張 聰，何銳波，楊浩東，羅 辰，韋宇鋮，陳俊瑞

（廣西科技大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院，廣西柳州 545616）

0 引言

鼻內(nèi)鏡手術(shù)作為治療鼻腔和鼻竇等相關(guān)疾病的重要技術(shù)手段，對于治療鼻竇炎、鼻息肉、鼻出血、鼻竇腫瘤等疾病具有非常顯著的效果[1-2]。傳統(tǒng)的鼻內(nèi)鏡手術(shù)包括2 種手術(shù)方式：一種是外科醫(yī)生1 只手使用內(nèi)窺鏡，另1 只手使用手術(shù)器械。但這種方式需要醫(yī)生單手操作手術(shù)器械[3]，臨床較少使用。另一種是醫(yī)生助手握持內(nèi)窺鏡，醫(yī)生可以雙手操作手術(shù)器械。但長時間握持內(nèi)窺鏡會使醫(yī)生助手產(chǎn)生肌肉疲勞和手部顫抖[4]，從而導(dǎo)致內(nèi)窺鏡圖像發(fā)生顫動，無法穩(wěn)定地提供手術(shù)視野。機器人技術(shù)在鼻內(nèi)鏡手術(shù)中的應(yīng)用很好地解決了該問題[5-6]。機器人具有可重復(fù)性、精確性、穩(wěn)定性和無疲勞性的特點，可以作為“第三只手”來代替醫(yī)生助手穩(wěn)定內(nèi)窺鏡[7]。機器人輔助鼻內(nèi)鏡手術(shù)顯著減輕了醫(yī)生的疲勞感，縮短了手術(shù)時間，提升了手術(shù)的穩(wěn)定性、流暢性和安全性[8]。

首臺內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人問世至今已有30 多年[9]，智能化手術(shù)機器人技術(shù)逐漸成熟，但也存在一些不足之處。目前新一輪的科技革命已經(jīng)開啟，研究鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人對于推動我國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[10-11]。本文對現(xiàn)階段國內(nèi)外鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀進行系統(tǒng)綜述，并對未來發(fā)展方向進行展望，以期為未來鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的研發(fā)提供指導(dǎo)。

1 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人研究現(xiàn)狀

鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人提供了穩(wěn)定的手術(shù)視野，提高了手術(shù)的精確性、穩(wěn)定性和安全性，能夠高效地輔助醫(yī)生完成復(fù)雜的手術(shù)，一定程度上擴展了醫(yī)生手術(shù)操作的能力[12]。以下將機器人按照主動式、主被動混合式和被動式3 種控制類型分別介紹典型的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人，并對其優(yōu)缺點進行分析和總結(jié)。

1.1 主動式鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人

1994 年，美國Computer Motion 公司研制出微創(chuàng)AESOP 手術(shù)機器人系統(tǒng)（如圖1 所示）[13-14]，成為全球首個獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局認證的微創(chuàng)手術(shù)機器人系統(tǒng)。AESOP 系統(tǒng)作為最成熟的商業(yè)機器人系統(tǒng)之一，代表了自動內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的最佳定位機器人[15-16]，能夠主動定位內(nèi)窺鏡。AESOP 系統(tǒng)是一個串聯(lián)結(jié)構(gòu)的機器人，其有7 個自由度。雖然該系統(tǒng)的機構(gòu)構(gòu)型由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)演化而來，但其獨創(chuàng)性在于實現(xiàn)了語音控制。2006 年，Nathan 等[17]使用AESOP 系統(tǒng)進行經(jīng)鼻入路的鞍區(qū)手術(shù)實驗，結(jié)果表明使用該系統(tǒng)經(jīng)鼻入路進入鞍區(qū)[18-19]是可行的，手術(shù)時間也沒有明顯增加。然而，該系統(tǒng)只能對簡單的語音命令做出反應(yīng)，無法識別復(fù)雜的命令組合，而且內(nèi)窺鏡的運動軌跡規(guī)劃沒有經(jīng)過碰撞測試[20]，不同的運動軌跡之間可能會出現(xiàn)相互沖突的情況。

圖1 AESOP 手術(shù)機器人系統(tǒng)實物圖及使用場景[13]

2002 年，Koseki 等[21]設(shè)計了用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)的一個內(nèi)窺鏡機器人（如圖2 所示）。該機器人使用了與MRI 相兼容的特殊材質(zhì)。它是一個并聯(lián)機器人，獨創(chuàng)性在于其平面平行結(jié)構(gòu)，與串行結(jié)構(gòu)相反，該機構(gòu)的執(zhí)行器都在同一個平面上。鑒于大部分手術(shù)是在MRI 掃描儀通道的邊緣區(qū)域完成的，該機器人由遠端的執(zhí)行器控制，使醫(yī)生可以通過執(zhí)行器在狹窄的MRI 掃描儀通道中平穩(wěn)地移動或旋轉(zhuǎn)內(nèi)窺鏡。該系統(tǒng)與MR 技術(shù)聯(lián)合使用，可以得到MRI 與內(nèi)窺鏡圖像的實時反饋和反向反饋，大大提高了經(jīng)鼻手術(shù)的安全性。然而，如果在MR 掃描時移動內(nèi)窺鏡，則會產(chǎn)生很大噪聲。此外，該系統(tǒng)體積較大，且不允許外科醫(yī)生操作時接觸患者的頭部。

圖2 MRI 兼容內(nèi)窺鏡機器人[21]

2008 年，Xia 等[22]將Stealth Station 導(dǎo)航[23]、六自由度力傳感器的Neuro Mate 機器人系統(tǒng)（如圖3所示）[24]和3D Slicer 可視化軟件聯(lián)合使用組成NeuroMate 機器人系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)用于輔助顱底手術(shù)。NeuroMate 機器人系統(tǒng)是第1 個在歐洲獲得CE認證的神經(jīng)外科機器人設(shè)備，其由計算機控制臺和1個具有5 個自由度的機械臂組成。該系統(tǒng)具有自動導(dǎo)航工作模式，外科醫(yī)生可以使用3D 鼠標控制機械臂的移動。該系統(tǒng)在泡沫頭骨和人體解剖標本頭部上進行了經(jīng)鼻蝶竇手術(shù)測試，驗證了其合理性和適用性。該系統(tǒng)在影像導(dǎo)航上定義了3 種類型的區(qū)域：禁止區(qū)、邊界區(qū)和安全區(qū)。在機器人靠近禁止區(qū)時會受到阻力，從而大幅度提高了系統(tǒng)的安全性。但由于存在初始放置精度、校準精度和運動學(xué)精度問題，會導(dǎo)致該系統(tǒng)存在約1 mm 的誤差。該系統(tǒng)存在體積大、移動緩慢且術(shù)前配置校準時間較長等不足。

圖3 NeuroMate 機器人系統(tǒng)[24]

2011 年，F(xiàn)ischer 等[25]與德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的MiMed 研究所聯(lián)合研發(fā)了一種專門用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)（如圖4 所示）。該系統(tǒng)采用雙五桿聯(lián)動的平行結(jié)構(gòu)，有5 個自由度，由2 個遠程操縱桿控制，可以穩(wěn)定地調(diào)整內(nèi)窺鏡的平移、傾斜和旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)被安裝在手術(shù)床上，體積小、操作簡單且易于安裝，僅2 min 即可完成安裝。經(jīng)試驗，內(nèi)窺鏡可旋轉(zhuǎn)和傾斜的角度僅有5°，平移距離也被限制在50 mm內(nèi)[25]。因此，該系統(tǒng)存在工作空間受限的問題。此外，由于設(shè)計者未考慮內(nèi)窺鏡與主動器械之間的碰撞問題，使得醫(yī)生在左側(cè)上頜竇的手術(shù)區(qū)域中使用解剖器械時需要反手把持器械，這在一定程度上限制了醫(yī)生的操作。

圖4 鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)[25]

2011 年，Burgner 等[26]設(shè)計了一種用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)的雙手遙控機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1 個從動機器人和1 個主控制臺組成（如圖5 所示）。該系統(tǒng)采用了同心管技術(shù)，可以到達某些難以觸及的解剖學(xué)部位。機器人末端裝有微型機械手，可在鼻腔中靈活穩(wěn)定地工作。醫(yī)生通過主控制臺的2 個觸覺交互手柄實現(xiàn)對機器人的遠程控制。末端的被動臂上裝有內(nèi)窺鏡，用于提供手術(shù)視野。由于操縱手柄具有固定的機械結(jié)構(gòu)，在一定程度上限制了進行某些復(fù)雜手術(shù)時操作的靈活性。該系統(tǒng)對醫(yī)生的技術(shù)要求較高，醫(yī)生可能面臨手眼協(xié)調(diào)性的挑戰(zhàn)。因此，醫(yī)生需要花費大量時間和精力去學(xué)習(xí)和掌握該系統(tǒng)的使用。

圖5 雙手遙控機器人系統(tǒng)[26]

2011 年，Eichhorn 等[27]設(shè)計了一種名為TX 40 的機器人系統(tǒng)[28]（如圖6 所示），用于輔助鼻內(nèi)鏡手術(shù)。與Xia 等[22]的機器人系統(tǒng)類似，該系統(tǒng)裝配了Stealth Station 導(dǎo)航系統(tǒng)[23]并設(shè)置了特定的安全區(qū)域，當機械臂從安全區(qū)移動到禁止區(qū)會受到逐漸增大的阻力，提高了系統(tǒng)的安全性能。外科醫(yī)生可以通過操縱桿調(diào)整導(dǎo)航圖像自動跟蹤手術(shù)器械尖端，通過視覺伺服控制將其保持在手術(shù)視野的中心。該系統(tǒng)的原型為工業(yè)機器人，體積龐大且移動不便。此外，在靠近機器人的一側(cè)醫(yī)生需要反手操作手術(shù)器械，一定程度上限制了醫(yī)生的操作范圍。

圖6 TX 40 機器人系統(tǒng)[27]

2015 年，香港大學(xué)的Lin 等[29]針對功能性內(nèi)窺鏡鼻竇手術(shù)研發(fā)了一種內(nèi)窺鏡機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1 個五自由度的被動定位臂和1 個四自由度的主動操縱器組成（如圖7 所示）。其獨特之處在于通過醫(yī)生腳部的運動來控制操縱器。醫(yī)生的鞋上附著有陀螺儀單元[30]，可以實時測量醫(yī)生腳部的運動，從而實現(xiàn)對操縱器的控制。該系統(tǒng)解放了醫(yī)生的雙手，使醫(yī)生可以雙手操作手術(shù)器械，但要求醫(yī)生要對自己的腳部運動嚴格掌控，因為無意識的腳部運動可能會使內(nèi)窺鏡圖像產(chǎn)生不必要的偏移。醫(yī)生既要將集中精力于手術(shù)區(qū)域，又要對腳部姿勢保持警惕，這會分散醫(yī)生的注意力，使其不能對術(shù)野中正在進行的手術(shù)保持專注。

圖7 腳控內(nèi)窺鏡機器人系統(tǒng)[29]

2017 年，F(xiàn)riedrich 等[31]設(shè)計了一個使用Medineering 公司定位臂的系統(tǒng)（如圖8 所示）。它是一個具有7 個自由度的串聯(lián)機器人，已經(jīng)通過CE 認證用于耳鼻喉外科手術(shù)。該系統(tǒng)通過末端的機械手控制內(nèi)窺鏡的運動。手術(shù)過程中，其關(guān)節(jié)可以通過每段上的觸摸墊在任意位置鎖緊和釋放。外科醫(yī)生通過踩踏定制的腳踏板來定位和調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡姿態(tài)。該系統(tǒng)使用人體解剖標本進行了臨床前的鼻內(nèi)鏡手術(shù)實驗，對于鼻腔的各個部位都能夠提供穩(wěn)定的手術(shù)圖像。與上述腳控內(nèi)窺鏡機器人一樣，該系統(tǒng)也會大大增加對醫(yī)生腳部運動的限制性要求，分散一部分醫(yī)生注意力。此外，由于該系統(tǒng)沒有實現(xiàn)內(nèi)窺鏡到達移動邊界的反饋功能，在醫(yī)生操縱內(nèi)窺鏡時可能會使患者受到意外傷害的風(fēng)險增加。

圖8 腳踏板控制內(nèi)窺鏡機器人系統(tǒng)[31]

2021 年，Choi 等[32]設(shè)計了一種顱底內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)的原型（如圖9 所示），用于鼻內(nèi)經(jīng)蝶竇顱底內(nèi)窺鏡手術(shù)。該系統(tǒng)包括操縱手柄、末端執(zhí)行器、主設(shè)備、控制設(shè)備和用戶操作平臺。醫(yī)生通過操縱手柄控制末端執(zhí)行器，以引導(dǎo)柔性手術(shù)器械到達預(yù)定的手術(shù)位置。該系統(tǒng)具有較大的工作空間，在人體解剖標本上進行了臨床前的鼻內(nèi)鏡手術(shù)實驗，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較強的靈活性和穩(wěn)定性，可以到達手術(shù)所需的解剖學(xué)位置。但外科醫(yī)生反饋表明[32]，在期望的運動方向上操作主器械時會對其他自由度的操作產(chǎn)生干擾；手術(shù)期間需要醫(yī)生手動支撐器械，容易導(dǎo)致醫(yī)生疲勞；存在于手術(shù)中可能會損傷關(guān)鍵組織。

圖9 鼻內(nèi)經(jīng)蝶竇顱底內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)[32]

1.2 主被動混合式鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人

1999 年，德國Karl Storz 公司開發(fā)了一種TISKA內(nèi)窺鏡機器人（如圖10 所示）[33]。該系統(tǒng)由電源裝置、手術(shù)臺附件、定位裝置和套管適配夾具組成。該機器人的定位裝置采用由腳踏板控制的電磁制動器切換關(guān)節(jié)的鎖緊和放松，而內(nèi)窺鏡器械的平移和旋轉(zhuǎn)采用機械夾具鎖定。該機器人末端執(zhí)行機構(gòu)采用雙平行四邊形機構(gòu)，確保內(nèi)窺鏡器械的入口點為穩(wěn)定不動點[34]，對于鼻內(nèi)鏡手術(shù)具有良好的適用性，使醫(yī)生更容易控制內(nèi)窺鏡的入路軌跡。但由于該機器人系統(tǒng)的機動性和靈活性較差，在用于額竇手術(shù)等復(fù)雜的手術(shù)時效果并不理想。

圖10 TISKA 內(nèi)窺鏡機器人[33]

2004 年，Steinhart 等[35]研發(fā)了一種用于鼻旁竇手術(shù)的A73 機器人（如圖11 所示）。該機器人由一個六自由度的關(guān)節(jié)型機械臂和操作桿組成，它被安裝在一個手推車上，通過液壓系統(tǒng)進行機械臂高度的控制。該機器人使用了圖像導(dǎo)航技術(shù)，通過對比MRI圖像，兩者之間的相對誤差小于1 mm，精度較高。該機器人具有一定的獨立性，可以完全或部分自主地執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的任務(wù)，但是這種獨立性在緊急情況下可能存在失控風(fēng)險。此外，該機器人只能用于實施蝶骨相關(guān)的手術(shù)且機器人體積較大不便于儲存和運輸。

圖11 A73 機器人[35]

2007 年，Strauss 等[36]研發(fā)了一種用于經(jīng)鼻蝶竇手術(shù)的PA 10-6C 機器人系統(tǒng)（如圖12 所示），該系統(tǒng)由六自由度機械臂、控制器、三維鼠標、六自由度力矩傳感器、機器人連接板和內(nèi)窺鏡保持器等部件組成。該系統(tǒng)在人工鼻竇模型中進行了測試，可以用于進行全篩竇切除術(shù)并提供前顱底通路，驗證了其在鼻內(nèi)鏡手術(shù)的適用性。導(dǎo)航模式下允許主刀醫(yī)生同時使用雙手進行手術(shù)，以便醫(yī)生在緊急情況下隨時切換到手動模式，在一定程度上提高了手術(shù)安全性。但該系統(tǒng)需要較長的術(shù)前配置校準和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，體積較大且不便于運輸和儲存。

圖12 PA 10-6C 機器人系統(tǒng)[36]

2013 年，Trévillot 等[37]將EVOLAP 手術(shù)機器人（如圖13 所示）[38]和VIPER機器人（如圖14 所示）[39]進行了鼻內(nèi)鏡手術(shù)測試。EVOLAP 手術(shù)機器人是用于腹腔鏡手術(shù)的機器人，VIPER 機器人是由美國Adept Technology 公司生產(chǎn)的具有串行架構(gòu)的六自由度工業(yè)機器人，該團隊對比了二者的優(yōu)缺點，將二者結(jié)合并進行改進，研制出了適用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)的HYBRID 手術(shù)機器人（如圖15 所示）[37]。與EVOLAP手術(shù)機器人和VIPER 機器人相比，HYBRID 手術(shù)機器人更加穩(wěn)定和安全，可以使內(nèi)窺鏡在鼻腔內(nèi)平穩(wěn)流暢地運動。但由于內(nèi)窺鏡旋轉(zhuǎn)范圍受限，導(dǎo)致其圍繞軸線的旋轉(zhuǎn)運動難以控制。

圖13 EVOLAP 手術(shù)機器人[38]

圖14 VIPER 機器人[39]

圖15 HYBRID 手術(shù)機器人[37]

2015 年，德國AKTORmed 公司開發(fā)了Endofix Exo 內(nèi)窺鏡機器人（如圖16 所示）[40]。該機器人已獲得CE 認證，現(xiàn)已正式投放市場，專用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)領(lǐng)域。Endofix Exo 機器人是使用操縱桿控制并具有流體致動器的五自由度串行機器人。該機器人由機械臂、控制器、按鈕和內(nèi)窺鏡夾具組成。在臨床前階段，Kristin 等[41]在實驗室進行了27 例鼻竇內(nèi)窺鏡檢查實驗，達到了所有手術(shù)要求的解剖學(xué)部位，包括難以進入的額竇。該機器人連接在手術(shù)臺上，安裝簡單、成本低廉且容易消毒。然而，外科醫(yī)生需要從術(shù)野中移開手術(shù)器械才能操縱內(nèi)窺鏡，而且其位置是固定的，如果患者移動，可能會增加受傷的風(fēng)險。

圖16 Endofix Exo 內(nèi)窺鏡機器人[40]

2019 年，Mago 等[42]開發(fā)了一種輕型內(nèi)窺鏡機器人（如圖17 所示）。該機器人具有反向驅(qū)動能力，允許醫(yī)生被動操作內(nèi)窺鏡。該機器人有2 種模式：自由模式和鎖定模式。自由模式下，醫(yī)生可以流暢地操縱內(nèi)窺鏡。當醫(yī)生保持內(nèi)窺鏡3 s 不動時[42]，機器人會切換到鎖定模式，控制器會將內(nèi)窺鏡精準地保持在鎖定位置。一旦處于鎖定模式，系統(tǒng)會自動切換為遠程操作，醫(yī)生可以通過端口向機器人發(fā)送指令，控制機器人的運動。該機器人具有較好的靈活性和較高的定位精度，可以應(yīng)用于鼻竇手術(shù)。但機器人在鎖定模式下，較大的摩擦力可能會導(dǎo)致動態(tài)精度出現(xiàn)問題。

圖17 輕型內(nèi)窺鏡機器人[42]

1.3 被動式鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人

2005 年，德國Aesculap 公司開發(fā)了一種被動內(nèi)窺鏡Endofreeze 機器人（如圖18 所示）[43]。該系統(tǒng)的機械臂由多個節(jié)段組成，通過氣動鎖緊的球關(guān)節(jié)連接在基座上。節(jié)段內(nèi)部有鋼絲穿過以固定機械臂的姿態(tài)，外科醫(yī)生可以將機械臂自由拖動到預(yù)期位置，通過氣動開關(guān)控制球關(guān)節(jié)的鎖緊和放松。機器人末端的套筒可以連接手術(shù)器械，通過松緊螺釘來調(diào)節(jié)固定環(huán)的摩擦力以固定手術(shù)器械。該機器人結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕，靈活性較好，在鼻腔手術(shù)中可以較為方便地夾持內(nèi)窺鏡，外科醫(yī)生可以自由拖動機械臂以調(diào)整內(nèi)窺鏡的位姿。但由于該機器人末端貼近手術(shù)部位，醫(yī)生在同時使用其他手術(shù)器械時可能會發(fā)生不必要的干涉和碰撞。

圖18 Endofreeze 機器人[43]

2008 年，日本Olympus 公司開發(fā)了一種被動內(nèi)窺鏡EndoArm 機器人（如圖19 所示）[44]。該機器人由底座、支柱、手柄、鉸接臂、平衡塊和攝像頭組成，采用氣動反向鎖定技術(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。機器人末端機構(gòu)占用的手術(shù)空間較小，因此手術(shù)部位的周圍有較大的空間，醫(yī)生可以同時操作其他手術(shù)器械且不易產(chǎn)生器械之間的干涉。Tosaka 等[45]進行了試驗，表明該機器人可以應(yīng)用于鼻內(nèi)鏡手術(shù)中，但是內(nèi)窺鏡和其他手術(shù)器械的運動可能會產(chǎn)生相互干擾。與其他被動式機器人相比，該機器人體積較為龐大且較為笨重，單個醫(yī)生操作存在困難，需要助手輔助操作，且會占用較大的手術(shù)空間。此外，該機器人還存在關(guān)節(jié)釋放速度緩慢的問題。

圖19 EndoArm 機器人[44]

2009 年，德國Aesculap 公司生產(chǎn)了一種用于神經(jīng)外科手術(shù)的M-TRAC 夾持機器人（如圖20 所示）[46]。它是一種通過夾緊手柄進行機械鎖緊的柔性夾持裝置，可用于夾持各種手術(shù)器械。該機器人的末端具有小而靈活的接頭，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，并且可以進行高壓滅菌。該機器人可與Neuropilot 顯微操作器[47]配合使用，用以固定內(nèi)窺鏡、套管針等其他手術(shù)器械。該機器人體積小巧、方便安裝，可以作為鼻腔手術(shù)中內(nèi)窺鏡的夾持器械，但從臨床經(jīng)驗來看，該機械臂略顯粗糙且在固定后偶爾會輕微地向下漂移。

圖20 M-TRAC 夾持機器人[46]

2015 年，Sun 等[48]發(fā)明了一種被動式鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機器人（如圖21 所示）。該機器人由升降機構(gòu)、定位臂和微調(diào)裝置組成，采用負驅(qū)動氣鎖系統(tǒng)控制關(guān)節(jié)的鎖緊和放松。該機器人的工作空間大，運動靈活，關(guān)節(jié)運動部位的密封性較好。體外動物實驗表明，該機器人可以滿足鼻腔手術(shù)的要求。但由于該機器人沒有按照不動點機構(gòu)的方式設(shè)計末端執(zhí)行器，導(dǎo)致醫(yī)生需要規(guī)劃內(nèi)窺鏡進入鼻腔的路徑，不斷調(diào)整內(nèi)窺鏡的姿態(tài)，對醫(yī)生手部的運動要求較高。

圖21 被動式鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機器人[48]

基于上文介紹的不同類型的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人，分別對其特點及局限性進行了匯總，詳見表1。

表1 典型鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人匯總

2 結(jié)語與展望

近年來，由于生態(tài)環(huán)境破壞導(dǎo)致的環(huán)境污染加劇和空氣質(zhì)量下降，使得有鼻部疾病的患者較多且發(fā)病率高。越來越多的醫(yī)院通過引進機器人技術(shù)來輔助醫(yī)生進行鼻內(nèi)鏡手術(shù)，因此對鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的需求量也越來越大。現(xiàn)階段的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的技術(shù)已逐漸成熟，但仍存在許多不足之處。綜合上述鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的研究現(xiàn)狀，總結(jié)出鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人存在的主要問題如下：

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。鼻腔是一個狹窄細長的自然通道，鼻內(nèi)鏡手術(shù)中的手術(shù)器械通過鼻孔進入鼻腔。一些鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計并不合理，存在鼻內(nèi)鏡的運動范圍受限以及同時操作其他手術(shù)器械時存在運動干涉等問題，這在一定程度上增加了患者受到意外傷害的風(fēng)險。

（2）價格昂貴。鼻內(nèi)鏡手術(shù)屬于微創(chuàng)外科手術(shù)，手術(shù)所需的費用一般較低[49]。而目前大多數(shù)鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的價格較為昂貴，高昂的購置費用、培訓(xùn)費用和維護費用勢必會大幅增加手術(shù)費用，增加了患者的經(jīng)濟負擔。

（3）體積龐大。體積龐大的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人需要更多的人力完成搬運和安裝，且會占據(jù)較大的手術(shù)空間，一方面會限制醫(yī)生的活動范圍，另一方面會使機器人的靈活性和可操作性受到限制。

（4）缺乏觸覺反饋機制。鼻腔組織的空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，觸覺反饋對于輔助醫(yī)生識別檢測鼻內(nèi)鏡手術(shù)中的潛在問題和異常情況至關(guān)重要。在手術(shù)中，醫(yī)生可以通過觸覺反饋感知到異常的組織結(jié)構(gòu)和可能的出血情況。缺乏觸覺反饋會使醫(yī)生無法直觀地感受到組織結(jié)構(gòu)的硬度，從而使鼻竇壁組織硬化增厚等問題不容易被發(fā)現(xiàn)，一定程度上增加了手術(shù)的復(fù)雜性和潛在的風(fēng)險。

鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人改變了傳統(tǒng)的手術(shù)方式，具有廣闊的應(yīng)用前景[50]。研究鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人必須以解決實際問題為目的，以服務(wù)醫(yī)生和患者為導(dǎo)向，最終才能給醫(yī)生帶來工作上的便利，給患者帶來生活上的改善。鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人未來發(fā)展趨勢如下：

（1）智能化。隨著人工智能的高速發(fā)展，多模態(tài)感知[51]等智能技術(shù)將會不斷融入到鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人中。視覺識別[52]和圖像導(dǎo)航等技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助醫(yī)生在復(fù)雜的鼻腔組織中精確定位手術(shù)區(qū)域，提高手術(shù)質(zhì)量。姿態(tài)感知[53]、力反饋等技術(shù)能夠使醫(yī)生更直觀地感受鼻腔組織的硬度和所施加的力度，提高手術(shù)的安全性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)[54]能夠模擬真實的鼻腔手術(shù)環(huán)境和鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的運動軌跡，使醫(yī)生能夠更快地掌握機器人的使用流程和操作要點。

（2）小型化。采用模塊化設(shè)計[55]能夠減小鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的體積，從而方便在手術(shù)室中移動和安裝，使其更好地適應(yīng)不同的手術(shù)環(huán)境。

（3）材料新型化?？蒲腥藛T正在研發(fā)更輕巧緊湊的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人，使用柔性材料或彈性材料等特殊材料的制造技術(shù)，可以更好地適應(yīng)復(fù)雜的鼻腔結(jié)構(gòu)。與硬質(zhì)材料相比，柔性材料可以減少患者受到意外傷害的風(fēng)險，縮短恢復(fù)周期。

（4）低成本化。新的制造技術(shù)、材料技術(shù)和工程設(shè)計等能夠優(yōu)化鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人的材料和結(jié)構(gòu)，降低制造成本。采用模塊化設(shè)計可以降低制造和裝配難度，也可以更容易地對各個組件進行替換和升級，有助于降低研發(fā)和維護的成本[56]。價格低廉的鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人被更多的中小型醫(yī)院購置和應(yīng)用，提高普及率。

現(xiàn)階段鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人仍存在許多不足之處，需要科研人員進行深入研究。隨著醫(yī)療水平的不斷提高，對手術(shù)質(zhì)量的要求也更加嚴格，這促使科研人員對鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人不斷進行優(yōu)化創(chuàng)新。智能控制和高精度制造工藝等技術(shù)的不斷進步為鼻內(nèi)鏡手術(shù)的發(fā)展提供了有利的技術(shù)支持。在科研人員的不斷努力下，未來鼻內(nèi)鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)將會更加完善。