未来，机器人或能帮你“清理”血管丨人工智能+医疗

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近年来，全球心血管疾病灭亡率持续上升，每年因心血管疾病灭亡人数已经由2012年的1750万增进到2016年的1790万，占其全球灭亡人数的31%。我国同样面临心血管疾病高发病率的严重趋势，今朝全国心血管疾病人数约为2.9亿，约占总生齿的20%，且在逐年上升。冠芥蒂作为一种认为遍及的心血管疾病，其染病人数最多。

今朝最为有效的冠芥蒂治疗手段是介下手术。该手术经患者皮肤穿刺桡动脉或股动脉，在医学影像的指导下，借助人体血管通道将球囊导管、支架导管等介入工具递送至血管病变部位，疏通狭小或闭塞的冠脉管腔，重建血畅通路。

血管介下手术需要在专门的导管室中进行。因为需要X射线成像，才能把持导管、导丝等介入工具，曩昔大夫在手术过程中必需身穿繁重的铅衣。在手术过程中需要频仍调整角度、病人位置并打针造影剂，手术时间很长，历久在导管室中工作的大夫还易显现脊柱病、白内障甚至癌症等职业病。

血管微创介下手术机械人的显现，或许能够给导管室的大夫们供应很好的支撑。

图1 微创血管介下手术机械人

让小小“柳叶刀”精准把持

微创血管介下手术中要求对导管、导丝等介入工具高精度递送。

今朝在微创血管介下手术中，按导管或导丝远端所处血管部位，将介入工具递送过程分为三个阶段：1)自动脉阶段：导丝或导管远端位于自动脉，需快速前送，以削减X射线和造影剂的使用；2)冠脉进口阶段：导丝或导管远端进入冠脉，此时需选择响应的病变冠脉分支；3)冠脉病变阶段：导丝或导管远端位于狭小病变部位，需要高精度把持才能使导丝或导管穿过狭小病变。

在血管里穿行，每行进一毫米都要微米不差：经由自动脉，必需快速经由，以削减X射线和造影剂的使用。经由狭小病变部位，需要高精度把持才能使导丝或导管穿过狭小病变。

得益于机械人手艺的高精度、可长途把持等特点，血管介下手术机械人的研制受到了极大存眷。

高精准度、速度、策略，在机械人“养成”的过程中一个也不克少。“血管介下手术中，大夫手指搓捻导丝时，手指关节的屈伸角度和推送导丝时手部的空间位置及方位都是影响手术成功的要害身分。”中国科学院主动化研究所复杂系统治理与掌握国度重点实验室研究人员奉振球说，为此，研究团队行使光纤数据手套，经由对人手骨骼和手指关节活动纪律的剖析，提出了一种手指屈伸角度识其余方式，竖立了手指屈伸角度与数据手套输出的映射关系。

图2 数据手套

“我们凭据这个方式，解决了数据手套输出实用性不明确的问题，进行了屈伸角度实验并验证了方式的有效性。还经由引入电磁跟踪传感器，对传统的数据手套进行改良。”奉振球说，这将填补今朝的血管介入机械人贫乏触觉反馈或许触觉反馈不敷精美的缺陷，使得大夫在机械人的把持端拥有真实精美的触觉。

综合评价，鞭策花样..和临床实践应用

这些介入工具，尤其是扶引导丝，因为直径小、柔韧性强，导致冠脉介下手术的把持难度很大。团队在多年研究的过程中还发现，冠脉介下手术成功率很大水平上取决于大夫的把持花样和灵便的把持策略。是以，索求有效的花样评价方式将有助于花样..和临床实践应用。

团队提出了一种基于把持行为融合的介入把持花样综合评价，用于介下手术花样..和临床实践应用。

团队经由与复旦大学从属华东病院、上海微创医疗开展合作进行了实验。经由肌电旌旗传感器、电磁跟踪传感器、光纤弯曲传感器和3D加快度计，成功采集了多位初级大夫、高级大夫在介下手术中的把持行为。然后，行使非参数磨练方式对分歧花样组其余行为特征进行差别性剖析，获得了用于花样评价的有效把持行为。

实验究竟表明，在血管分叉的情形下，高级大夫凭据其临床实践经验，能够较轻易地感知导丝活动和血管形态，从而能够削减导丝递送过程中的手指活动。然则，初级大夫必需依靠搓捻和推送的同时把持才能达到递送的目的，导致手指搓捻把持的次数大大增加。

肌肉运动方面，介入大夫的主把持手在搓捻导丝时，其拇短展肌（APB）示意出非常显着的动态特征。对导丝递送较为熟练的高级大夫在把持过程中只涉及到少量的拇短展肌运动，而初级大夫则相反。

此外，无论是对于单一花样组大夫的把持，照样多种花样水平组大夫的把持，团队提出的QTAS得分与点窜后的GRS评分之间都存在着较高的正相关关系，这解说提出的基于把持行为融合的定量评价方式能够取代传统的总体评价量表应用于临床手术的花样评价中。

前景和瞻望

跟着5G时代的光降，微创血管介入机械人将能够实现长途、跨区域治疗，机械人经由连系高级大夫的手术经验，在偏远区域为患者供应高质量的治疗。此外，经由敌手术导航手艺进行深入研究，在不远的未来，介下手术机械人将能够实现主动送丝把持，进一步提高治疗质量，为恢弘患者带来福音。

起原：中国科学院主动化研究所，语音合成手艺由科大讯飞供应

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