一種用于肺部病變導航和活檢的新型機器人支氣管鏡系統(tǒng)

眾所周知，癌癥以其高死亡率和全球發(fā)病率上升而聞名。其中，肺癌可以說是最具破壞性的癌癥之一。根據(jù)國際世界癌癥研究基金會的數(shù)據(jù)，肺癌是 2020 年全球第常見癌癥，新增病例超過 220 萬，死亡病例超過 180 萬。

然而，肺癌和其他癌癥一樣，如果及早發(fā)現(xiàn)則更容易治療。“據(jù)報道，V期的1年生存率僅為15%至19%，而I期為81%至85%，這意味著良惡性肺結節(jié)的早期分化，可以有效降低死亡率，”星光說。段，北京理工大學醫(yī)學技術學院科學家。

段和他的同事認為，肺癌的早期診斷對于及時治療和更好的預后至關重要。為此，他們設計了一種新型機器人支氣管鏡系統(tǒng)，可以非侵入式地進入肺內(nèi)感興趣的區(qū)域，進行微創(chuàng)肺部病變?nèi)?，這是肺癌診斷的金標準。這項研究發(fā)表在Cyborg and Bionic Systems雜志上。

“想象一下，將一條細長的細線插入您的嘴巴，穿過您的氣道，在您的肺部切下一小部分感興趣的病變。之后，這條細線將切下的樣本帶回進行進一步檢查，以確定它是良性還是惡性， "研究作者說。“這就是支氣管鏡系統(tǒng)的設計目的。我們的末端執(zhí)行器就像一條細線。要做到這一點，這條線必須首先足夠細以穿過氣管和支氣管。”

“此外，它必須能夠彎曲、旋轉和平移，以靈活地在復雜的航道網(wǎng)絡中航行，”該研究的通訊作者、北京理工大學機電工程學院的李長生解釋道。

“另一個問題是，你無法通過患者的胸部看到這條線的末端執(zhí)行器。但是，要準確接近感興趣的病變，末端執(zhí)行器的位置和姿勢必須實時確定，”該負責人說。作者。為了解決這個問題，他們開發(fā)了一種導航系統(tǒng)，在末端執(zhí)行器上附加了一個內(nèi)窺鏡和兩個電磁傳感器，可以實現(xiàn)在線定位導航，并為醫(yī)生診斷和取樣提供視覺信息。

導航系統(tǒng)還重建了一個基于計算機斷層掃描的三維虛擬模型，用于機器人路徑規(guī)劃，提供了目標區(qū)域的選擇。結合柔性末端執(zhí)行器和導航系統(tǒng)，機器人支氣管鏡系統(tǒng)可以自動到達目標病灶，并為活檢取樣提供術中視覺引導。

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