机器人辅助手术的新机械控制器设计

机器人已经编织了许多不同的领域，医学也不例外;机器人辅助手术在过去十年中，几乎在每个手术亚专业的十年中急剧上升。通常使用机器人辅助手术使用外科手术机器人涉及主从配置的系统，其中“主从”是一个外科医生操纵来控制机械臂的控制装置。这种系统通过过滤掉手部震颤并将手部动作缩小，从而提高了外科医生的灵活性和精确度。它们还降低了常见手术并发症的风险，如手术部位感染。

然而，机器人辅助手术也有其自身的缺点，尤其是对进行手术的人来说。机器人外科医生在手术过程中有时会感到身体不适，手指疲劳是很常见的。这种不适感与它们握着主控制器的方式有关。两种类型的握把通常被用来控制外科机器人:“夹紧握把”和“权力握把”。捏握已经在传统手术中使用了几个世纪;它涉及使用拇指、中指和食指来实现高精度的运动。另一方面，力量握法是用整只手抓住一个手柄，更适合做有力的工作和大的动作。

因为捏握在手指的某些肌肉上的张力，所以更有可能引起疲劳。虽然电力握把似乎造成这种不适，但它提供了更确切的控制。因此，在夹紧握把和缺乏对动力夹具的情况下造成的不适之间存在权衡。幸运的是，来自东京工业大学（东京技术）的一对研究人员，Solmon Jeong和Kotaro Tadano博士（东京技术）发现了这个问题的聪明解决方案。在国际医学机器人和计算机辅助外科调口器中发布的一项研究中，研究人员猜测，可以设计结合两种类型抓握的主控制器。塔达诺博士解释说：“在机器人手术，两个传统夹持方法的局限性与每个抓握型的优点和缺点强烈相关。因此，我们想调查组合抓握方法是否可以在机器人手术期间提高操纵性能，因为这可以利用夹持类型的优势，同时补偿它们的缺点。“

在概念验证实验之后，研究人员设计了一种机器人外科系统，该系统具有模块化主控制器，可以调节夹，功率或组合夹紧。通过指向实验测试系统，其中15名参与者必须控制机器人臂，以使针头尖端在不接触障碍物的最小时间内将针尖端进入目标孔中。针对每个抓握型测试各种条件，例如使用臂和手掌休息，使用手柄，抓握式和夹紧抓地动运动。结果表明，组合的抓握在各种前线的指向实验中产生了更好的性能，包括失败的数量（触摸障碍物），所需时间的时间和所执行的运动的总长度。许多参与者还据报道，由于使用这种方法的缓解和舒适，更喜欢将组合的夹持方法更倾向于另外两个。

这种新的主控制器设计可能是机器人辅助手术正确方向上的一步。“机器人手术主控制器的操作方法在直观性、舒适性、精确性和稳定性方面有着重要的影响。除了能够实现精确的手术，一种舒适的操作方法可能对患者和外科医生都有好处。”Tadano博士说。虽然未来还需要分析机械臂操作中涉及的其他变量，但这项工作无疑为先进的外科机器人系统铺平了道路。