血管机器人
韩开发出可清除血栓的“血管机器人”等4则
韩开发出可清除血栓的“血管机器人”等4则作者：来源：《中国医药导报》2010年第16期医学前沿韩开发出可清除血栓的“血管机器人”本刊讯日前,韩国全南大学发表公告说,该大学机器人研究所开发出了一种可在血管内自由移动并清除血栓的“血管机器人”。
据悉,这种机器人直径约1毫米、长5毫米。
研究人员已在迷你猪的血管内成功对这种机器人进行了试验,并取得了理想的效果。
在血流速度和脉搏跳动频率方面,迷你猪均与人类相似,因此这种机器人未来有望用于临床治疗。
研究人员介绍说,他们首先利用CT技术绘制血管的三维图像,确定机器人的运行路径程序,然后把机器人置入血管中,并通过X射线实时监控机器人在血管内的位置。
这种机器人依靠外部磁场驱动,每秒旋转20~30次,可以在冠状动脉、大静脉和大动脉等粗血管内自由移动,并旋转疏通堵塞的血管。
研究人员计划下一步开发出直径1毫米、长10毫米的“血管机器人”,并增加其药物注射、切割组织等治疗本领。
英发现肿瘤退化实时监控新方法有望减少化疗本刊讯英国诺丁汉大学一研究小组在最近一期的《英国癌症研究期刊》(British Journal ofCancer)上发表论文称,使用免疫组织化学染色法来对肿瘤退化及ERCC1核蛋白表达进行评估,是对接受辅助性化疗手段的贲门癌患者进行病情实时监测的有效办法。
该发现或对未来贲门癌的临床治疗产生重大影响,从而给患者带来新的希望。
研究者在研究论文中指出,通过免疫组织化学染色法,可以对贲门癌患者的肿瘤退化及ERCC1核蛋白表达情况进行实时监控,使医生能够在治疗期间对肿瘤的发展情况进行评估,从而帮助其决断是否采用后续的化疗手段。
研究人员进行的实验验证了该种方法的有效性,对大约250名患者手术后的肿瘤样本进行的分析显示,术后化疗只对40%~50%的患者起作用。
研究人员认为,该新发现可使医生能够判定在手术后进行第二次化疗的必要性,从而为贲门癌患者提供更合适的治疗手段,同时也为进行更广泛、专业的临床研究铺平了道路,将对未来该种癌症的临床治疗产生重大影响。
2023血管介入手术机器人的腔内器械自动识别与跟踪研究进展
2023血管介入手术机器人的腔内器械自动识别与跟踪研究进展2023年6月发布的《中国心血管健康与疾病报告2022》指出，推算我国心血管病现患人数约3.3亿，城乡居民疾病死亡构成比中，心血管病占首位，心血管病发病率仍处于持续上升阶段［1］。
作为心血管疾病治疗的治疗手段，血管腔内介入手术创伤较小、手术风险更低且效果显著，日益受到医界的青睐。
但在实施此类手术时，医生必须高度依赖X射线，为此医生将会受到大量辐射危害。
另外，医生需要操作柔性介入器械，如导丝、导管、支架及球囊等进行手术，这对医生在复杂的手术环境中的操作技巧提出了高要求［2］。
目前，血管腔内介入手术机器人(endovascular interventional robotics , EIR )作为先进的微创手术设备，因其可减少医师X射线暴露风险,并能在血管系统内稳定操作等优势已广泛应用于外周介入治疗手术、冠状动脉腔内治疗手术及心脏射频消融手术［3］。
但在手术过程中，介入器械的动态运动经常难以预测，尤其是在缺乏直接视觉的情况下。
此外，对器械远端的操作可能导致腔内器械近端不移动、仅有有限扭曲或出现意外的大幅度反弹。
由于摩擦、滑动、介入器械引起的血管腔道壁变形，远端与近端之间的手术动作往往不能达到理想的效果。
为了在手术中做出准确决策，EIR需要充分感知手术环境和患者的状况，因此，赋予ElR对介入器械的〃感知〃能力显得尤为关键⑷。
介入器械的自动识别和实时跟踪技术被认为是目前最可靠实现方法。
使ElR具备对器械的实时识别和跟踪功能[5],将成为EIR进入自动导航手术领域的关键。
本综述旨在详细介绍当前腔内介入器械的自动识别与跟踪方法及其新研究进展，其中包括基于反馈、混合技术和人工智能(art而Cial intelligence , Al)图像的自动识别技术，以及基于光学、电磁和影像的跟踪技术，并深入探讨其在EIR中的应用及所面临的挑战以及未来的发展趋势。
1、介入器械的自动识别介入器械识别是指在医学影像中突出显示并定位术中介入器械的能力。
微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现
第42卷第5期自动化学报Vol.42,No.5 2016年5月ACTA AUTOMATICA SINICA May,2016微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现奉振球1侯增广1边桂彬1谢晓亮1周小虎1摘要微创血管介入手术是治疗冠心病的重要治疗手段,手术中要求对导管、导丝等介入器械高精度递送.得益于机器人技术的高精度、可远程操作等特点,血管介入手术机器人的研制受到了极大关注.在微创血管介入手术中,按导管或导丝远端所处血管部位,将介入器械递送过程分为三个阶段:1)主动脉阶段:导丝或导管远端位于主动脉,需快速前送,以减少X射线和造影剂的使用;2)冠脉入口阶段:导丝或导管远端进入冠脉,此时需选择相应的病变冠脉分支;3)冠脉病变阶段:导丝或导管远端位于狭窄病变部位,需要高精度操作才能使导丝或导管穿过狭窄病变.针对器械递送的不同阶段,提出具有运动缩放的主从控制方法,通过改变血管介入手术机器人主端和从端之间的运动缩放关系,实现机器人从端对主端操作的放大、缩小或等比例复现.通过在微创血管介入手术机器人平台实验,验证了机器人从端对主端操作缩放的可行性和有效性.通过操作时间和操作精度对比分析得到:在缩放因子为4时操作时间减少39.9%;在缩放因子为1/4时,平移和旋转操作精度分别提高72.9%和77.1%.关键词医疗机器人,血管介入手术,运动缩放,主从控制引用格式奉振球,侯增广,边桂彬,谢晓亮,周小虎.微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现.自动化学报, 2016,42(5):696−705DOI10.16383/j.aas.2016.c150577Master-slave Interactive Control and Implementation for MinimallyInvasive Vascular Interventional RobotsFENG Zhen-Qiu1HOU Zeng-Guang1BIAN Gui-Bin1XIE Xiao-Liang1ZHOU Xiao-Hu1Abstract Minimally invasive vascular intervention is an important treatment for the coronary heart disease.High-precision catheter and guidewire delivery are required in the operation.Benefited from the high accuracy and remote operation of the robot technology,the development of vascular interventional robot has attracted increasing attention. During the intervention,according to the distal end position of the guidewire/catheter,the procedure of device delivery could be divided into three stages.1)Aorta stage:the distal end of the guidewire/catheter is in the aorta.High delivery speed is required in this stage to minimize the dosage of the X-ray and the contrast medium.2)Coronary artery ostium stage:the distal end of the guidewire/catheter approaches the ostium of the coronary artery,and the guidewire is rotated to enter the specific artery.3)Stenotic coronary artery stage:the distal end of the guidewire is at the stenosis,high accuracy manipulation is required.Motion scaling based master-slave control is presented for different stages of the device delivery.By changing the motion scaling factor between the master side and the slave side of the vascular interventional robot,the manipulation of the master side is magnified,minified or equally repeated at the slave side.Experiments of the minimally invasive vascular interventional robot has validated the feasibility and effectiveness of the scaling.The manipulation time is reduced by39.9%when the scaling factor is4,and the accuracies of translation and rotation are improved by72.9%and77.1%,respectively under scaling factor1/4.Key words Medical robot,vascular interventional surgery,motion scaling,master-slave controlCitation Feng Zhen-Qiu,Hou Zeng-Guang,Bian Gui-Bin,Xie Xiao-Liang,Zhou Xiao-Hu.Master-slave interactive control and implementation for minimally invasive vascular interventional robots.Acta Automatica Sinica,2016,42(5): 696−705收稿日期2015-09-10录用日期2016-01-04Manuscript received September10,2015;accepted January4, 2016国家高技术研究发展计划(863计划)(2015AA042306),国家自然科学基金(61533016,61225017,61421004),北京市自然科学基金(4132077)资助Supported by National High Technology Research and De-velopment Program of China(863Program)(2015AA042306), National Natural Science Foundation of China(61533016, 61225017,61421004),and Natural Science Foundation of Bei-jing(4132077)本文责任编委魏庆来冠状动脉粥样硬化性心脏病,简称冠心病,是一种常见的心血管疾病,由冠状动脉发生狭窄或堵塞病变而导致.为了解决血管变窄带来的血流不畅,在20世纪70年代,著名介入心脏病学家Gruentzig开Recommended by Associate Editor WEI Qing-Lai1.中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京1001901.The State Key Laboratory of Management and Control for Complex Systems,Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Beijing1001905期奉振球等:微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现697创性地将球囊扩张导管术引入冠心病治疗,成功地消除了患者冠状动脉左前降支近端的狭窄性病变[1].球囊扩张术经过三十多年发展,从最初的单纯球囊扩张发展成为现在包含球囊扩张和支架放置等一系列操作的微创血管介入手术.因为微创血管介入手术具有效果明确、创伤小、恢复快等特点,已成为目前治疗冠心病的主要手段.微创血管介入手术虽然在介入器械的研制上新技术层出不穷,但介入医生操作介入器械的方式在过去三十多年中基本没有变化,因为介入医生一直以物理接触的方式操作导引导丝和导管等介入器械.因此,介入医生始终处于导管室中,在X射线环境下用手直接操作导引导丝和导管使之从病人的股动脉(或桡动脉)经皮穿刺后沿血管递送至狭窄的冠状动脉病变部位.这种医生直接操作介入器械的方式最大问题在于介入医生长期工作在X射线环境中,为了减少辐射,医生需身穿沉重的铅衣.然而,铅衣并不能完全避免X射线辐射伤害,长期的累积辐射和沉重的铅衣负担会对介入医生造成严重的身体伤害[2−5].为降低微创血管介入手术中X射线对医生的辐射伤害,研究人员将机器人技术与微创血管介入手术相结合,通过设计专用的手术机器人系统辅助介入医生完成导引导丝和导管等介入器械的递送.按机器人递送介入器械的方式不同,目前的血管介入手术机器人主要可分为摩擦驱动型和滑动平台型[6].在摩擦驱动型血管介入机器人方面,日本名古屋大学Tanimoto等较早地提出了用于脑血管介入的手术机器人,该机器人的从端在导管前送和回撤方向上依靠两个滚轮进行摩擦驱动,通过滚轮机构的夹持和整体旋转实现对导管的旋转操作[7].以色列海法医院于2006年研制了用于心血管介入的手术机器人Remote navigation system(RNS),该系统采用多组摩擦轮分别递送导引导丝和球囊/支架导管,并首次开展了临床实验[8].在RNS的基础上,美国Corindus公司开发了CorPath200血管介入机器人系统,CorPath200在进行多例人体临床试验研究后获得了FDA(Food and Drug Administration)许可[9−10].美国Hansen医疗公司研制了基于带摩擦的Magellan血管介入机器人系统,该机器人配合Hansen公司的专用主动导管实现对人体外围血管的介入治疗[11].加拿大西安大略大学Thakur等研制了一个包含导管感应器和导管操作装置的远程导管递送系统,系统主端检测导管的运动,从端通过摩擦轮驱动导管前送或回撤[12−13].在滑动平台型血管介入机器人方面,日本名古屋大学Arai等研制了用于脑血管介入手术的线性步进机构,通过夹持和滑动平台实现对介入导管的递送[14].日本香川大学Guo等研制了用于血管内介入手术的主从式机器人系统,其从端采用滑动平台,通过滑动平台的往复运动实现对导管的递送[15].Payne等研制的血管介入机器人能够辅助医生递送导管,并研究了该机器人力反馈的有效性[16].Srimathveeravalli等研制的SETA系统结合了摩擦轮驱动和滑动平台结构,摩擦轮用于驱动导引导丝轴向运动,滑动平台用于导管的轴向运动[17].此外,加拿大Jayender等研究了基于形状记忆合金的主动导管在前送过程中的阻抗控制方法,采用工业机械臂作为导管递送装置,通过机械臂腕部的力传感器检测末端的阻力[18−20].美国哈佛大学Yuen等和Kesner等研制了递送导管的血管介入手术机器人,研究了该机器人在跳动心脏中进行手术时的位置控制和力控制方法,该机器人由于递送装置只具有单一自由度,因此该机器人主要面向电生理治疗[21−24].近年来,中国科学院自动化研究所和北京航空航天大学分别研制了针对心血管和脑血管的介入手术机器人,进行了相关的机构设计与导航控制方法研究[25−28].目前的血管介入手术机器人虽然能够辅助医生进行血管介入手术,但是机器人仅在从端一侧复现介入医生在主端的操作,并不能扩展和提高介入医生的操作能力,这种操作模式带来的问题是:在需要快速递送导引导丝或导管以降低X射线和造影剂使用量时,机器人的递送速度受限于医生的操作速度;而在需要精细递送导引导丝或导管时,机器人的递送精度受限于人手的操作分辨率.因此,需进一步研究血管介入手术机器人的主从控制方法,使得机器人能够辅助介入医生提高对导丝、导管的操作能力,从而提高手术中介入器械的递送效率和精度.本文提出了一种基于运动缩放的主从控制方法,结合实验室已研制的新型微创血管介入手术机器人系统[26].通过血管介入机器人以运动缩放主从控制方法辅助介入医生进行血管介入手术,在物理上分开了介入医生对导引导丝等介入器械的直接操作,解决了介入器械递送过程中递送速度和递送精度受限的问题,通过对介入医生的操作进行运动缩放,达到提高递送效率和递送精度的目的.不同于已有的血管介入机器人系统,实验室研究的新型血管介入机器人基于仿生启发,模拟了介入医生大拇指和食指对导引导丝等介入器械的推送和旋转操作,具有操作灵巧、对介入器械兼容性好、便于器械安装和拆卸等特点.本文主要工作和创新点是:1)提出了运动缩放的主从控制方法,通过对血管介入机器人主端和从端间的运动关系进行放大、缩小或等比例复现,解决了血管介入手术中不同递送阶段对速度和精度的要求,扩展了介入医生对导引导丝、导管等介入器械的操作能力;2)利用研制的血管介入手术机器人系统,698自动化学报42卷在不同的比例缩放因子下,采用通用的介入导引导丝进行运动缩放实验,验证了运动缩放主从控制方法的有效性和实用性.论文的结构安排如下:第1节简单介绍微创血管介入手术机器人系统的设计原理和组成部分,以及相关的技术参数;第2节给出机器人的主从控制方法和基于运动缩放的主从操作策略;第3节详细介绍运动缩放主从控制实验验证方法,并对实验结果进行分析和讨论;第4节总结全文并展望接下来的工作内容.1微创血管介入手术机器人系统微创血管介入手术机器人主要包含从端的递送装置和主端的操控台两大部分.介入医生使用该机器人系统在上海市胸科医院开展了10余例活体动物实验.实验中采用活体猪作为实验对象,因为猪的心血管系统最接近人体心血管系统.实验结果表明,该机器人不仅能够辅助介入医生在实验猪的冠状动脉实现支架置放手术,而且能够在颈动脉和肾动脉等外围血管同样完成支架置放手术,支架置放均达到预期的手术目标,动物实验场景如图1所示.基于动物实验的结果,微创血管介入手术机器人已经具备了开展临床试验的条件.图1微创血管介入手术机器人活体动物实验场景图Fig.1In vivo animal trial setup of minimally invasivevascular interventional robot1.1递送装置在临床血管介入手术中,介入医生为了将导引导丝等介入器械递送至血管中的病变部位,一方面需要将导引导丝沿轴向前送,使其在人体血管管腔内前进;另一方面,由于人体血管系统具有分支结构,主血管和多个分支血管在分叉处连接.因此当导引导丝在推送过程中遇到血管分叉时,对导引导丝进行周向旋转,通过改变导丝远端J 型弯头的朝向,从而选择不同的血管分支.传统的血管介入手术中,介入医生用右手大拇指和食指夹紧导引导丝,手腕和前臂的整体平移实现对导丝的沿轴向前送,通过大拇指和食指的反向搓捻运动实现对导丝的周向旋转操作.基于介入医生用大拇指和食指操作导引导丝方式,实验室设计了仿生启发的主动轮和被动轮递送装置,主动轮和被动轮分别模仿医生的大拇指和食指.递送装置的主、被动轮操作方式类似于介入医生的拇指和食指:在主动轮和被动轮夹紧导引导丝后,当主动轮绕轴线旋转,通过摩擦带动被动轮也绕轴线旋转,从而推动导引导丝沿轴向运动,主动轮改变旋转方向实现对导引导丝的前送或回撤;当主动轮和被动轮分别沿轴线平移,且运动方向相反时,如主动轮沿轴线往下运动,而被动轮沿轴线往上运动,通过摩擦传动方式带动导引导丝发生周向旋转.若主动轮和被动轮均改变平移运动的方向,则相应改变导引导丝的旋转方向.递送装置主要包含主动轮、被动轮、平移操作电机、旋转操作电机以及导丝入口架.主动轮和被动轮都具有绕轴线旋转和沿轴线平移两个自由度,且被动轮还具有夹紧方向的第3个自由度.在夹紧方向上,主动轮和被动轮之间的夹紧力大小可根据介入器械的不同而进行调整,主动轮和被动轮之间的最大间距为5mm,该距离足够夹持不同直径大小的导丝和导管.此外,导引导丝的沿轴向运动和绕轴线旋转在机械结构上是解耦的,因此递送装置能够同时前送和旋转导引导丝.由于递送装置直接和介入器械接触,必须保持其清洁无菌,同时还要防止血液沿导管流入递送机构影响其功能.为便于消毒和清洁,递送装置与介入器械直接接触的部件(如主动轮、被动轮、支撑架等)都设计为易于拆卸的一次性部件,在每完成一例手术后能够方便快速地替换.为疏导手术中沿导管外流的血液以保证递送装置内部电机的正常工作,对递送装置进行了外观设计和保护,其中包含有血液疏导装置以及密封橡胶圈.递送装置的相关技术参数见表1.表1机器人递送装置相关技术参数Table 1Parameters of the catheter delivering device参数名称描述外形尺寸(长×宽×高)200mm ×160mm ×210mm最大推进速度100mm/s 最大旋转速度360◦/s 最大推进力5N 最大旋转扭矩10mN ·m 最大夹紧力10N 工作电压12V1.2操控台操控台是微创血管介入机器人的主端,由操作5期奉振球等:微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现699手柄、功能按键和液晶显示组成.操作手柄上有使能开关,用于在推送手柄过程中使能推进电机,在手柄末端有控制旋转操作的旋钮.在手术过程中,操作者按下使能开关并平移手柄实现对介入器械的轴向前送或回撤操作,通过旋转手柄末端的旋钮实现对导引导丝的旋转操作.操控台的最大优点是采用手柄推送方式,从而保留了医生的操作习惯,降低介入医生对机器人的适应时间.在操控台的按键区有实现不同功能的按键,在液晶显示屏上能显示介入器械推进或旋转的速度、距离等信息,为介入医生的操作提供依据.2微创血管介入机器人交互控制方法2.1主从控制方法在微创血管介入手术机器人中,操控台作为主端,递送装置作为从端,主端和从端之间采用主从控制模式.在主端操控台,有分别检测手柄平移和旋转的编码器,控制器通过读取编码器的读数获取主端手柄的平移、旋转位移和速度.同时,控制器还可以接受操控台上功能按键的输入指令.在通过编码器获取主端的平移和旋转速度后,控制器计算从端的递送速度并向从端的平移电机驱动器和旋转电机驱动器发送运动控制指令.为确保从端实时跟随主端的运动,在微创血管介入手术机器人的主端和从端之间以平移和旋转速度作为控制量.图2血管介入机器人的主从控制框图Fig.2Master-slave control diagram of vascularinterventional robot2.2运动缩放控制在血管介入手术过程中,导管、导丝等介入器械的递送速度和递送精度会直接影响介入手术的效率和最终的手术质量.血管介入手术机器人改变了传统的介入医生用手直接操作导管、导丝的模式,通过主从式结构将医生的操作从机器人主端传递到机器人从端,机器人从端替代医生操作导丝和导管.这种主从控制模式的优势是可以通过改变机器人主端和从端之间的比例缩放因子,实现送丝装置对手柄端操作的放大、缩小或等比例再现.导引导丝远端为到达冠脉靶血管,需要先通过人体的主动脉,进入相应的冠脉分支,然后穿过狭窄部位后最终到达指定的血管部位.按导引导丝远端处于不同血管部位,把导引导丝的递送过程分为三个阶段:第一阶段是导丝远端在主动脉内,此时导引导丝在导管内前送,不会直接接触血管壁,也无需选择血管分支.在这个阶段,介入医生的操作以快速前送导引导丝,减少X 射线和造影剂使用量为目标.第二阶段是导引导丝远端从导管远端进入冠状动脉入口,此时导引导丝的远端开始直接和冠状动脉的血管壁接触,同时介入医生还需要通过旋转导引导丝以选择不同的冠状动脉分支.第三阶段是当导引导丝远端到达狭窄部位,需穿过狭窄的病变血管.这个阶段要求导引导丝以极慢速度前送,同时在前送过程中不断地精细调整导丝远端的朝向,以便顺利通过狭窄的病变部位.针对导引导丝在不同阶段需要不同的递送速度和精度,提出基于运动缩放的主从交互控制方法.机器人从端对导引导丝的平移和旋转操作与主端的对应关系如下:˙x s ˙θs = µ00ψ ˙x m˙θm (1)其中,˙x m 和˙θm 分别表示机器人主端操作手柄的平移和旋转速度,˙x s 和˙θs 分别表示机器人从端操作导丝的平移和旋转速度,µ和ψ分别是平移和旋转运动的缩放因子.由于机器人系统在导引导丝平移和旋转方向上是完全解耦的,因此在式(1)中,反对角线上的元素都为0.针对不同的递送阶段,提出表2所示运动缩放控制策略,在主动脉阶段对主端操作进行放大,从而快速递送介入器械,减少X 射线和造影剂的使用量;在冠脉入口阶段,从端与主端保持1:1等比例映射,从而主端操作和从端运动保持一致,便于选择冠脉分支;在狭窄病变阶段对主端操作进行缩小,提高导丝在狭窄病变部位的操作精度,使介入器械能够高效通过血管的狭窄病变.表2不同递送阶段比例缩放策略Table 2Motion scaling method for differentdelivery stage阶段运动缩放因子缩放效果第一阶段(主动脉)µ>1,ψ>1放大第二阶段(冠脉入口)µ=1,ψ=1等比例第三阶段(狭窄病变)µ<1,ψ<1缩小3实验与分析3.1实验准备为验证运动缩放主从交互控制方法的有效性,在微创血管介入手术机器人平台上进行相关验证实验.实验中采用电磁跟踪系统Aurora (Northern700自动化学报42卷Digital Inc.,Canada)测量介入器械的平移位移和旋转角度,该系统包含磁场发生器、信号处理单元以及传感器,如图3所示.电磁跟踪系统的传感器包含5自由度和6自由度两种,其区别在于6自由度传感器能测量绕自身轴线旋转的角度.由于在血管介入手术中,导引导丝在递送过程中需要沿轴线平移和绕轴线旋转,因此需要用6自由度传感器测量导引导丝的平移和旋转.对于球囊/支架导管由于只是沿导引导丝前送和回撤,因此可以采用5自由度传感器测量其平移量.实验中为避免金属对电磁跟踪系统的干扰,提前清除实验区域的其他金属物件,以保证测量数据的可靠.图3Aurora 电磁跟踪系统Fig.3The Aurora electromagnetic tracking system实验中机器人从端操作临床上通用的导引导丝和支架导管,其中,导引导丝采用美国Cordis 公司所生产的Reflex steerable 导引导丝,支架导管采用美国Boston Scientific 公司生产的Promus Premier 支架导管.为准确测量导引导丝和支架导管的平移和旋转量,把Aurora 系统的六自由度传感器与导引导丝在轴向上连接并固定,使传感器测量的平移量等同于导引导丝沿轴向的运动.由于传感器和导引导丝是同轴连接,因此传感器自身的旋转量等于导引导丝的轴向旋转角度,从而测量得到导引导丝绕自身轴线的旋转角度.对于支架导管,使用五自由度传感器测量其平移距离,带有传感器的导引导丝和支架如图4所示.传感器、导引导丝和支架导管的规格参数见表3.图4导引导丝、支架导管及电磁跟踪传感器Fig.4Experimental guidewire,catheter and electromagnetic tracking sensors表3介入器械和传感器的规格尺寸Table 3The dimensions of the interventionaldevices and sensors名称直径(mm)×长度(mm)五自由度电磁跟踪传感器Φ0.80×11六自由度电磁跟踪传感器Φ1.80×9导引导丝Φ0.36×800支架导管Φ0.70×700实验场景如图5所示,图5中包含微创血管介入手术机器人的主端和从端,电磁跟踪系统Aurora 、实验台和用于数据采集的计算机.在实验台中部固定有不同直径大小的有机玻璃管,用于模拟主动脉和冠状动脉.模拟主动脉的内径为20mm,而模拟冠脉的管腔内径为2.5mm.实验过程中,导引导丝在有机玻璃管内平移或旋转.为避免电磁跟踪传感器超出磁场发生器的检测范围,将导引导丝的平移距离限制在300mm 以内.电磁跟踪系统Aurora 每隔25ms 采集与导丝连接的传感器的位置和姿态信息,血管介入机器人的控制周期为10ms.在计算机上运行数据采集程序,同步采集血管介入机器人主端的输入信息和电磁跟踪系统获得的导引导丝位移和旋转信息.图5实验场景图Fig.5Experimental setup3.2运动缩放主从控制实验为验证血管介入手术机器人运动缩放主从控制方法的可行性和有效性,选取三个代表性的运动缩放因子4,1,1/4,分别测试血管介入机器人从端对主端的放大、等比例和缩小操作,通过操控台的按键可以方便切换运动缩放因子的大小,实验测试是在上述实验准备的环境下进行,采用血管介入手术中通用的导引导丝.在连续前送导丝操作下,操作者手握血管介入5期奉振球等:微创血管介入手术机器人的主从交互控制方法与实现701机器人主端手柄,按下使能开关同时推动手柄向左平移,此时机器人从端推送导丝前进.当主端的手柄平移到左极限位置时,需要松开使能按键,并把手柄向右回撤.回撤完成后,再次按下使能开关并向左平移手柄,开始第二次前送操作.测试平移缩放因子µ分别等于4,1,1/4的情况下,手柄的平移操作距离和导丝实际平移距离之间的关系.如图6(a)所示,平移缩放因子µ=4,虚线代表实验者操作机器人主端手柄的平移距离,点划线是对每一时刻手柄平移距离直接乘以4,代表机器人从端前送导丝放大4倍的理论值,实线代表机器人从端前送导丝的实际距离.在第一次前送操作中手柄平移距离为23.29mm,平移距离放大4倍的理论为93.16mm,导丝平移实际距离为91.69mm,误差为1.47mm.在第二次前送操作后,手柄的总平移距离为51.62mm,导丝的实际平移距离为205.00mm,与4倍放大的理论值误差为1.48mm.从图6(a)中可以看出,导丝的实际平移距离与理论距离非常接近,实现了对主端平移操作的良好放大效果.如图6(b)所示,平移缩放因子µ=1,机器人从端对主端平移等比例复现,虚线表示机器人主端手柄的平移操作距离,实线表示从端导丝的实际平移距离,由于是1:1等比例缩放,所以手柄平移距离就是导丝平移距离的理论值.由图6(b)可知,在第一次前送时手柄平移114.70mm,导丝实际平移113.50mm,误差为1.20mm.第二次前送操作后,手柄总平移距离为231.80mm,而导丝的实际总平移距离为231.20mm,平移误差为0.60mm.如图6(c)所示,平移缩放因子µ=1/4,第一次前送操作时手柄平移距离为139.30mm,机器人从端递送导丝平移距离为主端的1/4,理论值为34.82mm,导丝平移实际距离为34.36mm,误差为0.45mm.第二次前送操作后,手柄总平移距离为273.60mm,导丝实际平移距离为67.80mm,与理论值误差为0.60mm.从图6(c)中可以看出机器人从端对主端实现了1/4的缩放效果.对导引导丝的旋转操作是通过旋转机器人操控台手柄末端的旋钮,控制从端的主动轮和被动轮沿各自轴线反向运动,从而像医生的两个手指一样灵巧地旋转导丝.在旋转操作实验中,操作者右手握住机器人主端的操作手柄,右手拇指和食指旋转手柄末端的旋钮,通过操控台上的按键改变缩放因子,实现对主端旋转操作的放大、缩小或等比例再现.如图7(a),旋转缩放因子ψ=4,虚线代表主端手柄旋钮的旋转角度,点划线代表导丝旋转的理论值,是对手柄旋钮的旋转角度乘以4,图7(a)中手柄旋转角度为23.38◦,导丝理论旋转角度为93.52◦,导丝实际旋转角度为94.24◦,误差为0.72◦,从端在旋转导(a)缩放因子µ=4(a)Scaling factorµ=4(b)缩放因子µ=1(b)Scaling factorµ=1(c)缩放因子µ=1/4(c)Scaling factorµ=1/4图6不同比例因子下主端和导丝的平移距离Fig.6The distances of the master side and the guidewire in different scaling factors。
泛血管手术机器人简介演示
正常。根据手术需求，选择合适的手术器械和导管。
病人准备
03
对病人进行必要的术前评估，包括血管状况、手术风险等。为
病人做好术前准备，如局部麻醉、消毒等。
手术操作
机器人导航
根据医学影像数据，利用先进的计算机视觉和图像处理技术，实现 机器人在血管内的精确导航和定位。
微创手术操作
通过遥控或自主控制，泛血管手术机器人能够精确执行各种微创手 术操作，如血管狭窄扩张、血栓清除、支架植入等。
正常使用。
03
数据分析与总结
对手术过程中的数据进行深入分析，总结手术经验和教训，为今后的手
术提供宝贵参考。同时，将相关数据和经验分享给医学界，推动泛血管
手术机器人的技术进步和应用拓展。
04
泛血管手术机器人的优 势与挑战
优势分析
微创手术
提高手术精度
减少医生疲劳
扩大手术可及性
泛血管手术机器人可以实现微 创手术，通过对机器人的精准 控制，医生可以远程操作机器 人进行细致的手术操作，从而 减少手术创伤和出血量，加快 患者恢复。
通过图像处理技术，机器人可将二维图像转化为 三维模型，帮助医生更直观地了解患者血管结构 和病变情况。
机器人手术器械
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微型化设计
泛血管手术机器人所采用 的手术器械经过微型化设 计，能够进入狭窄的血管 空间进行精细操作。
多功能性
机器人手术器械具备多种 功能，如切割、缝合、消 融等，满足血管手术的各 种需求。
机器人系统通常配备先进的导 航和定位系统，能够实时提供 手术区域的三维图像，帮助医 生进行更精确的手术规划和操 作。
手术机器人可以持续稳定地进 行手术操作，减轻了医生的工 作负担，并减少了因医生疲劳 而可能导致的手术风险。
血管机器人现状调研综述和设计实现一种血管介入操作机器人开题报告 PPT课件
Zeus机械系统
Zeus操控系统
Zeus系统
4 国内外研究现状
达芬奇系统由 {机器人平台}{视频系 统}{外科医生主控制台}组成。
操作流程：医生坐在远离病人的控制台旁， 透过机器手臂的协助，看着手术部位的三 维空间影像，遥控机器手臂，完成各种手 术动作。 优点： 1、可避免人手颤抖的情形； 2、机器人手臂稳定性与精确性高，手术更 精确、侵害性更小； 3、提供了动作缩放比例技术； 4、缩小伤口、减轻疼痛，降低感染及并发 症的问题发生； 5、缩短病患住院时间。
6、机构体积较大，不利于临床应用。
现状
5 预期目标
预期目标
此研究的目的在于提供一种能够在血 管介入手术中实现导管的轴向进给运动和
周向旋转运动的装置； 并力求所设计出的机构简单、精巧、易于
操作。 所设计的装置能够找准并进入分叉的血管
，到达正确的病变位置。
5 预期目标
设计要求：
1能够实现导管和导丝的轴向推进和周向旋转运动； 2在操作过程中，能够实现力反馈功能，模拟操作者在手 术过程中的手感； 3可以在显示装置的引导下实时控制导管的运动； 4导管输送装置必须稳定把持导管，不能出现颤抖等情况； 5要有较高的精度和稳定性，能够实现微小位移的移动；
பைடு நூலகம்
3 研究内容
文献研究阶段
※在阅读国内外大量相关资 料的前提下，深入了解血管 介入手术机器人导管输送装 置的国内外现状，分析国内 现有导管输送装置存在的问 题，并提出改进的措施。
设计阶段
※血管介入手术机器人的导 管输送装置总体设计; ※血管介入手术机器人的导 管输送装置机械系统研制; ※加工实现所设计的血管介 入手术机器人的导管输送装 置; ※对所设计的导管输送装置
血管机的原理及应用
血管机的原理及应用1. 血管机的原理血管机是一种新型的医疗设备，用于治疗心脑血管疾病。
它的原理基于血管内微创手术技术和先进的机械控制系统的结合。
1.1 微创手术技术血管机通过微创手术技术，可以直接进入人体血管内部进行治疗。
传统的手术方式需要进行大规模的切口，而血管机只需在血管皮肤上打一个小孔，将器械引入血管内部进行操作。
这种微创手术技术不仅能减少手术创伤和术后疼痛，还能快速恢复患者的身体功能。
1.2 机械控制系统血管机的机械控制系统是血管机的核心部分，它能够实时监测患者的血管情况，并根据医生的指令进行精确的操作。
该系统由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责监测血管内的压力、温度等参数，控制器根据传感器的反馈信息来控制执行器的运动，从而实现对血管机器人的精确控制。
2. 血管机的应用血管机具有广泛的应用前景，在心血管疾病的治疗中发挥着重要作用。
2.1 血管狭窄治疗血管狭窄是一种常见的心血管疾病，通过血管机的微创手术技术和机械控制系统，医生可以直接进入狭窄的血管内部，使用特殊的工具对闭塞部位进行切割或扩张，从而恢复血管的通畅性。
这种治疗方式不仅能够避免传统手术方式的切口创伤和术后疼痛，还可以大大减少手术时间，缩短患者的住院时间。
2.2 血栓清除血栓是血管内常见的一种病变，可以导致血管的阻塞和血液循环的障碍。
血管机可以通过微创手术技术进入血管内部，使用特殊的器械清除血管内的血栓。
这种治疗方式安全有效，能够快速恢复血管的通畅性，减少后续并发症的风险。
2.3 动脉瘤修复动脉瘤是一种血管壁膨出的异常情况，如果不进行及时修复，可能会导致血管破裂引起严重的出血。
血管机可以通过微创手术技术进入血管内部，使用特殊的器械对动脉瘤进行修复。
这种治疗方式具有创伤小、恢复快、疗效显著等优点，是动脉瘤治疗的理想选择。
3. 血管机的发展前景随着微创手术技术和机械控制系统的不断进步，血管机的应用前景将会更加广阔。
目前，血管机已经在临床中得到了广泛应用，取得了显著的疗效。
泛血管手术机器人简介演示
传感器与反馈技术
为了实时监测手术过程并确保手术的安全性 ，泛血管手术机器人配备了多种传感器，如 力传感器、位置传感器等。这些传感器能够 实时反馈手术器械的工作状态和位置信息， 为医生提供准确的反馈数据，以便及时调整
手术操作。
远程控制与通讯技术
泛血管手术机器人支持远程控制功能，医生可以在远离手术台的地方进行手术操作。通讯技术方面，机器人采用 高速、稳定的网络通讯技术，确保手术过程中的实时音视频传输和数据交互，为远程手术提供可靠的技术支持。
微创化
随着微创手术技术的发展，未来的泛血管手 术机器人将更加微创化，减少手术创伤和术 后恢复时间。
市场发展趋势
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市场规模
随着人口老龄化和医疗技 术的进步，泛血管手术机 器人的市场规模将不断扩 大。
市场竞争
随着技术的成熟和市场的 扩大，泛血管手术机器人 领域的竞争将日益激烈。
政策支持
政府将加大对泛血管手术 机器人领域的支持力度， 推动技术的研发和应用。
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泛血管手术机器人未来展望
提高手术精度与安全性
手术精度提升
随着技术的不断进步，泛血管手术机 器人有望实现更高精度的操作，减少 手术创伤和并发症。
安全性增强
通过精确的定位和稳定的操作，机器 人能够降低手术风险，提高手术安全 性，为患者带来更好的治疗效果。
拓展应用领域
适应更多手术类型
随着技术的不断完善，泛血管手术机器人将应用于更多种类的手术，包括复杂的 心血管、脑血管等手术。
泛血管手术机器人简介演示
汇报人： 2024-01-09
目录
• 泛血管手术机器人概述 • 泛血管手术机器人技术 • 泛血管手术机器人应用场景 • 泛血管手术机器人发展现状与
血管介入手术机器人[发明专利]
![血管介入手术机器人[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e1678c0130126edb6f1aff00bed5b9f3f90f72f2.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010578954.6(22)申请日 2020.06.23(71)申请人 四川大学地址 610000 四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人 刁燕 杨韶勇 李嘉晟 罗华 田兴国 (74)专利代理机构 成都知都云专利代理事务所(普通合伙) 51306代理人 陈钱(51)Int.Cl.A61B 34/30(2016.01)(54)发明名称血管介入手术机器人(57)摘要本发明公开了一种血管介入手术机器人，属于医疗设备领域。
它用作代替人手进行血管介入手术，包括推进装置、捻旋装置、导丝引导装置、压丝装置、床边定位装置五个模块，推进装置带动捻旋装置夹持导丝导管进行直线移动。
捻旋装置带动与大齿轮同轴的二指卡盘夹持导丝导管进行旋转，二指卡盘通过开合对导丝导管进行夹紧。
导丝引导装置带动凸轮对引导轮进行调距，适应导丝导管直径。
压丝装置由电磁铁控制，通电时两个移动指闭合，夹紧导丝固定位置；断电时移动指分开，导丝可自由移动。
床边定位装置包括X轴与Y轴两个移动装置，X轴移动装置通过滚珠丝杠带动Y轴移动装置进行直线移动。
Y轴移动装置通过滚珠丝杠带动血管介入手术机器人进行移动定位。
权利要求书2页 说明书5页 附图6页CN 111588471 A 2020.08.28C N 111588471A1.一种血管介入手术机器人，其特征在于：包括推进装置、捻旋装置、导丝引导装置、压丝装置以及床边定位装置五个功能模块；捻旋装置安装在推进装置的滑台上，导丝引导装置安装在推进装置滑动导轨的最前端与捻旋装置位于同一高度，压丝装置位于和导丝引导装置、捻旋装置同一高度侧面，床边定位装置一端连接手术机器人工作部分另一端连接在手术台的侧面。
2.根据权利要求1所述的血管介入手术机器人推进装置，其特征在于推进装置主要包括：滚珠丝杠、直线导轨、步进电机及滑台四个部分；驱动电机(1-9)通过螺钉连接固定在电机架(1-7)上，电机架(1-7)通过长螺栓连接固定在主体底(1-10)底面上，联轴器(1-3)一端连接驱动电机(1-9)输出轴，联轴器(1-3)另一端连接滚珠丝杠(1-1)，滚珠丝杆(1-1)两端均套在带有轴承结构的丝杆固定支座(1-4)上，丝杆固定支座(1-4)通过长螺栓固定在主体壳(1-10)底面上，丝杠螺母滑台(1-8)通过螺钉固定在导轨滑块(1-5)上，导轨滑块(1-5)与直线导轨(1-2)配合滑动。
2024年泛血管手术机器人市场前景分析
泛血管手术机器人市场前景分析引言近年来，随着医疗科技的快速发展和人口老龄化的加剧，泛血管手术机器人市场呈现出快速增长的趋势。
泛血管手术机器人作为一种高度先进的医疗设备，为医生提供了更精确、更安全的手术操作，极大地改善了手术效果，因此备受关注。
本文将从市场规模、市场驱动因素、市场竞争态势等多个角度，对泛血管手术机器人市场前景进行深入分析。
1. 市场规模根据市场研究机构的数据显示，截至2020年末，全球泛血管手术机器人市场规模约为XX亿美元。
预计到2025年，市场规模将超过YY亿美元，年平均复合增长率（CAGR）达到ZZ％。
这一庞大的市场规模为泛血管手术机器人行业提供了广阔的发展空间。
2. 市场驱动因素2.1 人口老龄化随着全球人口老龄化的不断加剧，心血管疾病、脑血管疾病等泛血管疾病的发病率不断上升。
而传统的手术方式往往存在操作难度大、恢复周期长等问题，无法很好地满足患者的需求。
泛血管手术机器人的出现，对于老年患者来说，不仅可以减轻手术风险，还能缩短康复时间，因此备受青睐。
2.2 技术进步泛血管手术机器人的快速发展离不开技术的进步。
随着人工智能、机器视觉、机器学习等技术的不断成熟，泛血管手术机器人的精确性和可靠性得到了极大的提升。
这些技术的应用使得机器人在手术中能够更准确地定位、更精细地操作，从而提高手术成功率。
2.3 医疗资源不均衡在许多地区，医疗资源分布不均衡是一个普遍存在的问题。
泛血管手术机器人的引入可以弥补医疗资源的不足，让不发达地区的患者也能享受到先进的手术治疗。
这一点对于减少地区之间的医疗差距，提高全民健康水平有着重要意义。
3. 市场竞争态势目前，全球泛血管手术机器人市场竞争激烈，主要有Intuitive Surgical、Medtronic、Stryker等知名企业在此领域具有较强的竞争力。
这些企业凭借产品的优势和技术实力，在市场中占据了主导地位，市场份额较大。
此外，许多新兴企业也在不断涌现，加剧了市场竞争。
血管机的原理及应用
血管机的原理及应用血管机是一种用于治疗心脑血管疾病的医疗设备，它通过改善血液循环，增加血管弹性，促进血管扩张等方式来改善患者的病情。
血管机的原理主要包括负压吸引、气压按摩、温热疗法等多种技术手段。
首先，血管机通过负压吸引的方式来改善血液循环。
负压吸引可以增加血管内的负压，促进血液循环，增加血管内的血流速度。
同时，负压吸引还可以促进血管内的血栓溶解，减少血栓形成的风险，从而改善心脑血管疾病的病情。
其次，血管机还可以通过气压按摩的方式来改善血管弹性。
气压按摩可以通过周期性的气压变化，刺激血管壁，增加血管的弹性。
这样可以减少血管的硬化和粥样斑块的形成，降低心脑血管疾病的风险。
此外，血管机还可以通过温热疗法来改善血管扩张。
温热疗法可以通过加热血管，刺激血管内皮细胞释放一氧化氮，从而促进血管扩张，增加血管内的血流量。
这样可以改善心脑血管疾病患者的症状，减少心脑血管事件的发生。
血管机的应用范围非常广泛。
首先，血管机可以用于治疗高血压。
高血压是一种常见的心脑血管疾病，血管机可以通过改善血液循环，增加血管弹性，降低血压，从而减少高血压患者的症状和并发症的发生。
其次，血管机还可以用于治疗冠心病。
冠心病是一种由于冠状动脉供血不足引起的心脏疾病，血管机可以通过改善血液循环，增加冠状动脉的血流量，减少心肌缺血，从而改善冠心病患者的症状。
此外，血管机还可以用于治疗脑血管疾病。
脑血管疾病包括脑梗塞、脑出血等，血管机可以通过改善血液循环，促进脑血管的再灌注，减少脑组织的缺血和坏死，从而改善脑血管疾病患者的症状和预后。
此外，血管机还可以用于预防心脑血管疾病的发生。
血管机可以通过改善血液循环，增加血管弹性，促进血管扩张等方式，减少心脑血管疾病的发生风险。
因此，血管机可以作为一种预防性的医疗设备，用于提高人群的心脑血管健康水平。
总之，血管机是一种用于治疗心脑血管疾病的医疗设备，它通过改善血液循环，增加血管弹性，促进血管扩张等方式来改善患者的病情。
血管介入机器人的工作原理
血管介入机器人的工作原理
血管介入机器人是一种医疗设备，用于进行心血管介入手术。
它的工作原理是通过机器人手臂的精确控制，将导管和治疗器械引入患者体内，进行血管内手术。
血管介入机器人的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 术前规划：在手术前，医生会进行CT或MRI扫描，获取患者血管的三维影像。
然后，医生会使用特定的软件进行规划，确定导管的路径和治疗器械的位置。
2. 机器人操作：在手术中，机器人手臂会根据医生的规划，自动控制导管和治疗器械的运动。
医生会通过操纵台控制机器人手臂的运动，将导管和治疗器械引入患者体内。
3. 影像引导：在导管和治疗器械进入患者体内后，医生需要进行实时的影像引导，确保导管和治疗器械的位置和方向正确。
医生可以使用X光或超声等影像技术，对患者进行实时监测。
4. 手术治疗：当导管和治疗器械到达目标位置后，医生可以进行手术治疗。
治疗方式包括介入性心脏手术、血管成形术、血管内放置支架等。
5. 结束手术：当手术完成后，医生会将导管和治疗器械从患者体内取出。
机器
人手臂会自动将导管和治疗器械取出，并将其放回原位。
血管介入机器人的工作原理可以帮助医生进行更加精确和安全的介入手术。
它可以减少手术风险，提高手术成功率，同时也可以缩短手术时间，减轻医生的工作负担。
血管介入手术机器人[发明专利]
![血管介入手术机器人[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fb54a3410a1c59eef8c75fbfc77da26925c596cd.png)
专利名称：血管介入手术机器人
专利类型：发明专利
发明人：柳秋圆,熊科,王德倡,王羿儒,叶万利,张永安,谢承勇,张涵,邢庭瑀
申请号：CN202111490870.8
申请日：20211208
公开号：CN114145847A
公开日：
20220308
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开实施例涉及一种血管介入手术机器人，包括：底座；导管介入装置，活动安装于底座，导管介入装置包括第一输送机构、第一旋转机构以及第一锁紧机构，导管介入装置上设有中空的第一安装套筒，第一导管穿设于第一安装套筒中并通过第一锁紧机构固定，第一输送机构能够带动第一导管相对于底座移动，第一旋转机构能够带动第一导管围绕其轴心旋转；导丝介入装置，活动安装于底座并位于导管介入装置的后侧，导丝介入装置包括第二输送机构、第二旋转机构以及夹持机构，导丝介入装置上设有导丝安装位，导丝安装于导丝安装位，夹持机构能够调节导丝安装位并将导丝固定，第二输送机构能够带动导丝相对于底座移动，第二旋转机构带动导丝围绕其轴心旋转。
申请人：上海神玑医疗科技有限公司
地址：200000 上海市浦东新区自由贸易试验区临港新片区新杨公路860号10幢
国籍：CN
代理机构：北京金信知识产权代理有限公司
代理人：范继晨
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4血管的清道夫
这种微小的机器人可以用来捕捉和移动单个细胞，也可以用来清 除血管壁，甚至心脏动脉上的脂肪沉积物。他们也可以进入人体组织 的间隙里清除病毒。
5代替外科手术
可以利用这种机器人，进入人的身体内，进行修复心脏、大脑和 其他器官的一系列工作，从而代替传统的外科手术。
几种血管机器人的设计
2007年，韩国KoreaAerospace大学研制了 一种有缆仿尺蠖微小管道机器人，该机器人 和米智楠等所研制的机器人在外形上类似， 主要是由前后各一个直径9mm×10mm的气室 和一个可伸缩的咖直径2mm×50mm的中间气 管组成的，可在直径为10—16mm的管道内运 行，如图所示。由于尾部气室后面的开口比 前面的开口大，故使得后面的气室膨胀直到 与管壁压紧时气体才会通过尾部气室的前开 口进入机器人的中问连接通道，直到中间通 道带到一定长度时气体进入头部气室并使其 膨胀，然后再从尾部抽出气体，由于尾部和 中间部分在头部与管壁摩擦力的作用下向前 收缩，机器人就向前移动了一定的距离，从 而构成了机器人动作的一个循环。机器人的 移动速度随气压值和管道直径的增大而增大。
管 机 器 人
目前世界上研究的大多数血管机器 人都是指MEMS机器人。MEMS血管机 器人是随着MEMS技术的发展不断进步 的。随着微机电系统的发展，人类已经 可以加工越来越小的机器。这些机器小 到一定程度就可以放进血管行使部分医 疗作用。MEMS血管机器人其实就是采 用普通机器人的微型化。不过鉴于血管 的特殊性，这使得MEMS血管机器人的 设计并不那么简单。MEMS血管机器人 可以采用磁场、微电池或其他方式驱动， 而不是像普通机器人那样单一的采用马 达驱动。如下为精子永涌动型血管机器 人。
Nakazato等人共同研制了一种仿蚯蚓有缆血管机器人，如下图所示。 该机器人有多个相同的模块搭接而成，从最后面的模块开始注入液体使 其体积膨胀从而达到与血管壁相压来获得摩擦力，再依次向前面的模块 注人液体直至最前而的模块膨胀后才按照注入液体的顺序来释放液体， 由于液体被抽出后的模块的体积和长度都变小，选样该模块就会在前面 模块与血管壁的摩擦力的作用下向前收缩，这样机器人就能在血管中活 动了。人们可以通过机器人前端的摄像头拍摄的相片来分析血管的内部 组织。
血管机器人
陈心怡
血管机器人就是在血 管中的机器人，由于血管 的生理限制。血管机器人 也是微型机器人的一个重 要分支。只不过在众多的 微型机器人应用中，血管 机器人的发展相对较为落 后。这是由于血管的特殊 生理决定的。不过，血管 机器人也分为两种级别。 一种是纳米机器人，另一 种是MEMS血管机器人。
1人工受精
血管机器人通过外科手术进入体液，携带精子后进入子宫释放精
子。
2治疗血栓
血管机器人通过针管进入病人体内之后，能快速找到血栓的位置。 很快所有的机器人就会聚集在血栓的位置，开始攻击这堵阻碍血液循 环的“墙”，并将碎片带走。
3清除癌细胞
血管机器人能够辨别所处环境(探测人体内标识疾病信号的细胞)； 做出相应判断(一旦确定这些细胞出现癌变，即进行治疗)；并遵循程 序完成相应的任务(它们可携带一些治疗癌症的药物)。
MEMS
血管机器人的用途
血管机器人的工作地点是血管,因此 任何与血管有关的疾病都可派血管机器 人去参与治疗。常见的心脑血管疾病外， 血管机器人还具有以下血管内部探测， 携带药物定点治疗，治疗动脉粥样硬化、 抗癌、去除血块、清洁伤口、帮助凝血、 祛除寄生虫、治疗痛风、粉碎肾结石、 人工授精以及激活细胞能量，使人不仅 保持健康，而且延长寿命。
纳 米 血 管 机 器 人
一般认为，纳米机器人是根据分子水 平的生物学原理为设计原型，在纳米尺度 上应用生物学原理，研制可编程的分子机 器人。它是纳米机械装臵与生物系统有机 结合的产物。血管机器人就是一种非常重 要的医用纳米机器人，其实医用纳米机器 人几乎都是血管机器人。 我们都知道当人体某个部分感染时往 往会服用或注射抗生素，但是抗生素在血 液里会被稀释，真正起到治疗效果的只有 一小部分药物，大部分药物只是对人体产 生了副作用，利用纳米机器人（血管机器 人）就能够解决此问题。我们可以试着想 象血管机器人在人的血管网络中漫游，进 行巡逻和检查，尽早发现异常细胞，而且 可以对人体内细胞组织进行修复。它不仅 可以完成早期诊断工作，更重要的是可以 充当微型医生而发挥治疗作用，解决传统 医生难以解决的问题，如：杀死癌细胞， 疏通血栓，清除动脉脂肪沉积物等。
这种简单的机器人，可以是一个 叫做respirocyte的人造红细胞，约由 1800万个主要是碳的原子构成，能模 仿正常的充满血红素的血红细胞行为， 该装臵上的压力传感器可接收医生的 信号，在人体内的它们还可以实时监 测人体在不同条件下的各类信息，如 不同时间人体内不同位臵处的各类化 合物的水平，从而形成动态图像，形 成了一种新的医学成像方法。血管机 器人还可以用来为人体器官做手术、 为脑部动手术等。 正因此，世界各国的科研小组一 直不断致力于研制医用纳米机器人。 如图所示，为《自然》杂志今年所发 表的美国最新研制的用于输送致癌药 物的纳米机器人结构示意图，它为我 们揭开了纳米机器人神秘的面纱。