支气管镜机器人作为世界呼吸介入领域最新前沿技术，目前全球只有少数国家实现了成熟的临床应用。近期，上海市肺科医院引进了Ion支气管镜机器人，并在其辅助下为一位患者进行了肺结节穿刺手术。

Ion系统支气管镜机器人搭载了很多先进设备，包括支气管导航光纤定位导管、支气管导航可视化探头、支气管导航光纤定位导管导引器等。它能够辅助医生在手术过程中，将消融设备递送到目标位置，即大小在2厘米以下且与支气管没有直接通向的结节部位，还可以像打靶一样对准结节进行精准穿刺。

推进肺结节的早诊早治

在所有恶性肿瘤中，肺癌的发病率和死亡率高居榜首，而早期发现和及时治疗是提高肺癌治愈率的关键。上海市肺科医院内镜中心副主任顾晔介绍，Ion支气管镜机器人可以做到诊治一体化，也就是在一次手术中同步完成诊断和治疗。

相比传统手段，Ion支气管镜机器人提高了肺癌的早期诊断率。“传统手段的诊断率在70%左右，而Ion支气管镜机器人的诊断率可以接近90%。”顾晔指出，利用该机器人可对早期肺结节病人进行筛查。

上海市肺科医院临床研究中心主任、肿瘤科副主任、内科教研室副主任苏春霞教授介绍，在一项应用Ion系统对外周肺结节的前瞻性、多中心、多阶段的单臂研究中，研究团队从美国6家中心招募了365位患者。结果显示，总体导航成功率超过98%，活检成功率达到94.6%，恶性肿瘤诊断灵敏度为85.2%。首次在较大样本中，证明了Ion机器人支气管镜的高诊断性和安全性。

筛查出肺部结节不难，但要准确找到病灶的位置却不简单。顾晔告诉记者，人体肺部气管盘根错节，形状如同一棵有很多树杈的树。对肺结节的诊断治疗就像是穿过层层枝杈摘取某一个树枝上的苹果，途中可能要拐好几个弯，因此必须通过导航技术进行精准定位。

此前，为了准确找到结节的位置，人们发明了超声气管镜以及电磁导航、虚拟导航技术。其中，超声气管镜能够探查气管结构，电磁导航和虚拟导航技术则起到辅助定位和引导的作用。但这些技术均存在瓶颈，比如较难定位距离气管很远的结节等。

而Ion支气管镜机器人却能身处人体气管“迷宫”不迷路，这是如何做到的呢？

顾晔介绍，Ion支气管镜机器人采用形变记忆定位法，可通过光纤形状传感系统感知计算出当前导管的形状和弯曲度。这相当于为消融肺部结节的穿刺针安装了GPS定位导航系统。“有了这个导航系统，在人的呼吸过程中，一旦肺部结节位置发生变化，机器人便可以实时监控‘捕捉’，医生则能够根据屏幕上的实时图像，精准锁定结节位置。”顾晔说，此外，Ion系统还能基于肺部CT图像对肺部气管进行三维重建，帮助医生规划最佳手术路径。

在树状气管里“行稳致远”

“人体内部普通的气管直径只有6毫米，相当于一根铅笔的直径。而有些肺癌结节会隐藏在直径更细的肺外周支气管中。”顾晔说，能在气管“迷宫”里“行稳致远”是Ion支气管镜机器人需要具备的另一大特质。

随着气管、支气管向下分支，肺周支气管形成管腔直径逐级变小的树状结构，而超过70%的肺癌结节就隐藏在肺外周支气管中。导管越细，其可以到达的外周支气管越多，能筛查的肺结节比例越高，可增加活检的到达率。

顾晔介绍，Ion支气管镜机器人的导管直径达3.5毫米，基本上可以进入第八级、第九级以后的支气管，这使得机器人能够在肺部“迷宫”里走得更远。

以往医生手动控制插入肺部的导管角度和弯曲度，存在一定局限性。一方面，由医生手动操控的导管无法深入到支气管更深更远的位置；另一方面，人为操作无法长时间保持一个状态一动不动，因此会使导管出现细微移动。在Ion支气管镜机器人的辅助下，医生可以通过操控台的滚轴精准控制导管的前进方向，实现毫米级的移动控制，并且可以在手术中长时间将导管固定在一个位置上。

直观复星医疗器械技术（上海）有限公司Ion业务总监上官泽敏说：“Ion系统由单个机械臂控制导管通过牵拉导管内的钢丝，来调整导管远端的形状和位置。到达肺部结节后，医生可以把导管位置锁定。”

“手术中，导管弯曲半径要控制在一个合适的范围内，才能保证不同的器械能够递送进去。”顾晔说，Ion支气管镜机器人能为医生标注并数字化显示导管的弯曲角度，从而进一步提高医生手术的精准度。

与以往通过经皮穿刺手术相比，Ion系统以微创的方式进行，利用人体气管自然的腔道更加“丝滑”地进入到人体更深的肺部气道，并精准抵达结节部位，这大大提高了手术的安全性，同时又降低了并发症的发生率，帮助患者在较短时间内恢复，减少了治疗过程中的不适。“原来经皮穿刺手术只能针对一侧的肺部进行穿刺，而且会发生气胸。机器人通过气管通道可以同时针对多个结节进行穿刺，出现气胸的概率也会非常低。”顾晔表示。

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临床应用仍需探索

业内专家表示，未来支气管镜机器人可以与人工智能技术结合，自动识别路径，实现自动化运行。

作为一项刚刚落地国内的技术，支气管镜机器人还需要结合临床做进一步的探索研究。上海市肺科医院基于Ion支气管镜机器人的应用效果，围绕亚洲人群的特点，展开了一系列临床研究，如针对肺结节的哪些部位可以进行诊断治疗，成功率能够达到多少，针对亚洲人群患者还有哪些改进方向或操作技巧……

此外，Ion支气管镜机器人只是应用于肺结节单一病种的诊断治疗，未来能否将这项技术结合远程医疗技术用于更多肺部疾病的诊断治疗？目前，上海市肺科医院正在联合产业力量对该款机器人进行技术革新，让这项成果能够惠及更多肺部疾病的患者。

文/侯树文 王春（科技日报）

编辑/倪家宁