在体内猪模型中，利用机器人辅助的内镜逆行胰胆管造影技术进行胆道支架植入：一项概念验证研究

《European Journal of Surgical Oncology》：Robot-assisted endoscopic retrograde cholangiopancreatography for biliary stent placement in an in vivo porcine model:a proof-of-concept investigation

机器人辅助ERCP系统开发及猪模型可行性验证，通过机械臂控制与触觉反馈提升操作精度，降低辐射暴露风险。

　　

王志杰|卢磊|吴浩|陈轩华|娄启峰|顾伟刚|马文聪|金航斌|杨建峰|张晓峰

中国浙江省杭州市西湖大学医学院附属杭州第一人民医院消化内科，310006

摘要

背景

内镜逆行胰胆管造影（ERCP）是一种先进的内镜技术，需要使用X光透视，因此可能对医务人员造成职业性辐射暴露的风险。由于该技术的技术复杂性较高，对操作者的手部灵巧性和稳定性也有很高的要求。

方法

为了解决这些问题，我们开发了一种名为“Qifengda”的机器人系统来辅助ERCP手术。本研究开发了一种用于柔性内镜检查的新机器人系统，并在猪模型中评估了其在ERCP手术中的辅助可行性。

结果

使用该机器人系统成功完成了插管、胆管造影和胆道支架置入，且未出现任何与手术相关的不良事件。

讨论

这项临床前初步研究证明了这种机器人内镜系统在辅助ERCP手术中的概念可行性。在未来的研究中，我们将进一步验证该系统在人体受试者中的可行性和安全性。

引言

内镜逆行胰胆管造影（ERCP）是最先进的内镜技术之一，其诊断和治疗应用不断扩展。然而，由于手术的复杂性以及相关风险，ERCP需要操作者具备高度的灵巧性和稳定性，这使得掌握这项技术颇具挑战性。此外，笨重的防护装备大大增加了操作者的身体负担，也无法完全解决职业性辐射暴露的问题。为了解决这些问题，我们开发了一种名为“Qifengda”的新型机器人内镜系统，并旨在猪模型中验证其辅助ERCP手术的概念可行性。

“Qifengda”系统（上海操作机器人有限公司制造）是一种用于柔性内镜检查的机器人操作装置。该系统基于医生辅助的合作模式设计，主要包括三个部分：主控制台、床边机械辅助单元和附件支撑单元。

首先，主控制台（图1A）由三个部分组成：内镜控制模块、附件控制模块和主显示器屏幕。内镜控制模块（不包含推进或收回内镜的功能）配备了一个模拟标准内镜手柄的操作把手，以降低学习曲线（图1B），以及一个触摸控制屏幕（图1C）。内镜可以通过操作把手或触摸控制屏幕进行有效控制。附件控制模块用于执行辅助任务，包括一个用于控制内镜附件方向移动的操纵杆、一个用于管理附件更换或导丝输送的脚踏控制器（图1D），以及一个用于观察附件状态和配置相关参数的小显示器屏幕（图1E）。值得注意的是，该系统具有触觉反馈功能，通过监测内镜附件的推进速度或导管相对于导丝的相对速度来生成实时阻力反馈。因此，在推进导丝等附件时，操作者可以通过操纵杆实时感知遇到的阻力，而量化后的阻力值会显示在触摸控制屏幕上。主显示器屏幕同时提供内镜视图、X光视图以及机器人系统和实验对象的视图，用于实时监控ERCP手术过程。

其次，床边机械辅助单元负责执行主控制台的指令（图2A）。它由两个主要部分组成：一部分装有凹槽和固定装置，用于对接标准内镜手柄（图2B）；另一部分（附件驱动单元）连接到附件支撑单元，用于控制附件的移动（图2C）。附件支撑单元用于放置和携带各种内镜附件及造影剂注射器（图2D）。在手术前，可以在附件支撑单元中手动预装手术中可能使用的附件（如导丝和支架）。在更换附件时，操作者需要手动断开附件驱动单元与当前接口的连接，并将其重新连接到与新附件对应的预装接口。所有其他技术步骤（如注射、取石、支架置入和预切割）均由内镜医生通过主控制台远程控制。

经过12小时的禁食后，一只雄性猪（Sus scrofa domesticus，兰德瑞斯品种）被插入气管导管，并在全身麻醉后连接到麻醉工作站。随后，由具有3000多例ERCP手术经验的资深内镜医生（XF.Z.）进行了体内胆道支架置入的机器人辅助ERCP手术。动物实验方案已获得上海Mincal医学研究有限公司大型动物研究中心医学伦理委员会的批准（编号[2022]08-04）。

实验片段

结果

首先，通过口腔手动插入十二指肠镜（JF260，奥林巴斯，日本），并将其推进到十二指肠乳头处。然后将十二指肠镜手柄装入床边机械辅助单元，并预先安装了所需的附件，如胆管支架和括约肌切开器。

准备好手术室后，操作者进入相邻的控制室，继续进行后续操作

讨论

作为一项辐射强度较高的手术，ERCP使内镜医生及其助手面临辐射暴露的风险，尤其是每年进行数百例ERCP手术的医生。尽管国际原子能机构强调了防护装置和最佳实践的重要性，但韩国的一项调查显示内镜医生对辐射防护的遵守情况不佳且意识不足[1]。除了使用防护装备外

知情同意

不适用。

伦理声明

本研究方案（动物实验）已获得上海Mincal医学研究有限公司大型动物研究中心医学伦理委员会的批准（编号[2022]08-04）。

研究/试验的注册信息

不适用。

作者声明

王志杰：负责原始稿件的撰写、数据整理和方法学设计。卢磊：数据整理、方法学设计及调查。吴浩：方法学设计。陈轩华：调查。娄启峰：方法学设计。顾伟刚：数据整理。马文聪：数据整理。金航斌：验证。杨建峰：撰写、审稿和编辑、资金筹集、概念构思及监督。张晓峰：撰写、审稿和编辑、资金筹集、概念构思及监督。

动物实验

是的。

资金信息

本研究得到了杭州市重点医学学科建设基金（2025HZGF05）、浙江省重点研发计划（编号2023C03054、2024C03048）以及浙江省自然科学基金（编号LQN25H030008）的支持。

利益冲突

上海操作机器人有限公司免费提供了该研究所需的机器人系统及相关技术支持，但未参与论文的撰写、数据分析或手稿的准备工作。作为所有共同作者的代表，我，张晓峰，声明与本论文无关的其他利益冲突。本文所述工作未受到任何个人或组织的财务或个人关系的不当影响。

致谢

我们感谢上海Mincal医学研究有限公司大型动物研究中心和上海操作机器人有限公司在实验过程中提供的帮助和技术支持。同时，我们也感谢LetPub（www.letpub.com）在本文编写过程中提供的语言协助。