达芬奇手术机器人维修案例分析.pdf
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1、110医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 4 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.4手术的微创化、精准化已成为外科学发展的必然趋势。目前主流的腹腔镜手术仍然存在手术器械转动角度小、手术视野盲区大、精确度低等缺点1。手术机器人的应用,在一定程度上克服了传统腹腔镜的限制,既提高了手术器械的灵活性,又提升了手术操作的精准性,还扩大了手术视野。这或许预示着外科手术信息化处理时代的开始和第三代外科手术时代的到来。据达芬奇公司统计,目前浙江省共有 18 台达芬奇手术机器人,其中省级三甲医院配有 15 台(第三代 4 台,第四代 11 台),市级
2、三甲医院 2 台(第四代),私立医院 1 台(第四代)。达芬奇手术机器人作为第三类医疗器械管理,具有较高的固有风险和使用风险。美国急救医学研究所(Emergency Care Research Institute,ECRI)发布的2020 年十大医疗技术安全隐患指出,未完成风险评估和分析而执行机器人手术操作,可能导致非预期的后遗症等严重手术事故2。2022 年,浙江省 85%以上的达芬奇手术机器人设备购买了保修服务。尽管如此,机器人发生故障时,正确分析故障类型和原因,不仅可以缩短维修周期,对后续检修也具有重要意义。1 达芬奇手术室机器人的构成与工作原理如图1所示,达芬奇手术机器人由三部分组成:
3、医师控制系统(医师操作台)、床旁机械臂控制系统和成像系统(影像平台车)3。一般来说,主刀医师在医师操作台上操作,系统将医师的操作动作精准传递至机械臂,转化为机械臂末端器械在患者体腔内的动作,且手术部位的三维(3D)图像实时显示在成像系统显示屏,3 个系统相辅相成帮助医师完成复杂的外科手术4-5。图 1达芬奇手术机器人的结构组成(1)医师控制系统。医师操作台摆放在手术间无菌区域外,由计算机系统、监视器、操作手柄及输出设备等部分组成,是手术机器人的控制核心1。主刀医师坐于操作台前,通过操作 2 个主控制器(双手)及脚踏(双脚)来控制手术器械和三维高清内窥镜。通过 3D 立体目镜可观察到医师指尖动作
4、和手术器械同步进行3。(2)床旁机械臂控制系统。床旁机械臂控制系统一般包括 23 支工作臂及 1 支持镜臂,是手术机器人的操作部分。相比传统腹腔镜手术,持镜臂持镜比助手医师扶镜获得的图像更加稳定。工作臂共有 7 个自由度,同步传递主刀医师指尖动作至器械末端,完成手术操作。相比传统腹腔镜器械的 4 个自由度,工作臂操作手术器械更加精细、灵活。(3)成像系统。此系统摆放在手术间无菌区域外,一般包括显示器、影像处理设备、核心处理器,是手术机器人的重要组成部分,一般由巡回护士操作,并可摆放刻录机等各类辅助手术设备3。手术机器人的内窥镜均为高分辨率3D镜头,且能放大手术视野十倍数以上,帮助医师获得患者手
5、术部位的三维立体高清影像,提升手术精确度。2 故障一2.1 故障现象如图 2 所示,型号为 IS3000 的达芬奇手术机达芬奇手术机器人维修案例分析黄芳琳,朱锋杰(通信作者),徐彪,张鞠成,褚永华浙江大学医学院附属第二医院(浙江杭州310009)关键词达芬奇;手术机器人;故障;维修中图分类号R197.39 文献标识码B 文章编号1002-2376(2024)04-0110-03DOI10.3969/j.issn.1002-2376.2024.04.032基金项目:浙江省科技厅领雁计划项目(2022C03111);国家卫生健康委科学研究基金浙江省医药卫生重大科技计划项目(WKJ-ZJ-2334)
6、收稿日期:2023-08-18使用与维修111医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 4 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.4器人的医师操作台右眼视野显示屏黑屏,开机无报错信息。图 2机器人故障现象图2.2 故障分析及处理故障分析。根据 3D 视频信号传输顺序,故障分析区块主要分为摄像模块(信号源)、传输链路、显示模块(显示器)。根据信号产生及传输顺序由易到难依次排查。故障处理。摄像模块分为摄像头、光纤、内镜、光源、摄像主机;链路模块主要分为 2 路高清信号传输线;显示模块主要分为左、右眼信号显示屏。首先,拆除无菌套并断开摄像头和内镜
7、连接,检查内镜。如图 3 所示,内镜分为左右眼通路及对应光路,检查通路内透镜,发现右眼通路内透镜破碎,由此判断内镜故障;然而,摄像头脱离内镜后右眼显示屏依旧是黑屏状态,说明除此之外仍有故障点。于是,更换内镜,拆开医师操作台显示屏后盖(见图 4),调换左右眼信号源,发现右眼信号源接入左眼显示屏后可以正常显示,左眼信号源接入右眼显示屏后变成黑屏,故可判断,更换新内镜后信号源、链路均已正常,故障点在显示模块。通过查询达芬奇手术机器人手册,得知显示屏供电电压为 12 V。使用万用表测量显示屏供电电压,左眼显示屏供电正常,右眼显示屏供电为 0 V。断开医师操作台电源,重新焊接连接线并启动机器,发现供电恢
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