超声引导经皮微波消融治疗肝肿瘤扶针机器人的研究

摘要

近年来，大量的研究表明，超声引导经皮微波消融治疗肝肿瘤是一项微创、安全、有效的治疗方法，该方法是在实时超声引导下，将微波针植入到肿瘤预定位置，应用加热的方法直接作用于局灶性实体肿瘤，消融肿瘤组织使之达到凝固性坏死而灭活肿瘤。该项治疗中的两个关键环节是将微波针准确的定位植入到肿瘤预定位置和保持微波针与肿瘤的相对位置不发生偏移。微波针植入到肿瘤之后的消融过程中，受自身和电缆的重力以及患者呼吸运动、肝脏变形等影响而可能发生位置移动，目前需要经验丰富的医生作为专门的扶针助手来保证微波针的稳定，因而对经验依赖性较大，甚至直接影响临床治疗效果。为了减少人为因素的影响，我们拟通过研究超声引导经皮微波消融治疗肝肿瘤的扶针机器人来解决微波针的稳定扶持问题，以保证微波针植入到肿瘤预订位置后能够保持与肿瘤相对位置的稳定，使该项治疗更加客观、可控，便于进一步普及应用。 本文首先简要介绍了超声引导经皮微波消融治疗肝肿瘤技术及其操作流程，并分析了临床实际操作中微波针稳定扶持的相关因素。分析了介入治疗手术室的空间布局，详细分解扶针助手扶持微波针的具体步骤，并利用磁定位的方式跟踪微波针，获取消融治疗过程中微波针手柄的运动空间范围，为扶针机器人的方案设计提供了依据。在此基础上从微波消融治疗的临床实际需求出发，结合该项治疗的技术特点和要求，设计并实现了超声引导经皮微波消融治疗肝肿瘤的六自由度扶针机器人。通过活体动物实验对机器人进行了系统的评价和验证，总体观察机器人应用的安全性，稳定性和灵活性，并通过高精度磁定位器同时跟踪动物肝脏和微波针的运动，对比了不同情况下扶针机器人与扶针助手的扶持效果。通过记录扶针机器人在应用过程中的安装设置时间，评价了其对原有操作流程的影响。将扶针机器人在20例肝癌患者的超声引导经皮微波消融治疗中进行了初步临床应用，观察了机器人的总体扶持效果。 本研究设计实现了扶针机器人，并通过了活体动物实验验证和初步临床应用。研究表明，将扶针机器人在超声引导经皮微波消融中用于微波针的稳定扶持中是安全、可行、有效的。相信随着进一步改进和优化，扶针机器人将会发挥更大的作用，使微波消融治疗技术更加科学、规范和可控，从而促进该技术的普及应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章超声引导经皮微波消融治疗流程简介及微波针扶持的相关因素分析

第一节超声引导经皮微波消融治疗流程简介

第二节微波针扶持的相关因素分析

本章小结

第二章：扶针机器人的设计与实现

第一节：扶针机器人设计要求

1医用扶针机器人设计的基本要求

2介入治疗手术室空间布局分析

3微波针扶持的详细步骤分解

4扶针机器人末端工作空间范围的确定

第二节扶针机器人的设计

1总体设计方案

2系统构成及传感方案

3扶针机器人工作流程的确定

第三节扶针机器人的实现和性能参数描述

本章小结

第三章：扶针机器人的动物实验验证

第一节扶针机器人扶持效果的对比研究

第二节扶针机器人对微波消融流程的影响

本章小结

第四章：扶针机器人的临床初步应用

第五章：结论和展望

第一节结论

第二节展望

参考文献

文献综述：影像学技术在植入式热消融术定位引导中的应用及进展

攻读学位期间发表论文

致谢