器人像蚯蚓一样可反复进行曲伸,在肠内自动运动,直径为2.5厘米、长为5.7厘米,连接在粗细如同细电线一般的操纵线上,其在大肠内的移动速度为每分钟12厘米。由于该机器人可在肠内自动运动,所以即使是刚参加工作的医生也可以操纵进行内窥镜诊查,检查时基本对大肠没有损伤[7]。意大利比萨的微观工程实用研究中心的阿里安娜•门恰西发明的这个机器人叫“埃米尔”,可以像尺蠖一样缩短和伸展地移动。这个小机器人看上去像一个卡通蛾的幼虫,不足2厘米宽,最长可以伸至20厘米,最短缩为10厘米。“埃米尔”身上装有一个微型摄像机和小发光二极管,用来寻找是否有癌细胞。它由计算机控制,身上有导线与微机相连[8]。
国内成果
在医用内窥镜机器人领域我国正处于发展阶段,上海交通大学、上海大学等研究机构在此领域正进行着一系列的研究工作。上海交通大学精密工程与智能微系统所开展了微型蠕动式机器人驱动内窥镜系统的研究。该内窥镜机器人驱动植入式内窥镜系统的驱动器携带全套光学检测系统、图像传输系统和手术装置等自主进入人体肠道,取代了当前传统的医用内窥镜,适应微创外科手术的发展趋势。该系统的研究核心是研制适合人体肠道环境下动作的微型驱动装置。此微型驱动机器人能够带动光学成像、体内照明、前端物镜粘附物清除装置自动进入人体完成体内检查和体内微细手术等功能。该微型机器人采用电磁式驱动,结构简单,控制方便灵活,通过改变激励脉冲时序能够使驱动器实现前进和后退,并具有输出力和步距都较大的优点,适合于在狭窄的管道如人体肠道中行进[6]。
 
重庆大学吴江红的博士论文从肠道机器人的驱动原理及肠道生物力学特性研究入手,试验分析多种生物肠粘液的流变特性和肠组织的生物力学性能,建立起多种特定肠粘液和肠组织的流变模型和生物力学模型,提出了一种全新的肠道内窥镜系统的驱动方式和相应的驱动机构,和其它驱动方式不同此种驱动方式要求,在考虑肠组织的生物力学性能基础上,肠道微型机器人系统在人体内腔中运行时不能与内腔壁发生直接接触,这样可避免对人体内部组织造成擦伤和拉伤,减轻或消除患者的不适与痛苦[4]。
标准
目前国内外相关的标准有国际标准IEC 60601-2-18 (1996-08)《Medical electrical equipment - Part 2: Particular requirements for the safety of endoscopic equipment》;国家标准GB 11244-1989《医用纤维内窥镜通用技术条件》;GB 9706.19-2000《医用电气设备 第2部分:内窥镜设备安全专用要求》。
专利
在欧洲专利局数据库经“endoscop? and robot?”检索发现,国外内窥镜机器人系统相关专利有21篇,其中美国专利8篇,日本专利10篇。其中美国专利US5337732(授权日:1994-08-16)涉及一种内窥镜机器人,由通过铰链连接的多节部分组成。驱动装置使节同时或分别移动,并可改变它们移动的角度,从而使内窥镜机器人可以蠕动前进或蛇形运动进入病人的内腔。在每一节的外部都有充气气球包裹,气球充气使节固定在内腔壁上,让其他节向前移动。第一节包括摄像机、活组织检查臂或其他传感器和医用设备[10]。

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