镜体感知、多模态感知、全域感知、形状感知……近两年,"感知"已经成为支气管镜机器人发布会上出现频率最高的词之一。但翻开各家的产品说明,这个词指向的东西并不一样:有人说的是视觉识别,有人说的是电磁定位,也有人强调力反馈或多传感器融合。
标签的繁荣,有时反而让真正的问题变得模糊。MedRobot 与多位呼吸介入专家交流后发现,医生在台上想知道的其实很具体:导管头端有没有到位,朝向对不对,整根导管在气道里的弯曲形态能不能实时看到——这些信息决定了他们能不能稳定地释放工具、准确完成取样。
01 感知有层级,差距在第三层
对于支气管镜机器人而言,“感知”至少可以分为三个层级。
位置感知(Position)——回答“导管头端在哪里”;
方向感知(Orientation)——回答“头端朝向哪里”;
形态感知(Shape)——则回答“整根导管当前是什么三维状态”。
这三个层级看似相近,本质却不同。层级越高,机器人对自身状态的认知越完整;而肺外周病灶诊疗恰恰需要这种更完整的状态认知。
图 1|感知层级示意:从头端坐标,到头端方向,再到整根导管形态
02 头端坐标解决不了的问题
对于肺外周病变诊疗,医生真正面对的并不是一个孤立的目标点,而是一条从气管入口通往病灶的复杂路径。导管头端到达病灶附近,并不意味着取样一定稳定、准确。
医生还需要判断:活检工具将沿哪个方向释放?当前路径是否稳定?取样过程中是否发生位移?再次进入时能否回到原路径?
这些问题的核心在于“整根导管状态是否可知、可控、可保持”
换句话说,当系统只看到头端坐标时,它看到的是一个点;而临床真正需要理解的,是导管在患者体内形成的一条真实三维曲线。头端位置相同,并不代表路径形态、张力状态和工具释放轴线相同,最终获得的取样结果也可能不同。
图 2|同一头端位置下,不同路径形态可能带来不同工具释放方向
03 电磁导航与形状感知:两种不同的技术思路
从技术演进角度来看,目前支气管镜机器人平台实际上正在沿着两条不同技术路线发展。
第一类是基于电磁导航的机器人辅助支气管镜(EN-RAB)。其核心能力来自电磁定位、导航模型与算法融合,重点回答的是“导管头端在哪里”。
图3|电磁导航支气管镜机器人原理示意图
第二类是基于形状感知的机器人辅助支气管镜(ss-RAB)。其通过导管内置光纤,持续获取导管在气道内的形态信息,并实时重建整根导管的三维形态,使系统对导管的感知从单一头端点位,进一步扩展到头端位置、朝向判断和整体形态识别。
两类技术路线都在解决“如何到达病灶”的问题,但它们对于“机器人究竟应该感知什么”的理解并不相同。EN-RAB 更以头端点位和导航定位为中心,ss-RAB 则进一步以整根导管的真实形态为中心;前者主要通过电磁定位与导航算法实现导管定位和路径规划,后者则通过导管内置光纤持续获取导管形态信息,并实时重建导管在气道内的三维状态。
图4丨算法vs 实时测量
MedRobot Insight
电磁导航技术经过多年发展,已经成为成熟的导航方案之一。
但由于其工作原理依赖电磁场定位,因此系统环境管理要求相对严格。
根据部分电磁导航产品公开说明书,装有心脏起搏器等植入式电子设备的患者可能存在使用限制;同时术中大型金属设备布局也可能对定位精度产生影响,因此需要严格遵循设备使用规范。
这也是近年来行业开始探索非电磁定位技术路线的重要原因之一。
04 抵达之后的问题
当支气管镜机器人逐渐具备抵达肺外周病灶的能力,行业竞争的焦点随之转移:能否到达,已不再是唯一的衡量维度。到达之后,医生能否确认路径、判断方向,并在取样或治疗过程中持续掌握导管状态,正在成为新的关注点。
对于肺外周结节诊疗而言,病灶附近是精准介入的起点。导管头端与目标区域的距离、工具释放轴线的指向、整根导管弯曲形态的稳定性,都会影响后续取样或治疗的结果。
形状感知的价值,在于将系统对导管状态的认知从一个目标点扩展到一条真实路径——让机器人不仅知道头端的位置,也能掌握抵达那里的完整形态。从定位到形态,这一步能力的差异,或许将在下一阶段肺外周结节诊疗的技术竞争中逐渐显现。
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