天津大学，一项首创的术前规划专利公开

近日，天津大学新增一项机器人辅助手术的术前规划系统专利公开。

该专利为一种用于机器人辅助食道裂孔疝修补术的术前规划平台，其通过模拟手术检验术前规划相关算法的有效性，帮助医生完成手术机器人布孔、初始位姿摆位等工作，提高机器人手术过程中的安全性和可靠性。

食管裂孔疝（hiatal hernia，HH） 是一种常见的消化系统疾病，其典型表现为烧心、反酸、反食、腹痛、胸闷等症状。发生原因包括但不仅限于年龄（50岁以上人群为高发群体，70 岁以上患者占70％）、肥胖、吸烟、长期腹腔压力增高（如长期便秘、剧烈咳嗽、频繁呃逆等）、手术后裂孔疝、创伤性裂孔疝等。

较小的HH通常无症状，可通过药物保守治疗。对于药物治疗效果欠佳且较大的HH，外科手术是唯一的治疗方式。

近年来，腹腔镜HH修补术已在临床常规开展，但仍存在一定的局限性和不足，如操作空间狭小、操作器械活动受限、自然震颤的放大、缝合打结及固定补片等精细操作时准确度不足，术者学习曲线长等。

随着机器人技术的不断发展，应用机器人辅助腹腔镜下行食管裂孔疝修补联合胃底折叠术，可完成“漏洞”修补。机器人辅助食道裂孔疝修补术是一种微创手术，其利用高精度的机械臂和先进的成像技术，通过较小的切口完成手术，具有减少手术中的人为误差、提高手术成功率、减少组织损伤和出血、加快康复速度以及降低术后并发症风险等优点。

其中，术前规划是手术成功的关键步骤之一。其涉及到根据患者的个人特征和手术类型选择机械臂的初始位姿，以及建立合理的手术通道，确保机器人末端执行器可以顺利到达患者病灶处。

然而当前研究大多是在虚拟环境中对术前规划算法进行效果验证，缺少等效模拟手术实验。而虚拟手术环境无法完全还原真实手术中的组织的变化、生理反应等复杂因素，导致术者可能对手术中潜在困难和风险评估不足。

针对这一痛点，天津大学团队改进了现有的模拟手术平台——

• 首先，它通过调整CT三维重建模型中的腹壁形状，真实地还原了机器人辅助手术的场景，同时底座的20°倾角模拟了患者的实际手术体位，为术前规划算法提供了一个坚实的验证基础；

  
  

• 其次，平台根据医学共识划定了器械切口规划区域，并在硬质气腹外壳上设计了相应的镂空区域，使得器械的初始摆位和模拟手术的开展更为精确；

  
  

• 此外，平台配备的磁导航传感器能够记录手术器械在模拟手术过程中的轨迹信息，这对于评估术前规划算法的有效性至关重要；

  
  

• 最后，硬质气腹外壳的开合结构和独立设计的裂孔缝合片，使得更换和模拟不同的手术场景变得简单快捷，极大地提高了术前规划的灵活性和有效性。

这些特点共同构成了一个高效、仿真、易于操作的术前规划系统，有望显著提升手术的成功率和安全性。

据公开资料搜索显示，目前市面上仅有天津大学在研专门用于机器人辅助食道裂孔疝修补术的术前规划平台，市场上暂无其他同类产品。

借天津大学发布的该项专利为线索，动脉橙果局对手术机器人在食道裂孔疝修补方面的应用稍做盘点。

据公开资料查询，目前我国已经在食道裂孔疝修补术方面有应用的机器人，有国外的达芬奇，以及国内上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司研发的图迈^®四臂腔镜手术机器人。

达芬奇作为手术机器人“鼻祖”，自不必多说。在此我们对图迈^®四臂腔镜手术机器人稍作展开。

微创机器人自研的图迈^®四臂腔镜手术机器人，是为广泛的外科手术设计和开发的腔镜手术机器人，可实现以微创伤方法完成复杂手术。其拥有的裸眼3D高清视野、高倍组织放大效果、灵活的机械臂和直觉式运动等优势，可以协助医生提供最真实的手术感受和眼-手-器械的同步协调；同时具备超越人手灵活度的可转腕手术器械，完成常人手腕无法完成的反关节操作，帮助医生完成更精细、更微创的手术操作。

该手术机器人于2023年10月获国家药品监督管理局（NMPA）批准上市 ，是当前第一且唯一一款由中国企业研发并获准上市的四臂腔镜手术机器人。

据公开数据查询，目前图迈^®四臂腔镜手术机器人已在全国21个省（自治区、直辖市）的60多家医院累计辅助完成覆盖泌尿外科、普通外科（胃肠外科、肝胆胰外科、甲乳外科）、胸外科、妇科、儿科等科室的高难度人体临床手术超过1500例，迈过规模化手术门槛。

2024年4月23日，上海交通大学医学院附属新华医院小儿外科王俊主任，在图迈^®四臂腔镜手术机器人辅助下，成功为一名年仅11个月大的患儿实施食管裂孔疝修补术+胃底折叠术，创下国产腔镜手术机器人首次在婴儿普通外科领域完成此术式的纪录。

图迈^®机器人辅助婴儿食管裂孔疝修补治疗，图片来自微创机器人