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[導(dǎo)讀] 摘 要:文章介紹依據(jù)驅(qū)動類型劃分的具代表性的線纜式內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人和無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研制情況,對體內(nèi)內(nèi)窺鏡診療微型機(jī)器人的研究方向和前景進(jìn)行了討論。 醫(yī)療機(jī)器人是近幾年在多學(xué)科交叉領(lǐng)域中興起,并

 
摘 要:文章介紹依據(jù)驅(qū)動類型劃分的具代表性的線纜內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人和無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研制情況,對體內(nèi)內(nèi)窺鏡診療微型機(jī)器人的研究方向和前景進(jìn)行了討論。

醫(yī)療機(jī)器人是近幾年在多學(xué)科交叉領(lǐng)域中興起,并越來越受到關(guān)注的機(jī)器人應(yīng)用前沿研究課題之一。醫(yī)療機(jī)器人將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域,極大的推動了現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,近年來隨著MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))的發(fā)展,大大促進(jìn)了醫(yī)療機(jī)器人的微型化,可用于人體內(nèi)診斷和治療的微型機(jī)器人的研究越來越受到重視。內(nèi)窺鏡是當(dāng)前體內(nèi)診療的主要工具,線纜式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和無線藥丸式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是腸胃道微創(chuàng)診療發(fā)展的兩個(gè)最主要方向。文章介紹依據(jù)驅(qū)動類型劃分的具代表性的線纜式內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人和無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研制情況,分析內(nèi)窺鏡診療微型機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)難題和發(fā)展趨勢。

(一)線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

線纜式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)利用可以主動運(yùn)動的引導(dǎo)頭引導(dǎo)進(jìn)入人體腔道,避免了手動插入造成的軟組織損傷,其關(guān)鍵技術(shù)在于主動引導(dǎo)頭的微小型驅(qū)動器的研制。目前體內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人微小型驅(qū)動器的類型大致有以下幾種:電磁驅(qū)動型、形狀記憶合金型(SMA型)、氣動型和壓電型。

1.電磁驅(qū)動型。

上海交通大學(xué)研制了一種用于腸道檢查的內(nèi)窺鏡微型機(jī)器人,基于尺蠖運(yùn)動原理,驅(qū)動器為一種基于電磁力的微小型蠕動驅(qū)動器, 由頭部、尾部、驅(qū)動單元、彈性模等組成,長64mm,外徑7mm,重9.8g,通過調(diào)整驅(qū)動電壓的頻率來調(diào)節(jié)其運(yùn)行速度,頭部可攜帶CCD等微型攝像器件,將腸道的圖像傳輸出來。機(jī)器人各個(gè)單元之間由二自由度的鉸鏈連接,使它可以適應(yīng)蜿蜒盤曲的腸道。

2.形狀記憶合金型(SMA型)。

日本東北大學(xué)的江刺研究室研制了一種采用形狀記憶合金(SMA)作為驅(qū)動器的自主式醫(yī)用內(nèi)窺鏡,利用MEMS技術(shù),研制適合于人體管道環(huán)境如結(jié)腸中動作的裝置,是一種整支導(dǎo)管可獨(dú)立彎曲的多關(guān)節(jié)驅(qū)動的內(nèi)窺鏡,導(dǎo)管直徑為1.2mm,每個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動器采用形狀記憶合金驅(qū)動器,通過電阻值反饋控制法,可對導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)自動柔順且安全的操作。這種能動型內(nèi)窺鏡可平穩(wěn)地插入如S狀結(jié)腸等形狀狹小復(fù)雜彎曲的管腔內(nèi),能夠攜帶成像照明光學(xué)系統(tǒng)、前端物鏡粘附物清除裝置等自動進(jìn)入人體完成體內(nèi)診斷和體內(nèi)微細(xì)手術(shù)等功能,如圖所示。
 
形狀記憶合金能動型內(nèi)窺鏡

3.氣動型。加州理工學(xué)院A。brett Slatkin等以纖維內(nèi)窺鏡為基礎(chǔ)研制了氣壓蠕動式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),直徑為14mm,主要由信號控制引線、氣動執(zhí)行器導(dǎo)管和光纖束組成,氣壓動力源分為高壓和低壓兩部分,夾嵌和伸縮單元在氣壓的驅(qū)動下?lián)尉o腸壁和伸縮,產(chǎn)生類似蚯蚓的蠕動。

意大利Mitech實(shí)驗(yàn)室P.Dario與比利時(shí)Leuven大學(xué)的J.Peris等人利用蚯蚓蠕動性原理研制了一種腸道內(nèi)窺鏡式機(jī)器人,采用壓縮空氣驅(qū)動,機(jī)器人本體由3個(gè)氣囊驅(qū)動器組成,中間的驅(qū)動器能夠軸向伸縮,產(chǎn)生軸向推動力,推動機(jī)器人前進(jìn)。微機(jī)器人直徑15mm,收縮時(shí)長42mm,伸脹時(shí)長80mm,載有CCD微攝像頭,兩個(gè)夾嵌和一個(gè)伸縮執(zhí)行器在氣壓分配器的控制下實(shí)現(xiàn)在腸道中的蠕動。機(jī)器人的頭部裝有作業(yè)工具、攝像機(jī)及照明裝置。用來在腸道內(nèi)進(jìn)行檢查及手術(shù)操作,如圖所示。
 
腸道內(nèi)窺鏡式機(jī)器人

4 壓電驅(qū)動型

1995年日本Deson公司研制了基于慣性沖擊式驅(qū)動原理的微型機(jī)器人,采用疊堆型壓電陶瓷驅(qū)動器。1997年,Denso公司進(jìn)行了改進(jìn),以四層雙壓電膜驅(qū)動器取代疊堆壓電驅(qū)動器。驅(qū)動機(jī)構(gòu)由彈性支撐夾、疊堆型壓電陶瓷驅(qū)動器及慣性質(zhì)量塊組成,長17毫米,直徑8毫米,質(zhì)量1.6克。

(二)無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

無線藥丸式內(nèi)窺鏡又稱膠囊式內(nèi)窺鏡(Capsule Endoscope),它是內(nèi)窺鏡技術(shù)的突破,從整體結(jié)構(gòu)上以藥丸式取代了傳統(tǒng)的線纜插入式,可以吞服的方式進(jìn)入消化道,實(shí)現(xiàn)了真正的無創(chuàng)診療,同時(shí)嘔可以實(shí)時(shí)觀察病人消化道圖象,大大拓展了全消化道檢查的范圍和視野。在無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)研究方面,國外已有以色列、日本、德國、法國、韓國等國家都在投入巨資進(jìn)行研發(fā)。最著名的就是以色列Given Imagimg公司2001年5月推出的一種稱為M2A的無線電子藥丸(無線腸胃檢查藥丸),直徑11毫米,長26毫米,重3.7克,視野140度,放大倍率1:8,最小分辨率小于0.1毫米。內(nèi)部包括微型CMOS圖像傳感器,專用無線通訊芯片,照明白光LED,氧化銀電池等,如圖所示。已于2001年8月獲得美國FDA認(rèn)證。
 
以色列M2A無線內(nèi)窺鏡

病人服用“藥丸”后,可以照常進(jìn)行生活和工作?!八幫琛痹隗w內(nèi)依靠人體腸胃的蠕動而通過體內(nèi),并最終被排出體外,同時(shí)將拍攝到的體內(nèi)情況通過無線方式傳輸出來,并存儲在系在病人腰間的接受裝置里,最終可將圖像下載到計(jì)算機(jī)上顯示,利用專用軟件進(jìn)行處理,以供醫(yī)生參考。目前推出的第三代M2A膠囊內(nèi)窺鏡中的攝像單元的指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到VGA分辨率,速度達(dá)到5幀/秒,功率僅9mw左右,代表了當(dāng)今腸胃道檢查機(jī)器人在攝像技術(shù)方面的最高水平。日本長野的RF實(shí)驗(yàn)室也研制出一種膠囊式電子“藥丸”--NORIKA3無線內(nèi)窺鏡,如圖所示,直徑9mm,長度為23mm,采用1/6英寸410000像素微型CCD圖像傳感器,圖像傳輸速率達(dá)到30幀/秒,照明裝置為2個(gè)白光LED和2個(gè)紅外LED,所需電力從體外以電磁波的形式輸送,其運(yùn)行速度和方向等均可從體外控制。NORIKA3于2002年春進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,并于2003年推向了臨床應(yīng)用。
 
NORIKA3無線內(nèi)窺鏡

韓國也研制了MIO膠囊,采用了較高的信號傳輸帶寬。在國內(nèi),重慶金山科技(集團(tuán))有限公司研究開發(fā)的“醫(yī)用無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)”(簡稱“智能膠囊”)樣機(jī)于2004年初取得成功。該智能膠囊直徑11毫米,長度2.5mm,囊殼里安裝有全球最先進(jìn)的微機(jī)電(MEMS)技術(shù)設(shè)備和微型攝像頭,專用于腸胃道病變檢查。該智能膠囊已在重慶醫(yī)科大學(xué)動物中心進(jìn)行了香豬動物實(shí)驗(yàn),已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化研發(fā)階段。中科院合肥智能所)研制了一種無線膠囊腸胃檢查機(jī)器人,外徑12mm,長度3.5mm,整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成,體內(nèi)微型檢查機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)本體、體內(nèi)微型檢查機(jī)器人體外接收和處理系統(tǒng)以及體內(nèi)微型檢查機(jī)器人定位與驅(qū)動控制系統(tǒng),是一種數(shù)字信號腸胃檢查微型機(jī)器人,包括微型圖像傳感器模塊、核心微處理器模塊、微型無線射頻發(fā)射模塊和能源模塊。無線膠囊進(jìn)入人體后緩慢地隨著腸胃運(yùn)動遍歷胃腸道,機(jī)器人體內(nèi)攜帶的微型攝像單元以約5秒/幀的速度拍攝腔道影像,并通過微型無線發(fā)射模塊以射頻信號的形式傳送至體外接收裝置,工作人員可以在接收裝置上進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像觀察處理和診療。

(三)難點(diǎn)問題與前景展望

在當(dāng)今內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人被各界熱切關(guān)注的同時(shí),必須認(rèn)識到當(dāng)前研究現(xiàn)狀及存在的一些問題。對于線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),電磁驅(qū)動型結(jié)構(gòu)簡單,控制方便且靈活,但存在系統(tǒng)發(fā)熱問題。由于人體腸道內(nèi)的溫度較高且不能承受太高的溫度,形狀記憶合金的變形與回復(fù)溫差必須較小,因而形狀記憶合金驅(qū)動的速度較慢。采用氣流驅(qū)動方式的機(jī)器人外徑不可能太小,而且靠擴(kuò)張方式行走會引起患者的不適甚至痛苦。采用何種驅(qū)動機(jī)理,如何實(shí)現(xiàn)手術(shù)精確定位,是線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。難點(diǎn)主要集中在:選擇適合在內(nèi)腔中運(yùn)動的一種驅(qū)動機(jī)理、不會造成組織損傷的結(jié)構(gòu)(材料、尺寸、重量等),以及微系統(tǒng)的可操作性,并且需要解決系統(tǒng)發(fā)熱問題。對于無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),由于藥丸完全依靠腸胃的自然蠕動驅(qū)動,無法控制運(yùn)動速度和確定運(yùn)行中藥丸的位置,不能對重點(diǎn)部位進(jìn)行仔細(xì)檢查,也有可能造成漏檢。內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人的研究開發(fā),涉及MEMS技術(shù)、通信、材料、傳感器、生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、圖像處理等眾多領(lǐng)域的技術(shù)。其中在四項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)即微型圖像傳感器(CMos或CCD)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、能源技術(shù)以及驅(qū)動與控制技術(shù)方面還有很多工作要做。
 
摘 要:文章介紹依據(jù)驅(qū)動類型劃分的具代表性的線纜式內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人和無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研制情況,對體內(nèi)內(nèi)窺鏡診療微型機(jī)器人的研究方向和前景進(jìn)行了討論。

醫(yī)療機(jī)器人是近幾年在多學(xué)科交叉領(lǐng)域中興起,并越來越受到關(guān)注的機(jī)器人應(yīng)用前沿研究課題之一。醫(yī)療機(jī)器人將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域,極大的推動了現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,近年來隨著MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))的發(fā)展,大大促進(jìn)了醫(yī)療機(jī)器人的微型化,可用于人體內(nèi)診斷和治療的微型機(jī)器人的研究越來越受到重視。內(nèi)窺鏡是當(dāng)前體內(nèi)診療的主要工具,線纜式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和無線藥丸式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是腸胃道微創(chuàng)診療發(fā)展的兩個(gè)最主要方向。文章介紹依據(jù)驅(qū)動類型劃分的具代表性的線纜式內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人和無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研制情況,分析內(nèi)窺鏡診療微型機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)難題和發(fā)展趨勢。

(一)線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

線纜式微型機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)利用可以主動運(yùn)動的引導(dǎo)頭引導(dǎo)進(jìn)入人體腔道,避免了手動插入造成的軟組織損傷,其關(guān)鍵技術(shù)在于主動引導(dǎo)頭的微小型驅(qū)動器的研制。目前體內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人微小型驅(qū)動器的類型大致有以下幾種:電磁驅(qū)動型、形狀記憶合金型(SMA型)、氣動型和壓電型。

1.電磁驅(qū)動型。

上海交通大學(xué)研制了一種用于腸道檢查的內(nèi)窺鏡微型機(jī)器人,基于尺蠖運(yùn)動原理,驅(qū)動器為一種基于電磁力的微小型蠕動驅(qū)動器, 由頭部、尾部、驅(qū)動單元、彈性模等組成,長64mm,外徑7mm,重9.8g,通過調(diào)整驅(qū)動電壓的頻率來調(diào)節(jié)其運(yùn)行速度,頭部可攜帶CCD等微型攝像器件,將腸道的圖像傳輸出來。機(jī)器人各個(gè)單元之間由二自由度的鉸鏈連接,使它可以適應(yīng)蜿蜒盤曲的腸道。

2.形狀記憶合金型(SMA型)。

日本東北大學(xué)的江刺研究室研制了一種采用形狀記憶合金(SMA)作為驅(qū)動器的自主式醫(yī)用內(nèi)窺鏡,利用MEMS技術(shù),研制適合于人體管道環(huán)境如結(jié)腸中動作的裝置,是一種整支導(dǎo)管可獨(dú)立彎曲的多關(guān)節(jié)驅(qū)動的內(nèi)窺鏡,導(dǎo)管直徑為1.2mm,每個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動器采用形狀記憶合金驅(qū)動器,通過電阻值反饋控制法,可對導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)自動柔順且安全的操作。這種能動型內(nèi)窺鏡可平穩(wěn)地插入如S狀結(jié)腸等形狀狹小復(fù)雜彎曲的管腔內(nèi),能夠攜帶成像照明光學(xué)系統(tǒng)、前端物鏡粘附物清除裝置等自動進(jìn)入人體完成體內(nèi)診斷和體內(nèi)微細(xì)手術(shù)等功能,如圖所示。


 
形狀記憶合金能動型內(nèi)窺鏡

3.氣動型。加州理工學(xué)院A。brett Slatkin等以纖維內(nèi)窺鏡為基礎(chǔ)研制了氣壓蠕動式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),直徑為14mm,主要由信號控制引線、氣動執(zhí)行器導(dǎo)管和光纖束組成,氣壓動力源分為高壓和低壓兩部分,夾嵌和伸縮單元在氣壓的驅(qū)動下?lián)尉o腸壁和伸縮,產(chǎn)生類似蚯蚓的蠕動。

意大利Mitech實(shí)驗(yàn)室P.Dario與比利時(shí)Leuven大學(xué)的J.Peris等人利用蚯蚓蠕動性原理研制了一種腸道內(nèi)窺鏡式機(jī)器人,采用壓縮空氣驅(qū)動,機(jī)器人本體由3個(gè)氣囊驅(qū)動器組成,中間的驅(qū)動器能夠軸向伸縮,產(chǎn)生軸向推動力,推動機(jī)器人前進(jìn)。微機(jī)器人直徑15mm,收縮時(shí)長42mm,伸脹時(shí)長80mm,載有CCD微攝像頭,兩個(gè)夾嵌和一個(gè)伸縮執(zhí)行器在氣壓分配器的控制下實(shí)現(xiàn)在腸道中的蠕動。機(jī)器人的頭部裝有作業(yè)工具、攝像機(jī)及照明裝置。用來在腸道內(nèi)進(jìn)行檢查及手術(shù)操作,如圖所示。
 
腸道內(nèi)窺鏡式機(jī)器人

4 壓電驅(qū)動型

1995年日本Deson公司研制了基于慣性沖擊式驅(qū)動原理的微型機(jī)器人,采用疊堆型壓電陶瓷驅(qū)動器。1997年,Denso公司進(jìn)行了改進(jìn),以四層雙壓電膜驅(qū)動器取代疊堆壓電驅(qū)動器。驅(qū)動機(jī)構(gòu)由彈性支撐夾、疊堆型壓電陶瓷驅(qū)動器及慣性質(zhì)量塊組成,長17毫米,直徑8毫米,質(zhì)量1.6克。

(二)無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

無線藥丸式內(nèi)窺鏡又稱膠囊式內(nèi)窺鏡(Capsule Endoscope),它是內(nèi)窺鏡技術(shù)的突破,從整體結(jié)構(gòu)上以藥丸式取代了傳統(tǒng)的線纜插入式,可以吞服的方式進(jìn)入消化道,實(shí)現(xiàn)了真正的無創(chuàng)診療,同時(shí)嘔可以實(shí)時(shí)觀察病人消化道圖象,大大拓展了全消化道檢查的范圍和視野。在無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)研究方面,國外已有以色列、日本、德國、法國、韓國等國家都在投入巨資進(jìn)行研發(fā)。最著名的就是以色列Given Imagimg公司2001年5月推出的一種稱為M2A的無線電子藥丸(無線腸胃檢查藥丸),直徑11毫米,長26毫米,重3.7克,視野140度,放大倍率1:8,最小分辨率小于0.1毫米。內(nèi)部包括微型CMOS圖像傳感器,專用無線通訊芯片,照明白光LED,氧化銀電池等,如圖所示。已于2001年8月獲得美國FDA認(rèn)證。


 
以色列M2A無線內(nèi)窺鏡

病人服用“藥丸”后,可以照常進(jìn)行生活和工作?!八幫琛痹隗w內(nèi)依靠人體腸胃的蠕動而通過體內(nèi),并最終被排出體外,同時(shí)將拍攝到的體內(nèi)情況通過無線方式傳輸出來,并存儲在系在病人腰間的接受裝置里,最終可將圖像下載到計(jì)算機(jī)上顯示,利用專用軟件進(jìn)行處理,以供醫(yī)生參考。目前推出的第三代M2A膠囊內(nèi)窺鏡中的攝像單元的指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到VGA分辨率,速度達(dá)到5幀/秒,功率僅9mw左右,代表了當(dāng)今腸胃道檢查機(jī)器人在攝像技術(shù)方面的最高水平。日本長野的RF實(shí)驗(yàn)室也研制出一種膠囊式電子“藥丸”--NORIKA3無線內(nèi)窺鏡,如圖所示,直徑9mm,長度為23mm,采用1/6英寸410000像素微型CCD圖像傳感器,圖像傳輸速率達(dá)到30幀/秒,照明裝置為2個(gè)白光LED和2個(gè)紅外LED,所需電力從體外以電磁波的形式輸送,其運(yùn)行速度和方向等均可從體外控制。NORIKA3于2002年春進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,并于2003年推向了臨床應(yīng)用。


 
NORIKA3無線內(nèi)窺鏡

韓國也研制了MIO膠囊,采用了較高的信號傳輸帶寬。在國內(nèi),重慶金山科技(集團(tuán))有限公司研究開發(fā)的“醫(yī)用無線內(nèi)窺鏡系統(tǒng)”(簡稱“智能膠囊”)樣機(jī)于2004年初取得成功。該智能膠囊直徑11毫米,長度2.5mm,囊殼里安裝有全球最先進(jìn)的微機(jī)電(MEMS)技術(shù)設(shè)備和微型攝像頭,專用于腸胃道病變檢查。該智能膠囊已在重慶醫(yī)科大學(xué)動物中心進(jìn)行了香豬動物實(shí)驗(yàn),已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化研發(fā)階段。中科院合肥智能所)研制了一種無線膠囊腸胃檢查機(jī)器人,外徑12mm,長度3.5mm,整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成,體內(nèi)微型檢查機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)本體、體內(nèi)微型檢查機(jī)器人體外接收和處理系統(tǒng)以及體內(nèi)微型檢查機(jī)器人定位與驅(qū)動控制系統(tǒng),是一種數(shù)字信號腸胃檢查微型機(jī)器人,包括微型圖像傳感器模塊、核心微處理器模塊、微型無線射頻發(fā)射模塊和能源模塊。無線膠囊進(jìn)入人體后緩慢地隨著腸胃運(yùn)動遍歷胃腸道,機(jī)器人體內(nèi)攜帶的微型攝像單元以約5秒/幀的速度拍攝腔道影像,并通過微型無線發(fā)射模塊以射頻信號的形式傳送至體外接收裝置,工作人員可以在接收裝置上進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像觀察處理和診療。

(三)難點(diǎn)問題與前景展望

在當(dāng)今內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人被各界熱切關(guān)注的同時(shí),必須認(rèn)識到當(dāng)前研究現(xiàn)狀及存在的一些問題。對于線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),電磁驅(qū)動型結(jié)構(gòu)簡單,控制方便且靈活,但存在系統(tǒng)發(fā)熱問題。由于人體腸道內(nèi)的溫度較高且不能承受太高的溫度,形狀記憶合金的變形與回復(fù)溫差必須較小,因而形狀記憶合金驅(qū)動的速度較慢。采用氣流驅(qū)動方式的機(jī)器人外徑不可能太小,而且靠擴(kuò)張方式行走會引起患者的不適甚至痛苦。采用何種驅(qū)動機(jī)理,如何實(shí)現(xiàn)手術(shù)精確定位,是線纜式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。難點(diǎn)主要集中在:選擇適合在內(nèi)腔中運(yùn)動的一種驅(qū)動機(jī)理、不會造成組織損傷的結(jié)構(gòu)(材料、尺寸、重量等),以及微系統(tǒng)的可操作性,并且需要解決系統(tǒng)發(fā)熱問題。對于無線藥丸式內(nèi)窺鏡系統(tǒng),由于藥丸完全依靠腸胃的自然蠕動驅(qū)動,無法控制運(yùn)動速度和確定運(yùn)行中藥丸的位置,不能對重點(diǎn)部位進(jìn)行仔細(xì)檢查,也有可能造成漏檢。內(nèi)窺鏡診療機(jī)器人的研究開發(fā),涉及MEMS技術(shù)、通信、材料、傳感器、生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、圖像處理等眾多領(lǐng)域的技術(shù)。其中在四項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)即微型圖像傳感器(CMos或CCD)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、能源技術(shù)以及驅(qū)動與控制技術(shù)方面還有很多工作要做。

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