支氣管鏡機器人作為世界呼吸介入領(lǐng)域最新前沿技術(shù)，目前全球只有少數(shù)國家實現(xiàn)了成熟的臨床應(yīng)用。近期，上海市肺科醫(yī)院引進了Ion支氣管鏡機器人，并在其輔助下為一位患者進行了肺結(jié)節(jié)穿刺手術(shù)。

Ion系統(tǒng)支氣管鏡機器人搭載了很多先進設(shè)備，包括支氣管導(dǎo)航光纖定位導(dǎo)管、支氣管導(dǎo)航可視化探頭、支氣管導(dǎo)航光纖定位導(dǎo)管導(dǎo)引器等。它能夠輔助醫(yī)生在手術(shù)過程中，將消融設(shè)備遞送到目標位置，即大小在2厘米以下且與支氣管沒有直接通向的結(jié)節(jié)部位，還可以像打靶一樣對準結(jié)節(jié)進行精準穿刺。

推進肺結(jié)節(jié)的早診早治

在所有惡性腫瘤中，肺癌的發(fā)病率和死亡率高居榜首，而早期發(fā)現(xiàn)和及時治療是提高肺癌治愈率的關(guān)鍵。上海市肺科醫(yī)院內(nèi)鏡中心副主任顧曄介紹，Ion支氣管鏡機器人可以做到診治一體化，也就是在一次手術(shù)中同步完成診斷和治療。

相比傳統(tǒng)手段，Ion支氣管鏡機器人提高了肺癌的早期診斷率。“傳統(tǒng)手段的診斷率在70%左右，而Ion支氣管鏡機器人的診斷率可以接近90%。”顧曄指出，利用該機器人可對早期肺結(jié)節(jié)病人進行篩查。

上海市肺科醫(yī)院臨床研究中心主任、腫瘤科副主任、內(nèi)科教研室副主任蘇春霞教授介紹，在一項應(yīng)用Ion系統(tǒng)對外周肺結(jié)節(jié)的前瞻性、多中心、多階段的單臂研究中，研究團隊從美國6家中心招募了365位患者。結(jié)果顯示，總體導(dǎo)航成功率超過98%，活檢成功率達到94.6%，惡性腫瘤診斷靈敏度為85.2%。首次在較大樣本中，證明了Ion機器人支氣管鏡的高診斷性和安全性。

篩查出肺部結(jié)節(jié)不難，但要準確找到病灶的位置卻不簡單。顧曄告訴記者，人體肺部氣管盤根錯節(jié)，形狀如同一棵有很多樹杈的樹。對肺結(jié)節(jié)的診斷治療就像是穿過層層枝杈摘取某一個樹枝上的蘋果，途中可能要拐好幾個彎，因此必須通過導(dǎo)航技術(shù)進行精準定位。

此前，為了準確找到結(jié)節(jié)的位置，人們發(fā)明了超聲氣管鏡以及電磁導(dǎo)航、虛擬導(dǎo)航技術(shù)。其中，超聲氣管鏡能夠探查氣管結(jié)構(gòu)，電磁導(dǎo)航和虛擬導(dǎo)航技術(shù)則起到輔助定位和引導(dǎo)的作用。但這些技術(shù)均存在瓶頸，比如較難定位距離氣管很遠的結(jié)節(jié)等。

而Ion支氣管鏡機器人卻能身處人體氣管“迷宮”不迷路，這是如何做到的呢？

顧曄介紹，Ion支氣管鏡機器人采用形變記憶定位法，可通過光纖形狀傳感系統(tǒng)感知計算出當前導(dǎo)管的形狀和彎曲度。這相當于為消融肺部結(jié)節(jié)的穿刺針安裝了GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)。“有了這個導(dǎo)航系統(tǒng)，在人的呼吸過程中，一旦肺部結(jié)節(jié)位置發(fā)生變化，機器人便可以實時監(jiān)控‘捕捉’，醫(yī)生則能夠根據(jù)屏幕上的實時圖像，精準鎖定結(jié)節(jié)位置。”顧曄說，此外，Ion系統(tǒng)還能基于肺部CT圖像對肺部氣管進行三維重建，幫助醫(yī)生規(guī)劃最佳手術(shù)路徑。

在樹狀氣管里“行穩(wěn)致遠”

“人體內(nèi)部普通的氣管直徑只有6毫米，相當于一根鉛筆的直徑。而有些肺癌結(jié)節(jié)會隱藏在直徑更細的肺外周支氣管中。”顧曄說，能在氣管“迷宮”里“行穩(wěn)致遠”是Ion支氣管鏡機器人需要具備的另一大特質(zhì)。

隨著氣管、支氣管向下分支，肺周支氣管形成管腔直徑逐級變小的樹狀結(jié)構(gòu)，而超過70%的肺癌結(jié)節(jié)就隱藏在肺外周支氣管中。導(dǎo)管越細，其可以到達的外周支氣管越多，能篩查的肺結(jié)節(jié)比例越高，可增加活檢的到達率。

顧曄介紹，Ion支氣管鏡機器人的導(dǎo)管直徑達3.5毫米，基本上可以進入第八級、第九級以后的支氣管，這使得機器人能夠在肺部“迷宮”里走得更遠。

以往醫(yī)生手動控制插入肺部的導(dǎo)管角度和彎曲度，存在一定局限性。一方面，由醫(yī)生手動操控的導(dǎo)管無法深入到支氣管更深更遠的位置；另一方面，人為操作無法長時間保持一個狀態(tài)一動不動，因此會使導(dǎo)管出現(xiàn)細微移動。在Ion支氣管鏡機器人的輔助下，醫(yī)生可以通過操控臺的滾軸精準控制導(dǎo)管的前進方向，實現(xiàn)毫米級的移動控制，并且可以在手術(shù)中長時間將導(dǎo)管固定在一個位置上。

直觀復(fù)星醫(yī)療器械技術(shù)有限公司Ion業(yè)務(wù)總監(jiān)上官澤敏說:“Ion系統(tǒng)由單個機械臂控制導(dǎo)管通過牽拉導(dǎo)管內(nèi)的鋼絲，來調(diào)整導(dǎo)管遠端的形狀和位置。到達肺部結(jié)節(jié)后，醫(yī)生可以把導(dǎo)管位置鎖定。”

“手術(shù)中，導(dǎo)管彎曲半徑要控制在一個合適的范圍內(nèi)，才能保證不同的器械能夠遞送進去。”顧曄說，Ion支氣管鏡機器人能為醫(yī)生標注并數(shù)字化顯示導(dǎo)管的彎曲角度，從而進一步提高醫(yī)生手術(shù)的精準度。

與以往通過經(jīng)皮穿刺手術(shù)相比，Ion系統(tǒng)以微創(chuàng)的方式進行，利用人體氣管自然的腔道更加“絲滑”地進入到人體更深的肺部氣道，并精準抵達結(jié)節(jié)部位，這大大提高了手術(shù)的安全性，同時又降低了并發(fā)癥的發(fā)生率，幫助患者在較短時間內(nèi)恢復(fù)，減少了治療過程中的不適。“原來經(jīng)皮穿刺手術(shù)只能針對一側(cè)的肺部進行穿刺，而且會發(fā)生氣胸。機器人通過氣管通道可以同時針對多個結(jié)節(jié)進行穿刺，出現(xiàn)氣胸的概率也會非常低。”顧曄表示。

臨床應(yīng)用仍需探索

業(yè)內(nèi)專家表示，未來支氣管鏡機器人可以與人工智能技術(shù)結(jié)合，自動識別路徑，實現(xiàn)自動化運行。

作為一項剛剛落地國內(nèi)的技術(shù)，支氣管鏡機器人還需要結(jié)合臨床做進一步的探索研究。上海市肺科醫(yī)院基于Ion支氣管鏡機器人的應(yīng)用效果，圍繞亞洲人群的特點，展開了一系列臨床研究，如針對肺結(jié)節(jié)的哪些部位可以進行診斷治療，成功率能夠達到多少，針對亞洲人群患者還有哪些改進方向或操作技巧……

此外，Ion支氣管鏡機器人只是應(yīng)用于肺結(jié)節(jié)單一病種的診斷治療，未來能否將這項技術(shù)結(jié)合遠程醫(yī)療技術(shù)用于更多肺部疾病的診斷治療？目前，上海市肺科醫(yī)院正在聯(lián)合產(chǎn)業(yè)力量對該款機器人進行技術(shù)革新，讓這項成果能夠惠及更多肺部疾病的患者。