专题报道 | 智能机器人：柔性咽喉手术机器人
所有头颈部癌症中，口咽癌占85%
全球每年约有70万人确诊患有口咽癌
五年存活率为50%
咽喉癌是耳鼻喉科常见的恶性肿瘤，其发病率在耳鼻喉科恶性肿瘤中排名第三位。随着工业的发展、吸烟人数的增多、空气污染的加剧，其发病率有进一步上升的趋势。手术是治疗咽喉癌的最有效方式。然而由于咽喉所处的位置极其狭窄，加上传统治疗使用的是刚性手术器械，所以过去只能采用开放式手术进行治疗。尽管这种方式能够移除癌细胞，但会对人体其它组织产生损害，有很大几率引发并发症，同样会威胁病人的健康。
随着科学技术的发展，特别是机器人技术的引入，一种全新的手术方式—经口腔机器人辅助手术被提了出来，这种手术方式通过病人的口腔对病变部位进行手术治疗，相比与传统的开放式手术可以有效地提高手术效率和成功率，最大程度地降低手术带给病人的损伤，大大缩短病人康复的时间，更快地恢复正常生活。现在在咽喉癌的手术机器人系统中，运用最广的就是da Vinci手术机器人系统。尽管这套系统已经成功完成了多例咽喉癌的手术，它的局限性依旧非常明显。如工作臂体积非常大；手术器械非常细长末；端的灵活度也有限。不仅如此，这套系统使用成本非常高，病人需要有足够的经济能力才能负担得起。
图1 柔性咽喉手术机器人
新加坡国立大学苏州研究院任洪亮教授课题组研发了一套全新的可用于咽喉手术的柔性手术机器人系统，它能够弥补现有手术机器人系统的不足。
如图1所示，这套系统包含两个操作手和一个带有LED的内窥镜。灵活的柔性操作手是这套系统的最大亮点。这个操作手由一个3自由度的并联机构和一个2自由度的钳子组成，并联机构部分充分利用具有超弹特性的镍钛合金丝和万向节实现了两个弯曲自由度和一个平移自由度。相比于传统并联机构，它的结构更加简单紧凑、可以进入狭窄空间进行灵活操作、制造成本更低。钳子可以实现360°无限制的旋转，并且可以轻松抓起500g的物体，保证操作手在狭窄工作空间中有足够的灵活度和抓取力。
在这套系统中，软轴被用来传递动力，允许驱动器脱离机器人本体，使机器人体积更小。操作人员可以通过控制器对这套手术机器人系统进行遥操作，两个操作臂能够实现多自由度的灵活操作（见图2）。
图2 性能展示
