PCI手术机器人:是“替代”亦是保护

中国医药报 - 2020-11-06

  经皮冠状动脉介入治疗(PCI)是通过疏通狭窄甚至闭塞的冠状动脉管腔,从而改善心肌血流灌注的治疗方法。在传统PCI手术过程中,手术医生不仅长期暴露于X射线的电离辐射下,还有可能因为长期穿着沉重的铅衣产生骨骼系统损伤。于是,人们开始着手研发PCI手术机器人系统来替代医生完成手术。

  2006年,以色列海法医院成功研制出可以进行心血管介入手术的手术机器人Remot e navi gat i on syst em(RNS)。2012年,美国医疗机器人公司Cor indus Vascul ar Robot ics的初代产品Cor Pat h 200经FDA批准上市;2016年,该公司的二代产品Cor Pat h GRX经FDA批准上市,上述两代Cor Pat h系统均可用于实施PCI手术。2019年2月,法国Robocat h公司开发的血管介入手术机器人R-One<sup>TM</sup>获得欧盟CE认证。

  介入医生面临职业危害

  心血管病(Cardiovascular disease,CVD)是全球第一大死亡原因,治疗心血管病的手术包括经皮冠状动脉介入治疗(PCI)、冠状动脉旁路移植术(CABG)、心脏瓣膜修复和置换、心脏移植等。PCI手术在过去的30多年间主要经历了三个阶段:单纯球囊扩张时代、金属裸支架时代和药物涂层支架时代。

  1977年,德国医生Gruent zig在瑞士苏黎世成功进行了世界上第一例球囊扩张导管手术,开创了心血管介入治疗的新纪元,PCI手术由此进入大家的视野。1987年,Sigwart医生完成了第一例将金属支架置入冠状动脉的手术,也就是现在经常提到的心脏支架置入手术,并取得较好疗效,这种手术方式基本上解决了球囊扩张导管术急性血管闭塞这一严重的并发症。支架置入术有效地抑制了血管弹性回缩和负性重塑,使患者中远期再狭窄率比球囊扩张导管术下降了15%。2001年9月,在瑞典斯德哥尔摩召开的欧洲心脏病学会议上公布的RAVEL试验结果开启了药物涂层支架(DES)治疗冠心病的新时代。

  然而,与介入器械和影像学技术快速发展不相匹配的是,PCI手术模式本身很少得到关注。PCI手术仍需要术者站立在DSA数字减影血管造影手术床旁,在X射线照射下手动操控介入器械才能完成,这种手术模式与当年Gruntzig开展心脏介入手术相比基本没有变化。长期暴露于射线下累积的电离辐射效应和穿着铅衣导致的骨骼系统疾病,使介入心脏病学医生的职业危害日益显现。介入医生长期受到电离辐射,面临着白内障、白血病、皮肤损伤的风险,并存在诱发恶性肿瘤和可遗传的基因突变的可能,国际原子能机构呼吁介入心脏病学领域应该尽量减少介入从业人员受到的辐射剂量。减少电离辐射的方法是穿着铅衣,佩戴铅帽、铅眼镜和铅脖套。但“全副武装"后,还有另一个不容忽视的问题——骨骼系统损伤。放射防护用品的使用在减少电离辐射的同时,增加了介入医生的负重,而长期负重站立会导致关节损伤和椎间盘疾病。美国心血管造影和介入学会对所属会员的调查显示,28%的介入医生患有下肢关节疾病,42%的介入医生患有椎间盘疾病,并且椎间盘疾病患病率随着医生个人年手术量的增加逐渐升高。

  PCI手术机器人层见叠出

  心血管介入手术机器人的出现,很大程度上保护了医生免受X射线和铅衣的伤害。

  2006年,以色列海法医院成功研制出了可以进行心血管介入手术的手术机器人Remote navigation syst em(RNS),并首次开展了临床试验,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。心血管介入手术机器人不仅把手术操作移到了手术室外,还实现了操作的精确性和可控性。利用数字操作平台和可准确适应血管走形角度的多关节导管,术者可根据实时反馈对导管的位置和姿态进行准确调整,从原理上改变了医生单纯凭借手感操作的手术方式,使血管腔内手术从模拟时代跨入数字时代。

  在RNS的基础上,美国医疗机器人公司Corindus Vascul ar Robot ics研发出其初代产品——CorPat h 200心血管介入机器人系统,该产品于2012年获美国FDA批准上市,可用于实施PCI手术。2016年,Cor i ndus Vascul ar Robot ics的二代产品CorPath GRX机器人系统获FDA批准上市,用于实施PCI手术。Cor Pat h GRX系统在提高介入手术精确度、优化临床结果方面具有显著优势,并通过手动操作将不正确支架置入引发的相关并发症发生率降至最低。2018年,Cor Pat h GRX获FDA批准,还可用于外周血管介入治疗。建立在Cor Path 200临床成功的基础上,Cor Pat h GRX在全球50多个心血管项目中积累了超过5000例病例。研究表明,Cor Pat h GRX对于复杂病例的临床成功率为99.1%,手术时间与传统PCI手术相当;此外,使用CorPath GRX准确测量冠状动脉解剖结构可将不必要的支架使用数量减少8.3%。2019年8月,西门子医疗宣布收购Cor i ndus Vascul ar Robot i cs。

  2019年2月,法国Robocat h公司开发的血管介入手术机器人R-One<sup>TM</sup>获得欧盟CE认证用于PCI手术,并于同年9月投入临床使用。R-One<sup>TM</sup>是欧洲第一个在介入心脏病学领域获得CE认证标志的机器人解决方案,该机器人通过与现有方法相辅相成的精密

  技术来辅助介入医生进行PCI手术。

  仍存问题待解

  心血管介入手术机器人不断发展,人们不禁担心这会导致心脏支架的滥用。

  在2018年4月召开的第21届全国介入心脏病学论坛(CCIF)上,北京大学第一医院心血管内科及心脏中心主任霍勇表示,我国冠心病介入治疗的死亡率近几年整体稳定在较低水平,患者人均使用支架数量稳定保持在1.5个左右,表明介入治疗指征及器械使用较为合理。让不少医生担忧的是,有关心脏支架滥用的错误观点会影响到真正需要置入心脏支架的病人。

  此外,目前的心血管手术机器人依然存在局限性,比如操作者仍然必须进行血管通路以及冠状动脉与引导导管的接合。以Cor indus Vascul ar Robot ics的两代Cor Pat h系统为例,两代CorPat h系统每次均只允许操纵1条冠状动脉导丝,并且同时仅允许定位1个球囊或支架;尽管Cor Path GRX系统可以实现通过机器人控制引导导管的操作,但是在比较复杂的情况下,这仍然可能不足以支持穿越病灶以及递送血管成形术球囊和支架。由于与斑块切除术设备不兼容,重度钙化病变也是心血管介入手术机器人面临的一大挑战。此外,远程心血管介入手术机器人在实施手术的时候,如何应对病人出现并发症也需要进一步思考解决。

  PCI手术具有风险和痛苦相对较小、患者容易接受等优势,急性心肌梗死、不稳定型心绞痛、部分稳定型心绞痛患者均可接受该治疗,医生应该严格掌握应用指征。虽然心血管介入手术机器人降低了介入医生遭受职业危害的风险,但若要实现在心血管介入手术上的广泛应用,手术机器人仍面临不少挑战。

   (作者单位:思宇医械观察)

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