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即使是訓練最(zui)為有素的眼科手術醫生對視網(wang)膜 —— 人(ren)體(ti)中最(zui)小(xiao)、最(zui)脆弱(ruo)的部位之一(yi) —— 進行手術時，風險也極高。眼科手術醫生在處理這層厚(hou)度不足一(yi)毫米的細胞時，必須(xu)要考(kao)慮到患(huan)者的呼(hu)吸、打鼾、眼球運動，以及他們自(zi)己(ji)不自(zi)覺的手部震(zhen)顫。

這(zhe)就是為什么猶他大學約(yue)翰?A?莫蘭眼科(ke)中心和(he)約(yue)翰與瑪西婭?普萊(lai)斯(si)工程學院的研究人(ren)(ren)員合(he)作研發(fa)了(le)一(yi)種新型的機器(qi)人(ren)(ren)手(shou)術設備，旨(zhi)在賦予(yu)眼科(ke)手(shou)術醫生 “超人(ren)(ren)般” 的雙手(shou)。

一位戴著醫(yi)用口罩和頭(tou)盔的志愿者展示了一款眼科手(shou)術(shu)機器人。由(you)于(yu)該設備尚(shang)未(wei)獲批用于(yu)人體手(shou)術(shu)，測試時需要(yao)一名志愿者戴上特殊的護目鏡(jing)，這樣就能在他們(men)的真眼前(qian)方(fang)安裝一只動物眼睛。

這(zhe)款機(ji)器(qi)人極(ji)其(qi)精準，能(neng)(neng)夠做(zuo)出(chu)小(xiao)至一微米的(de)(de)(de)(de)(de)動作，比(bi)單(dan)個的(de)(de)(de)(de)(de)人體細胞還要小(xiao)。而且這(zhe)款機(ji)器(qi)人足夠小(xiao)巧，可以通(tong)過頭盔(kui)直接安裝在患者的(de)(de)(de)(de)(de)頭部(bu)。一旦安裝就位(wei)(wei)，患者頭部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)細微（有(you)時也并不細微）運動都(dou)能(neng)(neng)得到補(bu)償，從機(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)(de)(de)角度來看，眼(yan)球就會保持相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)(de)靜(jing)止狀態。機(ji)器(qi)人還會將眼(yan)科手(shou)(shou)術(shu)醫生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)動作縮小(xiao)，眼(yan)科手(shou)(shou)術(shu)醫生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)動作是通(tong)過一種名為觸(chu)覺接口的(de)(de)(de)(de)(de)手(shou)(shou)持機(ji)器(qi)人設(she)備來測量的(de)(de)(de)(de)(de)，這(zhe)樣(yang)就能(neng)(neng)適應眼(yan)睛內小(xiao)得多的(de)(de)(de)(de)(de)手(shou)(shou)術(shu)部(bu)位(wei)(wei)，同時也能(neng)(neng)補(bu)償手(shou)(shou)部(bu)震顫。

雖(sui)然(ran)該設備仍(reng)處于測試階段，但它旨在改善(shan)患者的(de)治(zhi)療(liao)效(xiao)果，并支持包括為遺傳性視(shi)網膜疾(ji)病進(jin)行(xing)基因治(zhi)療(liao)在內的(de)前(qian)沿手術。

研(yan)究人員使用摘除的豬(zhu)眼成功地對這款機器(qi)人進行了測試，并(bing)將研(yan)究結果發表在《科(ke)學(xue)?機器(qi)人學(xue)》雜志上。這項研(yan)究由(you)普萊斯(si)工程學(xue)院機械工程系教授(shou)杰克?阿(a)博(bo)特(te)以(yi)及莫蘭眼科(ke)中(zhong)心的視(shi)網膜(mo)專(zhuan)家保(bao)羅(luo)?S?伯恩斯(si)坦博(bo)士共同牽頭。共同作者包括(kuo)阿(a)博(bo)特(te)實驗室成員尼古拉(la)斯(si)?波塞利博(bo)士和扎卡里(li)?奧爾(er)(er)森(sen)、莫蘭眼科(ke)中(zhong)心的視(shi)網膜(mo)專(zhuan)家艾琳?黃博(bo)士，以(yi)及南(nan)加州大學(xue)凱克醫學(xue)院的亞倫?納(na)吉(ji)爾(er)(er)博(bo)士。

視網膜上分(fen)布著對光敏感的(de)視桿細胞和視錐細胞，它們是視覺形成的(de)基礎。幾種遺傳性疾病會導(dao)致這(zhe)些細胞無法(fa)正常形成，進而引(yin)發不同程度的(de)視力障礙，但新的(de)基因治(zhi)療技(ji)術有望(wang)扭(niu)轉這(zhe)些狀況(kuang)。

阿博特教(jiao)授表示：“視(shi)力(li)障礙的治(zhi)療方法正在迅(xun)速發(fa)展(zhan)。我們需要讓(rang)眼科手(shou)術醫生具備更強的能力(li)來跟上這(zhe)些發(fa)展(zhan)。”

例如，FDA批(pi)準的(de)(de)首個用于治療(liao)遺(yi)傳(chuan)性視(shi)網(wang)膜(mo)疾(ji)病的(de)(de)基因療(liao)法，就需要將(jiang)藥物(wu)注射(she)到視(shi)網(wang)膜(mo)和(he)另一(yi)層(ceng)被稱為視(shi)網(wang)膜(mo)色素(su)上(shang)皮(pi)的(de)(de)細(xi)胞之間(jian)(jian)的(de)(de)間(jian)(jian)隙中(zhong)。除了眼(yan)球運(yun)動和(he)手部震顫帶來的(de)(de)復雜情況外，這個視(shi)網(wang)膜(mo)下的(de)(de)目標區域小(xiao)得幾乎看不見(jian)；眼(yan)科手術醫生(sheng)必須將(jiang)藥物(wu)注射(she)到兩層(ceng)不到一(yi)毫米厚(hou)的(de)(de)細(xi)胞層(ceng)之間(jian)(jian)。

由于該設(she)備尚未獲批(pi)用于人(ren)體(ti)手術，測(ce)試時需要(yao)一名志愿者(zhe)戴上特殊的護目鏡(jing)，這(zhe)樣就能(neng)(neng)在他們的真眼前方安裝一只動物(wu)眼睛。這(zhe)使得研究(jiu)人(ren)員能(neng)(neng)夠在對動物(wu)組(zu)織進行手術操作的同時，測(ce)試機器人(ren)補償(chang)頭(tou)部運動和(he)糾正手部震顫的能(neng)(neng)力，且不會給志愿者(zhe)帶來任何風險(xian)。

實驗(yan)表(biao)明(ming)，使用這款手(shou)術機器人設(she)備的成(cheng)功率比一些(xie)研究(jiu)中記錄(lu)的手(shou)動操作成(cheng)功率更高。

艾琳?黃博士(shi)說：“這(zhe)(zhe)款機器(qi)人的(de)獨(du)特之處在于頭戴式設計，這(zhe)(zhe)或許能讓患者在靜(jing)脈注(zhu)(zhu)射鎮靜(jing)劑(ji)的(de)情況下接受(shou)視網膜下注(zhu)(zhu)射，而無需全身麻醉。靜(jing)脈注(zhu)(zhu)射鎮靜(jing)劑(ji)能讓患者恢(hui)復(fu)得更(geng)(geng)快，對一些患者來說也更(geng)(geng)安(an)(an)全。與手動注(zhu)(zhu)射相比，機器(qi)人或許還(huan)能更(geng)(geng)精確地輸(shu)送(song)基因治(zhi)療藥物，從而實現更(geng)(geng)具可(ke)重復(fu)性、更(geng)(geng)安(an)(an)全的(de)治(zhi)療。”

隨(sui)著這款機(ji)器人從實驗室走(zou)向手(shou)術室，它的(de)發展歷程將(jiang)因促成其誕(dan)生的(de)那種(zhong)跨學科合(he)作而(er)得到有力推(tui)動。

伯恩斯(si)坦說(shuo)：“猶(you)他大學(xue)(xue)的這(zhe)些跨學(xue)(xue)科合(he)作非常棒。當我(wo)有(you)了想(xiang)法，工(gong)程師、化學(xue)(xue)家、物理(li)學(xue)(xue)家們就(jiu)在幾個街區之外（隨(sui)時可以交流合(he)作）。”

以(yi)下分享該研(yan)究的主要內容：

引言

許多眼科(ke)(ke)領(ling)域新興的(de)(de)(de)治(zhi)療方案對眼科(ke)(ke)手(shou)術醫生來說實施起來頗具挑戰，因為這些操(cao)作已接近或(huo)超出了(le)人類運動(dong)和(he)感知(zhi)能(neng)力的(de)(de)(de)極限。例(li)如，FDA 和(he) EMA 批(pi)準的(de)(de)(de)用于(yu)治(zhi)療因 RPE65 基因突變導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)遺傳性視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)疾病患者的(de)(de)(de)基因療法 “Luxturna”，其預(yu)期的(de)(de)(de)給藥方式是(shi)通過(guo)經(jing)玻(bo)(bo)璃體(ti)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)下(xia)注(zhu)(zhu)射(she)。在經(jing)玻(bo)(bo)璃體(ti)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)下(xia)注(zhu)(zhu)射(she)過(guo)程中，眼科(ke)(ke)手(shou)術醫生先進行玻(bo)(bo)璃體(ti)切(qie)除術，通過(guo)睫狀體(ti)平(ping)坦部(bu)將注(zhu)(zhu)射(she)套管(guan)插入(ru)眼內，輕輕使(shi)套管(guan)與(yu)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)表面接觸，然后嘗試將預(yu)先設定體(ti)積的(de)(de)(de)治(zhi)療藥物注(zhu)(zhu)入(ru)光感受器與(yu)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)色素上(shang)(shang)皮（RPE）之間(jian)的(de)(de)(de)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)下(xia)間(jian)隙。注(zhu)(zhu)入(ru)的(de)(de)(de)液體(ti)使(shi)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)局部(bu)與(yu)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)色素上(shang)(shang)皮分離(li)；注(zhu)(zhu)入(ru)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)下(xia)液體(ti)后分離(li)的(de)(de)(de)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)被稱為液泡。要(yao)正(zheng)確放置套管(guan)以避免視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)傷(shang)，并實現注(zhu)(zhu)射(she)劑(ji)量（即注(zhu)(zhu)入(ru)藥物的(de)(de)(de)體(ti)積）的(de)(de)(de)可(ke)重復性是(shi)很有難(nan)度(du)(du)的(de)(de)(de)。視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)大(da)約厚(hou) 300 微(wei)(wei)米(mi)，據報道，眼科(ke)(ke)手(shou)術醫生手(shou)部(bu)震(zhen)顫的(de)(de)(de)峰峰值幅度(du)(du)和(he)均方根(gen)幅度(du)(du)分別為 108 微(wei)(wei)米(mi)和(he) 156 微(wei)(wei)米(mi)。此外，在手(shou)動(dong)靜態定位過(guo)程中觀察到了(le)大(da)約 250 微(wei)(wei)米(mi)的(de)(de)(de)微(wei)(wei)小(xiao)抖動(dong)。

視網膜(mo)下注(zhu)射可(ke)能(neng)(neng)會(hui)因(yin)(yin)眼(yan)(yan)球的(de)運動而變(bian)得復(fu)雜。患(huan)(huan)者(zhe)會(hui)接受神經阻(zu)滯(zhi)以(yi)(yi)使(shi)其眼(yan)(yan)球在眼(yan)(yan)眶內麻痹(bi)，但這(zhe)并(bing)不能(neng)(neng)減(jian)少眼(yan)(yan)眶本身(shen)的(de)運動。清(qing)醒鎮靜(jing)常(chang)用于(yu)(yu)眼(yan)(yan)科手(shou)(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)，它(ta)能(neng)(neng)讓患(huan)(huan)者(zhe)平靜(jing)且昏(hun)昏(hun)欲睡，但仍能(neng)(neng)自主(zhu)(zhu)呼吸(xi)并(bing)對(dui)周圍(wei)環境做出(chu)反應。在這(zhe)種(zhong)狀態下，頭部(bu)運動，進而導致(zhi)眼(yan)(yan)眶運動，是由(you)呼吸(xi)、說話、吞咽、打(da)鼾(han) [影(ying)響(xiang) 16% 的(de)患(huan)(huan)者(zhe)] 以(yi)(yi)及(ji)患(huan)(huan)者(zhe)的(de)其他自主(zhu)(zhu)和(he)非(fei)自主(zhu)(zhu)運動引起(qi)的(de)。由(you)于(yu)(yu)患(huan)(huan)者(zhe)頭部(bu)運動導致(zhi)的(de)手(shou)(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)器械與視網膜(mo)之間的(de)相(xiang)對(dui)位移幅度可(ke)達幾毫米，遠(yuan)遠(yuan)超過了(le)由(you)手(shou)(shou)(shou)(shou)部(bu)震(zhen)顫引起(qi)的(de)位移幅度。眼(yan)(yan)科手(shou)(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)醫生必(bi)須盡最大能(neng)(neng)力補償這(zhe)種(zhong)運動，以(yi)(yi)避(bi)免出(chu)現并(bing)發癥，但突(tu)然的(de)運動可(ke)能(neng)(neng)難(nan)以(yi)(yi)預(yu)測。目前，接受基因(yin)(yin)治療(liao)的(de)患(huan)(huan)者(zhe)通(tong)常(chang)會(hui)接受全(quan)身(shen)麻醉(zui)。全(quan)身(shen)麻醉(zui)可(ke)減(jian)少患(huan)(huan)者(zhe)的(de)運動，但也有其自身(shen)相(xiang)關的(de)風險。由(you)于(yu)(yu)存在這(zhe)些風險，對(dui)于(yu)(yu)其他類型的(de)視網膜(mo)手(shou)(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)，通(tong)常(chang)更(geng)傾向于(yu)(yu)選擇清(qing)醒鎮靜(jing)。

在注(zhu)(zhu)射過程中，注(zhu)(zhu)射套管相對于(yu)視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)，無論是(shi)由于(yu)眼科(ke)(ke)手(shou)術(shu)醫(yi)生手(shou)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意外運(yun)(yun)動(dong)還是(shi)患(huan)者頭部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)，都可能導致視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)損(sun)傷(shang)，如視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)撕裂，或者使(shi)注(zhu)(zhu)入治療藥物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)切(qie)開部位擴大(da)，這可能會增加藥物(wu)(wu)回流(liu)到玻璃(li)體腔(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況。治療藥物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回流(liu)會導致炎癥，以及實際注(zhu)(zhu)入視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)下(xia)(xia)間隙的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藥物(wu)(wu)體積(ji)與預期體積(ji)之間出現差(cha)異。許等人(ren)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一項研究表(biao)明，注(zhu)(zhu)入視(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)下(xia)(xia)間隙的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液體體積(ji)平均僅(jin)為目標體積(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 39.6%，而且眼科(ke)(ke)手(shou)術(shu)醫(yi)生總是(shi)低估了(le)藥物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)泄漏(lou)量。

通過顯微(wei)鏡觀察(cha)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)時(shi)，深(shen)度(du)(du)感知(zhi)能力有限(xian)，這(zhe)使(shi)得很(hen)難(nan)(nan)確定(ding)套管(guan)(guan)何時(shi)處于能使(shi)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)下(xia)形成液泡(pao)的(de)(de)(de)(de)理想(xiang)深(shen)度(du)(du)。套管(guan)(guan)對(dui)視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)壓痕(hen)不足或刺入深(shen)度(du)(du)不夠，可能導致(zhi)藥(yao)物注入玻(bo)璃體腔(qiang)、視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)內(nei)積液或視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)劈裂，而(er)(er)壓痕(hen)過大則可能導致(zhi)出(chu)血、視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)色素(su)上(shang)皮受損，或者(zhe)藥(yao)物注入視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)色素(su)上(shang)皮下(xia)間隙。鑒于估(gu)計(ji)套管(guan)(guan)深(shen)度(du)(du)存(cun)在困難(nan)(nan)，一(yi)種形成液泡(pao)的(de)(de)(de)(de)臨床方法(fa)是在套管(guan)(guan)接(jie)觸視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)之(zhi)前就開始注射藥(yao)物。然(ran)后眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)醫生(sheng)將套管(guan)(guan)向視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)靠近，直到他(ta)們(men)從視(shi)(shi)覺上(shang)觀察(cha)到液泡(pao)開始形成。然(ran)而(er)(er)，這(zhe)會導致(zhi)治(zhi)療藥(yao)物浪費到玻(bo)璃體腔(qiang)中(zhong)，并(bing)帶來(lai)上(shang)述相關問題(ti)。術(shu)(shu)(shu)中(zhong)光學相干斷層掃描（OCT）可在顯微(wei)鏡的(de)(de)(de)(de)正視(shi)(shi)圖旁提(ti)供視(shi)(shi)網(wang)(wang)(wang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)橫截(jie)面圖像，以(yi)便眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)醫生(sheng)估(gu)計(ji)套管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)插入深(shen)度(du)(du)。然(ran)而(er)(er)，眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)醫生(sheng)仍然(ran)很(hen)難(nan)(nan)綜合來(lai)自(zi) OCT 和顯微(wei)鏡的(de)(de)(de)(de)視(shi)(shi)覺信息，而(er)(er)且他(ta)們(men)必(bi)須在同(tong)時(shi)保(bao)持套管(guan)(guan)相對(dui)于運動眼(yan)球的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)做到這(zhe)一(yi)點。

最(zui)近的(de)(de)(de)(de)研究表明，降(jiang)低(di)(di)由注(zhu)射(she)壓力(li)決定的(de)(de)(de)(de)注(zhu)射(she)藥物的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速可(ke)能(neng)更(geng)安(an)全，并能(neng)使形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)泡體(ti)積更(geng)一(yi)致。為了(le)評估流(liu)(liu)(liu)速對視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)色素(su)上皮及周圍組織的(de)(de)(de)(de)影響，斯克魯格(ge)斯等人(ren)(ren)將(jiang)流(liu)(liu)(liu)速 “快” 的(de)(de)(de)(de) 1.8 毫(hao)升 / 分(fen)鐘和(he)(he)流(liu)(liu)(liu)速 “慢” 的(de)(de)(de)(de) 0.18 毫(hao)升 / 分(fen)鐘與(yu)(yu)未進行(xing)注(zhu)射(she)的(de)(de)(de)(de)眼球(qiu)進行(xing)了(le)對比，發(fa)現 1.8 毫(hao)升 / 分(fen)鐘的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)與(yu)(yu)未注(zhu)射(she)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)之間在(zai)視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)色素(su)上皮基(ji)因表達(da)上存(cun)在(zai)顯著差異，但他們(men)發(fa)現 0.18 毫(hao)升 / 分(fen)鐘的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)與(yu)(yu)未注(zhu)射(she)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)之間沒(mei)有(you)顯著差異。高橋等人(ren)(ren)評估了(le)注(zhu)射(she)壓力(li)對猴子視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)損(sun)傷的(de)(de)(de)(de)影響，發(fa)現視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)損(sun)傷隨著注(zhu)射(she)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而加重；他們(men)得出(chu)結(jie)論，視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)下(xia)注(zhu)射(she)壓力(li)應(ying)盡可(ke)能(neng)低(di)(di)，以將(jiang)損(sun)傷降(jiang)至最(zui)低(di)(di)。斯克魯格(ge)斯等人(ren)(ren)進行(xing)了(le)一(yi)項(xiang)人(ren)(ren)體(ti)研究，患者接受(shou)了(le)基(ji)因治療，研究發(fa)現低(di)(di)注(zhu)射(she)壓力(li)與(yu)(yu)較長(chang)的(de)(de)(de)(de)注(zhu)射(she)持(chi)續時(shi)間相關，并且(qie)存(cun)在(zai)啟動(dong)和(he)(he)擴展液(ye)(ye)泡必(bi)須(xu)超過的(de)(de)(de)(de)最(zui)低(di)(di)壓力(li)。拉達(da)等人(ren)(ren)發(fa)現，在(zai)液(ye)(ye)泡形成(cheng)后取出(chu)套管時(shi)，會有(you)藥物從視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)切開處回(hui)(hui)流(liu)(liu)(liu)；他們(men)指(zhi)出(chu)，回(hui)(hui)流(liu)(liu)(liu)是(shi)由于(yu)液(ye)(ye)泡內的(de)(de)(de)(de)張力(li)引起的(de)(de)(de)(de)，并且(qie)通過延長(chang)套管在(zai)視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)下(xia)間隙(xi)的(de)(de)(de)(de)放置(zhi)(zhi)時(shi)間可(ke)以減(jian)少這種回(hui)(hui)流(liu)(liu)(liu)。有(you)人(ren)(ren)建議，將(jiang)套管在(zai)視(shi)(shi)網(wang)膜(mo)(mo)(mo)下(xia)間隙(xi)的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)保持(chi)長(chang)達(da) 15 至 20 分(fen)鐘甚至可(ke)能(neng)是(shi)理想的(de)(de)(de)(de)做法。

人(ren)們已經(jing)(jing)提(ti)出了多種機器(qi)(qi)(qi)人(ren)系統來(lai)改(gai)進視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)手術(shu)，包(bao)(bao)括視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)下注(zhu)射。本研(yan)究者(zhe)重點關(guan)注(zhu)經(jing)(jing)玻璃體途(tu)徑的(de)(de)(de)視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)下注(zhu)射，這是(shi)最常用(yong)的(de)(de)(de)方(fang)法，盡管(guan)(guan)(guan)其他途(tu)徑也(ye)是(shi)可(ke)行的(de)(de)(de)。機器(qi)(qi)(qi)人(ren)輔(fu)助可(ke)能使眼科手術(shu)醫生能夠(gou)將(jiang)套(tao)管(guan)(guan)(guan)長時間(jian)(jian)保持(chi)在(zai)視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)下間(jian)(jian)隙的(de)(de)(de)位置，這將(jiang)使得能夠(gou)以(yi)較(jiao)低的(de)(de)(de)流速進行注(zhu)射。機器(qi)(qi)(qi)人(ren)輔(fu)助還可(ke)以(yi)減(jian)少眼科手術(shu)醫生為保持(chi)套(tao)管(guan)(guan)(guan)位置所(suo)需的(de)(de)(de)注(zhu)意(yi)力，這樣他們就可(ke)以(yi)在(zai)顯微鏡的(de)(de)(de)正視圖和 OCT 橫截(jie)面圖像之間(jian)(jian)切換注(zhu)意(yi)力，從而更好地估計(ji)套(tao)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)深度。在(zai)實現更具可(ke)重復性(xing)的(de)(de)(de)視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)下注(zhu)射方(fang)面已經(jing)(jing)取得了一些有價值的(de)(de)(de)成果，包(bao)(bao)括估計(ji)注(zhu)射套(tao)管(guan)(guan)(guan)插入深度的(de)(de)(de)方(fang)法以(yi)及將(jiang)套(tao)管(guan)(guan)(guan)自動放置在(zai)視網膜(mo)(mo)(mo)(mo)所(suo)需深度的(de)(de)(de)方(fang)法。

然而(er)，任(ren)何機器人(ren)(ren)系統(tong)都必須應對上(shang)述眼(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)。一(yi)些研究(jiu)小(xiao)組(zu)已(yi)經報(bao)道了(le)(le)在靜止的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離體(ti)眼(yan)球(qiu)或靜止的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)(ren)工(gong)眼(yan)球(qiu)上(shang)進行機器人(ren)(ren)輔助(zhu)(zhu)視網(wang)膜(mo)(mo)下注(zhu)(zhu)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。其中(zhong)(zhong)一(yi)些小(xiao)組(zu)取(qu)得了(le)(le)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)功率，但(dan)尚不清(qing)楚如果(guo)考慮(lv)頭部運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素，他(ta)們能(neng)達到怎樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)功率。只有使(shi)用 PRECEYES 手術(shu)系統(tong)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)內研究(jiu)捕捉(zhuo)到了(le)(le)患者在視網(wang)膜(mo)(mo)下注(zhu)(zhu)射(she)過(guo)程中(zhong)(zhong)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，該(gai)研究(jiu)比(bi)較(jiao)了(le)(le)視網(wang)膜(mo)(mo)切開的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)次數(shu)、注(zhu)(zhu)入液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)積(ji)、液(ye)體(ti)輸(shu)送的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)持續時(shi)間(jian)、手術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)時(shi)長、微創(chuang)傷事(shi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)量（即(ji)意(yi)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)視網(wang)膜(mo)(mo)接觸和視網(wang)膜(mo)(mo)微出血）以及機器人(ren)(ren)輔助(zhu)(zhu)方(fang)法(fa)和手動(dong)(dong)方(fang)法(fa)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)術(shu)后(hou)視力。盡管他(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)令人(ren)(ren)鼓(gu)舞(wu)，但(dan)他(ta)們表示沒(mei)有觀(guan)察到機器人(ren)(ren)輔助(zhu)(zhu)相對于(yu)手動(dong)(dong)操作結(jie)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優越性。此外，他(ta)們描述了(le)(le)在一(yi)名患者身上(shang)由(you)于(yu)頭部漂移而(er)難以啟動(dong)(dong)視網(wang)膜(mo)(mo)下注(zhu)(zhu)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況。

人(ren)們已經(jing)提出了多種方(fang)法來被(bei)動(dong)(dong)(dong)地減(jian)少(shao)(shao)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)器(qi)械與視網(wang)膜(mo)之間不(bu)(bu)必要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)，目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)實現機(ji)(ji)器(qi)人(ren)輔助所承諾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超越人(ren)類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)精度(du)。目前機(ji)(ji)器(qi)人(ren)輔助視網(wang)膜(mo)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準做法是(shi)將(jiang)(jiang)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)(bu)固(gu)(gu)定(ding)(ding)在(zai)(zai)(zai)擔架(jia)枕頭(tou)上，這對(dui)于(yu)(yu)減(jian)少(shao)(shao)頭(tou)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅(fu)(fu)漂移是(shi)有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)減(jian)少(shao)(shao)呼(hu)吸(xi)周(zhou)期內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)方(fang)面(mian)(mian)效果并(bing)不(bu)(bu)特別明顯。在(zai)(zai)(zai)以(yi)(yi)往(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)中發現，即(ji)使頭(tou)部(bu)(bu)被(bei)固(gu)(gu)定(ding)(ding)，在(zai)(zai)(zai)輕柔呼(hu)吸(xi)時(shi)，眼(yan)(yan)(yan)眶相對(dui)于(yu)(yu)固(gu)(gu)定(ding)(ding)框架(jia)在(zai)(zai)(zai)呼(hu)吸(xi)周(zhou)期內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位移估計約為 2 毫米(mi)(mi)，在(zai)(zai)(zai)類(lei)似(si)(si)打鼾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)時(shi)為 5 毫米(mi)(mi)。除(chu)了簡單地將(jiang)(jiang)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)(bu)固(gu)(gu)定(ding)(ding)在(zai)(zai)(zai)擔架(jia)枕頭(tou)上之外，主(zhu)要有(you)三(san)種方(fang)法：固(gu)(gu)定(ding)(ding)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)(bu)、固(gu)(gu)定(ding)(ding)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)，或(huo)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)將(jiang)(jiang)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)安(an)裝在(zai)(zai)(zai)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)(bu)。試(shi)圖以(yi)(yi)非侵(qin)入(ru)性(xing)方(fang)式(shi)(shi)固(gu)(gu)定(ding)(ding)（患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)頭(tou)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)），由于(yu)(yu)顱(lu)骨周(zhou)圍軟(ruan)(ruan)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)順(shun)(shun)應性(xing)，患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)身體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)仍(reng)可(ke)能(neng)轉化為眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)、眼(yan)(yan)(yan)眶和(he)視網(wang)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。試(shi)圖以(yi)(yi)非侵(qin)入(ru)性(xing)方(fang)式(shi)(shi)固(gu)(gu)定(ding)(ding)（患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前部(bu)(bu)），由于(yu)(yu)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)軟(ruan)(ruan)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)順(shun)(shun)應性(xing)，仍(reng)可(ke)能(neng)導致(zhi)視網(wang)膜(mo)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。通(tong)過上頜以(yi)(yi)非侵(qin)入(ru)性(xing)方(fang)式(shi)(shi)將(jiang)(jiang)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)牢固(gu)(gu)地安(an)裝在(zai)(zai)(zai)顱(lu)骨上，似(si)(si)乎不(bu)(bu)太實際(ji)(ji)，除(chu)非手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)能(neng)夠做得非常輕。出于(yu)(yu)這些原因，我(wo)們選擇通(tong)過定(ding)(ding)制貼合(he)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)頭(tou)部(bu)(bu)輪廓的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)罩(zhao)或(huo)頭(tou)盔式(shi)(shi)裝置將(jiang)(jiang)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)安(an)裝在(zai)(zai)(zai)頭(tou)部(bu)(bu)。假設這樣做的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好處是(shi)，由于(yu)(yu)不(bu)(bu)試(shi)圖固(gu)(gu)定(ding)(ding)患(huan)(huan)(huan)(huan)者(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)(bu)或(huo)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)，導致(zhi)軟(ruan)(ruan)組織(zhi)變(bian)形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)往(wang)(wang)往(wang)(wang)會保持較小。我(wo)們最近測量(liang)發現，與使用頭(tou)部(bu)(bu)固(gu)(gu)定(ding)(ding)帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)枕頭(tou)支(zhi)撐(cheng)相比，呼(hu)吸(xi)周(zhou)期內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)減(jian)少(shao)(shao)了一個數量(liang)級(ji)，同時(shi)還消除(chu)了大(da)幅(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)；值得注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，該(gai)裝置并(bing)不(bu)(bu)能(neng)減(jian)少(shao)(shao)頭(tou)部(bu)(bu)本身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。盡(jin)管相對(dui)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)少(shao)(shao)證明了頭(tou)戴(dai)式(shi)(shi)裝置概念(nian)在(zai)(zai)(zai)提高手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)性(xing)能(neng)方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潛力(li)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)我(wo)們之前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)中中使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)不(bu)(bu)是(shi)主(zhu)動(dong)(dong)(dong)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，也沒有(you)用于(yu)(yu)執行任(ren)何實際(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)手(shou)(shou)(shou)術(shu)(shu)任(ren)務。

在(zai)這(zhe)項(xiang)研究中(zhong)(zhong)，使(shi)用了(le)(le)我(wo)們以(yi)前(qian)的研究中(zhong)(zhong)提出的兩種頭(tou)戴(dai)(dai)式(shi)設計(ji)概念之一(yi)來(lai)證明(ming)，即使(shi)存在(zai)頭(tou)部運動，頭(tou)戴(dai)(dai)式(shi)高精(jing)度手術(shu)機(ji)器人(ren)(ren)也是一(yi)種可行(xing)(xing)(xing)的技術(shu)，它能(neng)夠使(shi)用緩慢(man)的注(zhu)射流速(su)持續啟動視網膜下注(zhu)射并擴展所(suo)形成的液泡(pao)。我(wo)們對(dui)(dui)(dui)以(yi)往研究中(zhong)(zhong)的手術(shu)機(ji)器人(ren)(ren)進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)改進，它是迄今(jin)為止(zhi)開發的最(zui)小、最(zui)輕且(qie)最(zui)精(jing)確的視網膜手術(shu)機(ji)器人(ren)(ren)之一(yi)；硬件(jian)(jian)方(fang)面的改進使(shi)得能(neng)夠使(shi)用臨(lin)床(chuang)套管，并改善(shan)了(le)(le)經玻璃(li)體途徑的運動學條件(jian)(jian)，軟(ruan)件(jian)(jian)方(fang)面的改進實現了(le)(le)虛擬(ni)夾(jia)具，以(yi)便在(zai)遠程操(cao)作過(guo)程中(zhong)(zhong)為用戶提供幫助，并能(neng)夠驅動臨(lin)床(chuang)套管。我(wo)們還對(dui)(dui)(dui)護目(mu)鏡進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)改進，使(shi)其能(neng)夠將摘(zhai)除(chu)的眼球直接安裝(zhuang)在(zai)健康(kang)人(ren)(ren)類志愿者的眼睛(jing)前(qian)方(fang)，這(zhe)產生了(le)(le)一(yi)種新型的離體與原位(wei)相(xiang)結合(he)的混合(he)研究方(fang)式(shi)，通過(guo)這(zhe)種方(fang)式(shi)，能(neng)夠在(zai)對(dui)(dui)(dui)動物組(zu)織進行(xing)(xing)(xing)手術(shu)操(cao)作的同時(shi)，捕(bu)捉活人(ren)(ren)頭(tou)部的運動和(he)軟(ruan)組(zu)織效應，這(zhe)對(dui)(dui)(dui)于(yu)評估(gu)該頭(tou)戴(dai)(dai)式(shi)裝(zhuang)置至(zhi)關重要。

結果

離體與原位混合研究的實(shi)驗裝置

圖 1 展示了本研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。使(shi)(shi)用(yong)了（40）中(zhong)描(miao)述(shu)頭(tou)戴式裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，該裝(zhuang)置(zhi)(zhi)是對一(yi)種商用(yong)放射(she)(she)治療(liao)固定(ding)(ding)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)良，用(yong)于以(yi)非侵入性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式將改(gai)良版機(ji)器(qi)人(ren)安(an)裝(zhuang)到(dao)志愿者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)。頭(tou)戴式裝(zhuang)置(zhi)(zhi)用(yong)于減少(shao)機(ji)器(qi)人(ren)與頭(tou)部(bu)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對運動(dong)。這個重量輕（0.8 千克）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)人(ren)采(cai)用(yong)壓電(dian)粘滑(hua)致動(dong)器(qi)，其器(qi)械(xie)定(ding)(ding)位精度(du)優于 1 微米。對機(ji)器(qi)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬件(jian)進(jin)行(xing)了改(gai)良，以(yi)便(bian)能(neng)(neng)夠(gou)安(an)裝(zhuang)和驅動(dong)可伸縮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視網(wang)膜(mo)下注(zhu)射(she)(she)套管(guan)。使(shi)(shi)用(yong)版眼球(qiu)(qiu)安(an)裝(zhuang)護(hu)目(mu)(mu)(mu)鏡(jing)(jing)，將一(yi)只(zhi)離體的(de)(de)(de)(de)(de)(de) “開放式” 豬眼（即去除(chu)了前部(bu)；眼球(qiu)(qiu)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳細信息見(jian) “材料與方法” 部(bu)分）安(an)裝(zhuang)到(dao)志愿者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)。由于安(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼眶(kuang)會隨著志愿者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼眶(kuang)一(yi)起運動(dong)，所以(yi)這種護(hu)目(mu)(mu)(mu)鏡(jing)(jing)能(neng)(neng)夠(gou)模(mo)擬患者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頭(tou)部(bu)運動(dong)。眼球(qiu)(qiu)安(an)裝(zhuang)護(hu)目(mu)(mu)(mu)鏡(jing)(jing)還允許(xu)安(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)眼球(qiu)(qiu)因(yin)手術器(qi)械(xie)對鞏膜(mo)套針套管(guan)施加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)和力(li)矩而轉(zhuan)動(dong)，其轉(zhuan)動(dong)剛(gang)度(du)與麻醉患者(zhe)(zhe)眼球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動(dong)剛(gang)度(du)相匹(pi)配(pei)。使(shi)(shi)用(yong) “幻(huan)影全能(neng)(neng)型” 觸覺設備（圖中(zhong)未顯示）對機(ji)器(qi)人(ren)進(jin)行(xing)遠程操作，使(shi)(shi)視網(wang)膜(mo)下注(zhu)射(she)(she)套管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尖端(duan)與視網(wang)膜(mo)接(jie)觸，并用(yong)一(yi)個定(ding)(ding)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)注(zhu)射(she)(she)泵以(yi)恒定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)速將生(sheng)理鹽水注(zhu)入視網(wang)膜(mo)下間隙。使(shi)(shi)用(yong)壓力(li)傳感器(qi)記錄注(zhu)射(she)(she)泵出口處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)注(zhu)射(she)(she)壓力(li)。一(yi)臺海德堡譜(pu)域光(guang)學(xue)相干斷層(ceng)掃(sao)描(miao)（Spectralis OCT）系統通(tong)過紅(hong)外（IR）反射(she)(she)成(cheng)像提供(gong)視網(wang)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)正面視圖，并通(tong)過光(guang)學(xue)相干斷層(ceng)掃(sao)描(miao)提供(gong)視網(wang)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)橫(heng)截(jie)面視圖，這使(shi)(shi)我們能(neng)(neng)夠(gou)在開始注(zhu)射(she)(she)前確(que)認套管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)，確(que)認液(ye)體被注(zhu)入到(dao)了視網(wang)膜(mo)下間隙，并觀察液(ye)泡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小。

圖 1. 視網(wang)膜下(xia)注(zhu)射(she)實驗裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。在(zai)離體眼球(qiu)上(shang)(shang)進行視網(wang)膜下(xia)注(zhu)射(she)，所使用的(de)遠程操(cao)控機(ji)器人(ren)被安裝(zhuang)在(zai)一名仰臥于眼科手術(shu)擔(dan)架上(shang)(shang)的(de)志愿(yuan)者頭部(bu)(bu)。頭戴(dai)式裝(zhuang)置(zhi)(zhi)被動地(di)減少(shao)了機(ji)器人(ren)與(yu)志愿(yuan)者頭部(bu)(bu)之間(jian)的(de)相(xiang)對(dui)(dui)運動。用于固(gu)定離體豬眼的(de)眼部(bu)(bu)安裝(zhuang)護目鏡，將豬眼的(de)運動與(yu)志愿(yuan)者眼眶(kuang)的(de)運動聯系起來，這樣就能(neng)在(zai)不危及(ji)志愿(yuan)者眼睛的(de)情(qing)況下(xia)，將頭部(bu)(bu)和眼球(qiu)的(de)運動納入(ru)考慮(lv)因素(su)。光(guang)學(xue)相(xiang)干斷層掃(sao)描（OCT）成像技術(shu)被用于觀察注(zhu)射(she)套(tao)管相(xiang)對(dui)(dui)于視網(wang)膜的(de)位(wei)置(zhi)(zhi)。為(wei)使畫(hua)面(mian)清晰，注(zhu)射(she)泵所放置(zhi)(zhi)的(de)桌子以及(ji)圖中的(de)其他背景元素(su)已被移除。

圖 2. 為實現視(shi)網膜下注(zhu)(zhu)射(she)對(dui)機(ji)器(qi)人所做的(de)(de)(de)(de)改(gai)進(jin)。（A）（47）中(zhong)描述的(de)(de)(de)(de)原始機(ji)器(qi)人。（B）45 度角的(de)(de)(de)(de)部件(jian)(jian)，用(yong)于改(gai)善經玻璃體途徑的(de)(de)(de)(de)運動學條件(jian)(jian)。（C）用(yong)于可伸縮套(tao)(tao)管滑塊的(de)(de)(de)(de)磁(ci)性(xing)連接件(jian)(jian)，以及(ji)嵌入了磁(ci)鐵的(de)(de)(de)(de)磁(ci)性(xing)器(qi)械(xie)夾(jia)(jia)持器(qi)夾(jia)(jia)片部件(jian)(jian)。（D）磁(ci)性(xing)器(qi)械(xie)夾(jia)(jia)持器(qi)的(de)(de)(de)(de)部件(jian)(jian)，通過旋(xuan)(xuan)入嵌入磁(ci)鐵的(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)片將(jiang)器(qi)械(xie)固定(ding)到位。（E）用(yong)于磁(ci)性(xing)固定(ding)視(shi)網膜下注(zhu)(zhu)射(she)套(tao)(tao)管的(de)(de)(de)(de) 3D 打印部件(jian)(jian)。齒(chi)輪齒(chi)條機(ji)構使機(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)轉致動器(qi)能夠驅動可伸縮套(tao)(tao)管滑塊。（F）完(wan)全組裝好的(de)(de)(de)(de)改(gai)進(jin)版機(ji)器(qi)人。

圖 3. 改(gai)良(liang)后的眼(yan)部(bu)(bu)安(an)裝護目鏡。一個(ge)嵌入了套針套管的人工(gong)前鞏膜被安(an)裝到了眼(yan)部(bu)(bu)安(an)裝護目鏡的杯狀部(bu)(bu)件上(shang)。這(zhe)一改(gai)良(liang)使得(de)我們(men)實(shi)驗中所使用的 “開放式” 眼(yan)球能(neng)夠(gou)因器械施加在(zai)套針套管上(shang)的力和力矩(ju)而轉(zhuan)動。

圖 4. 視網(wang)(wang)膜下注射(she)過(guo)程中拍攝的(de)(de)紅(hong)外反(fan)射(she)（左）和光(guang)學(xue)相(xiang)干斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)（OCT，右）圖像。（A）在(zai)(zai)即將啟(qi)動(dong)注射(she)泵之前(qian)，套管完全壓(ya)入(ru)視網(wang)(wang)膜。（B）在(zai)(zai)紅(hong)外反(fan)射(she)成(cheng)像和光(guang)學(xue)相(xiang)干斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)成(cheng)像下，可以看到液(ye)泡(pao)開始形成(cheng)并擴張(zhang)。光(guang)學(xue)相(xiang)干斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)的(de)(de)穿透深度不足以捕捉到完全形成(cheng)的(de)(de)液(ye)泡(pao)的(de)(de)完整(zheng)高(gao)度。由于鏡面反(fan)射(she)偽像，光(guang)學(xue)相(xiang)干斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)圖像中液(ye)泡(pao)的(de)(de)輪廓(kuo)看起來是(shi)上下顛倒的(de)(de)。請注意，紅(hong)外反(fan)射(she)圖像中的(de)(de)亮區僅(jin)僅(jin)是(shi)反(fan)射(she)光(guang)。

討論

我們的(de)研究結(jie)果(guo)(guo)表明，即使患(huan)者在接受眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)時會出(chu)現常(chang)見的(de)自然(ran)運動(dong)(dong)，將質量輕、精度高(gao)(gao)的(de)遠(yuan)程操控手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)機器人(ren)(ren)頭戴式佩(pei)戴，仍能夠使視網膜(mo)下(xia)形(xing)成液泡的(de)成功(gong)率達到較(jiao)高(gao)(gao)水平。我們將自己的(de)研究結(jie)果(guo)(guo)與(yu)文獻(xian)中(zhong)報道的(de)眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)醫(yi)生在靜(jing)(jing)止眼(yan)球上(shang)(shang)形(xing)成液泡的(de)結(jie)果(guo)(guo)進(jin)行了比(bi)較(jiao)。鑒(jian)于在運動(dong)(dong)眼(yan)球上(shang)(shang)進(jin)行手(shou)動(dong)(dong)注射(she)(she)顯然(ran)比(bi)在靜(jing)(jing)止眼(yan)球上(shang)(shang)進(jin)行手(shou)動(dong)(dong)注射(she)(she)更困(kun)難，我們預計(ji)眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)醫(yi)生在處理運動(dong)(dong)的(de)離(li)體眼(yan)球時（文獻(xian)中(zhong)尚無此類結(jie)果(guo)(guo)）得到的(de)結(jie)果(guo)(guo)會更差。然(ran)而(er)，目(mu)前人(ren)(ren)們對這種難度差異(yi)的(de)理解還很有限。在手(shou)動(dong)(dong)手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)過程中(zhong)，眼(yan)科手(shou)術(shu)(shu)(shu)(shu)醫(yi)生常(chang)常(chang)會將手(shou)直接放在患(huan)者頭部，這有助于減少(shao)手(shou)部震顫，并使手(shou)部運動(dong)(dong)與(yu)患(huan)者頭部

運(yun)動相耦合，這與頭戴式佩戴機器(qi)人(ren)(ren)實現的耦合效果(guo)類似(si)；這表明，體(ti)內手(shou)動注射和體(ti)外手(shou)動注射之間的差異可能并(bing)不像(xiang)人(ren)(ren)們想象的那么大。

在(zai)(zai)以(yi)前(qian)的(de)(de)研究中介紹了(le)(le)一種臨床(chuang)工(gong)作(zuo)流程，描述(shu)了(le)(le)如何通過覆蓋在(zai)(zai)患者身上(shang)的(de)(de)無菌(jun)(jun)單，將機(ji)(ji)器(qi)人(ren)與(yu)頭戴式裝置進行(xing)磁(ci)性連(lian)(lian)接(jie)。像(xiang)我(wo)(wo)們所使用的(de)(de)這種小型(xing)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)是有可(ke)(ke)能(neng)通過氣體或高壓滅菌(jun)(jun)器(qi)進行(xing)消(xiao)毒(du)的(de)(de)；我(wo)(wo)們機(ji)(ji)器(qi)人(ren)的(de)(de)致(zhi)動器(qi)制造(zao)商(shang)(shang)（德(de)國斯瑪特公司(si)，SmarAct GmbH）就生產可(ke)(ke)高壓滅菌(jun)(jun)的(de)(de)版(ban)本。此(ci)外，磁(ci)性套(tao)管(guan)連(lian)(lian)接(jie)件能(neng)夠在(zai)(zai)安裝套(tao)管(guan)之(zhi)前(qian)，先將無菌(jun)(jun)單覆蓋在(zai)(zai)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)上(shang)。我(wo)(wo)們為商(shang)(shang)用套(tao)管(guan)制作(zuo)了(le)(le)一個定制的(de)(de)售后磁(ci)性連(lian)(lian)接(jie)部件，但未來，此(ci)類部件或許可(ke)(ke)以(yi)直接(jie)集成到商(shang)(shang)用設備中。

需(xu)要注(zhu)意(yi)的(de)是，不同研究(jiu)小組(zu)在進行視(shi)網(wang)膜下注(zhu)射實驗(yan)時(shi)，組(zu)織(zhi)制備方法(fa)存在差異。例(li)如，有(you)些小組(zu)使(shi)用的(de)是眼壓受到調(diao)控(kong)的(de)完整眼球。我們實驗(yan)中(zhong)所使(shi)用的(de) “開放式” 眼球的(de)視(shi)網(wang)膜所受壓力會(hui)更低，這(zhe)可能會(hui)降低形(xing)成(cheng)液泡所需(xu)的(de)注(zhu)射壓力。然而，目前尚不清(qing)楚這(zhe)是否會(hui)使(shi)成(cheng)功形(xing)成(cheng)液泡變得更容易，特別是考(kao)慮到我們的(de)系統能夠輕松進行輕微的(de)垂直調(diao)整，以(yi)確保套管(guan)與視(shi)網(wang)膜之(zhi)間(jian)實現良好的(de)密封。

不(bu)同研究小(xiao)組的(de)(de)(de)(de)(de)手術(shu)技術(shu)也存在差異。有些小(xiao)組描述(shu)了穿(chuan)(chuan)透(tou)視網膜的(de)(de)(de)(de)(de)操作，并(bing)且(qie)(qie)各小(xiao)組所(suo)(suo)使用的(de)(de)(de)(de)(de)套(tao)(tao)管(guan)，有的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)金屬材質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)，有的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)聚合物尖(jian)端的(de)(de)(de)(de)(de)，而且(qie)(qie)套(tao)(tao)管(guan)尖(jian)端可能是(shi)有斜面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)，也可能是(shi)無(wu)(wu)斜面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)。我(wo)們使用的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)尖(jian)端為無(wu)(wu)斜面(mian)聚合物的(de)(de)(de)(de)(de)套(tao)(tao)管(guan)，對視網膜進(jin)行壓痕處(chu)理，而不(bu)是(shi)穿(chuan)(chuan)透(tou)。這些選擇或許對我(wo)們獲得較高的(de)(de)(de)(de)(de)成功(gong)率有所(suo)(suo)幫助(zhu)(zhu)。值得一提的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，在之(zhi)前(qian)所(suo)(suo)有關于機(ji)器(qi)人(ren)輔助(zhu)(zhu)視網膜下注射的(de)(de)(de)(de)(de)研究中，套(tao)(tao)管(guan)和手術(shu)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)與(yu)機(ji)器(qi)人(ren)系統的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)相互交織在一起(qi)。

目前視網(wang)膜下注射(she)術(shu)中成(cheng)(cheng)像的(de)先進解決(jue)方案是術(shu)中光(guang)學相干斷層(ceng)掃描(miao)（OCT），它用 OCT 圖像來補充立體手(shou)術(shu)顯(xian)微鏡(jing)圖像。然而，我們沒有可(ke)用于動物組織的(de)此(ci)類系(xi)統。我們使用僅提(ti)供單眼正面視圖的(de) OCT 系(xi)統就能(neng)夠實現較高的(de)成(cheng)(cheng)功率，這(zhe)或許進一步證明了頭戴式(shi)佩戴方式(shi)的(de)優勢。

如(ru)果有(you)需要，將頭(tou)戴式(shi)佩(pei)(pei)戴方(fang)(fang)(fang)式(shi)與(yu)其(qi)(qi)他(ta)補(bu)償方(fang)(fang)(fang)法結合(he)使(shi)用，比如(ru)將眼球相對(dui)于(yu)機器人(ren)固定，或者采用主動(dong)反饋(kui)控制，很可能(neng)會進一步減少套(tao)管與(yu)視網膜之間(jian)的(de)(de)相對(dui)運(yun)動(dong)；由于(yu)頭(tou)戴式(shi)佩(pei)(pei)戴方(fang)(fang)(fang)式(shi)可大幅減少機器人(ren)與(yu)頭(tou)部之間(jian)的(de)(de)相對(dui)運(yun)動(dong)，因此(ci)結合(he)使(shi)用頭(tou)戴式(shi)佩(pei)(pei)戴方(fang)(fang)(fang)式(shi)與(yu)其(qi)(qi)他(ta)方(fang)(fang)(fang)法，會使(shi)補(bu)償剩(sheng)余的(de)(de)相對(dui)運(yun)動(dong)變得更加容易。對(dui)于(yu)那些(xie)因神(shen)經阻滯不完全(quan)導致(zhi)眼球仍有(you)殘余運(yun)動(dong)的(de)(de)情況，這些(xie)其(qi)(qi)他(ta)方(fang)(fang)(fang)法可能(neng)也是必要的(de)(de)。

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