手持式
代表示例:Micron(智能手持器械)
特点:内置主动消除功能,可减少高达90%的震颤。外观与常规手术器械相似。
用途:易于集成到现有手术环境中,额外设备需求少。
机器人辅助玻璃体视网膜手术(RAVS)是一种通过手术机器人进行眼内操作的先进手术技术。它减轻了人手不可避免的生理性震颤(平均振幅156微米),实现了微米级精确操作1)。
玻璃体视网膜手术的历史可追溯到20世纪70年代Machemer的玻璃体切除术。机器人辅助的尝试一直持续到2007年达芬奇系统的应用,眼科专用手术机器人“Preceyes”于2019年获得CE标志(欧洲)。目前,仅有Preceyes和KU Leuven协同操作机器人两个系统有临床使用经验1)。
眼科手术机器人根据操作方式大致分为三类。
手持式
代表示例:Micron(智能手持器械)
特点:内置主动消除功能,可减少高达90%的震颤。外观与常规手术器械相似。
用途:易于集成到现有手术环境中,额外设备需求少。
协同操作式
代表例:KU Leuven 协同操作器、Steady-Hand 机器人
特点:术者与机器人共同持械,精确引导术者动作。
用途:应用于视网膜静脉插管等需要高精度的操作。
远程操作式
代表例:Preceyes(已获CE标志)、IRISS
特点:术者通过操纵杆远程控制。配备震颤过滤、运动缩放和虚拟安全边界。
用途:视网膜下注射、内界膜剥离等。在临床研究中应用最广泛。
随机对照试验证实机器人组和手动组的安全性相当,机器人组提示可减少震颤相关的微创伤。但存在不同的风险特征,包括设置时间较长(比手动多20分钟以上)和缺乏触觉反馈。
RAVS被认为特别有用的操作如下。
内界膜(ILM)和黄斑前膜(ERM)是极薄的半透明膜,剥离操作需要精细的力度控制。机器人辅助的震颤减轻和力控制可能降低此操作中视网膜损伤的风险。也有报道称,内界膜去除可将视网膜下注射时的注射压力降低约6 PSI1)。
应用于基因治疗药物(如voretigene neparvovec)精确递送至视网膜下腔1)。手动直接注射学习曲线陡峭,且存在Bruch膜穿孔和视网膜下出血的风险1)。机器人辅助的稳定注射可能降低这些风险。
使用KU Leuven系统进行的首次人体视网膜静脉插管(RVC)实现了向直径80–120 μm的小血管给药。手动操作极为困难,因此这是RAVS优势最明确的适应症之一。
在视网膜下血肿的t-PA(组织型纤溶酶原激活剂)视网膜下给药中,机器人辅助被报道可减少所需的视网膜切开次数。
内界膜/ERM剥离
视网膜下注射
适应症:基因治疗(如RPE65突变)
效果:降低Bruch膜穿孔风险1)
视网膜静脉插管
适应症:视网膜静脉阻塞
效果:可实现向80–120 μm血管直接给药
黄斑下出血管理
适应症:年龄相关性黄斑变性合并出血
效果:减少视网膜切开次数
视网膜静脉插管(RVC)是手动操作极为困难的技术,RAVS的实用性最为明确。视网膜下注射随着基因治疗的普及也变得越来越重要,机器人辅助的稳定输送备受期待。
Preceyes可实现四轴操作,尖端精度约为10微米。主要控制功能如下。
利用术中光学相干断层扫描(iOCT)实时估计泡(视网膜下液积聚)的体积(应用球冠公式)1)。这可以防止过度注射或注射不足,实现适当的泡形成。
该技术利用内界膜剥离后形成的“液池”作为视网膜下注射的输送路径1)。通过连续进行剥离和注射,提高了手术效率。
该方法先用BSS(平衡盐溶液)形成预泡,然后额外注入药物。它具有抑制注射时压力升高的效果,但伴有视网膜切开扩大的风险1)。
首次使用Preceyes进行人类机器人辅助视网膜下药物输送于2022年在局部麻醉下实施2)。
以下比较Preceyes和KU Leuven协同操作机器人的特性。
| 项目 | Preceyes | KU Leuven |
|---|---|---|
| 操作方式 | 远程操作 | 协同操作 |
| 尖端精度 | 约10微米 | 微米级 |
| 主要适应症 | 视网膜下注射、内界膜剥离 | 视网膜静脉插管 |
Preceyes的尖端精度约为10微米。与人类的生理性震颤(平均振幅156微米)相比,可以将运动模糊抑制到约1/15以下1)。
关于RAVS的随机对照试验(RCT)显示,机器人组和手动组在安全性上没有显著差异,机器人组有微创伤更少的趋势。
手术时间在机器人组中延长(12例RCT中内界膜剥离时间:机器人组4分5秒 vs 手动组1分20秒)。这一差异预计通过熟悉设置程序和系统改进可以缩短。
以下为主要比较指标。
| 指标 | 机器人组 | 手动组 |
|---|---|---|
| 生理性震颤 | 校正后约10微米 | 156微米(平均) |
| 内界膜剥离时间 | 4分5秒 | 1分20秒 |
| 安全性 | 与手动相当 | (基准) |
在2022年报道的首次机器人辅助视网膜下药物递送中,使用Preceyes在局部麻醉下成功实施了递送2)。
Cehajic-Kapetanovi等人(2022)发表了在局部麻醉下进行的机器人辅助视网膜下药物递送的首个人体报告2)。递送至目标部位已确认,无手术并发症。
尽管RAVS具有广阔前景,但目前仍存在多个需要克服的挑战。
作为视网膜下注射的新设备,NANO SubRet Gateway Device正在开发中。其设计无需后玻璃体剥离(PVD)即可进入视网膜下腔,有望简化手术步骤1)。此外,可进入脉络膜上腔的Orbit SDS也在开发中1)。
通过术中OCT进行实时组织识别并结合AI自动决策支持,研究正在探索进一步提高机器人操作的安全性和精度。力反馈系统的整合也是主要开发目标之一。
远程操作机器人系统正在被考虑应用于远程手术,使难以获得专家物理访问的地区能够进行手术。通信延迟和安全性保障是需要解决的问题。
目前,RAVS尚未进入临床使用阶段,仍处于研究和临床试验阶段。Preceyes已在欧洲获得CE标志,但在包括日本在内的许多国家尚未作为标准诊疗实施。未来的普及需要批准、诊疗报酬体系完善以及培训体系的建立。