自十几年前问世以来,机器人辅助外科手术给医学行业带来了巨大的变化。机器人控制台提供了一个强大的平台,使泌尿、胸科、妇科和普通外科手术实现了微创。今天,机器人手术面临变革。最近的外科超声波系统,尤其是 Analogic公司的BK医学超声系统高级机器人技术(ART)把精度和诊断置信度提高到全新的水平。术中机器人辅助超声波使医生得以实施更复杂的手术,改善病人的预后,尤其是接受前列腺癌根治术和肾部分切除术病人的预后。
美国奥兰多佛罗里达医院全球机器人研究所医疗主任、医学博士Vipul Patel和他的小组已经完成了五千多台机器人辅助根治性前列腺切除术。
机器人控制台的数目大幅增长。直觉外科公司(Intuitive Surgery)是该医学行业无可争议的龙头企业,于1999年推出达芬奇机器人手术系统,2000年获得了美国食品及药物管理局的批准,用于腹腔镜手术。到2003年,公司共安装了210部系统。10年中,美国食品及药物管理局清除了其它一些手术平台,例如电视胸腔镜手术、心脏手术、泌尿手术、妇科手术、儿科和口腔耳鼻喉科手术。今天,达芬奇外科系统的安装总数达到近2000部。
手术机器人已经成为美国手术室中不可或缺的设备。纽约市纽约大学机器人外科手术中心等医院成为开路先锋。地方的中型医院也开始涉足这个领域,早期用户推广了机器人系统和基础设施。迄今为止,纽约大学诞生了三部达芬奇外科系统。
“机器人外科手术是一种微创技术,类似于腹腔镜检查,医生在病人的腹部切开4-5?英寸的小口,将仪器和摄像机放入体内,”纽约大学兰贡医学中心机器人外科手术主任、医学博士Michael Stifelman指出。腹腔镜手术和机器人辅助手术之间有着明显的差异。“对标准的腹腔镜手术来说,医生不需要做很多精细动作。”例如,医生为这些病人缝合伤口难度很大。
因此,腹腔镜手术受到整台手术的限制。医生只能依靠传统的切口来进行精细化手术,或者那些需要复原或对软组织处理的手术。然而,机器人控制台的出现改变了这个模式。
控制台细长的机器人手臂帮助医生实现精细化操作,医生能够在微创环境下完成更为复杂的手术。
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本文以某制药产线的灌装机设备为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)仿真技术对充氮装置的充氮性能进行分析,并结合分析结果对氮幕结构进行了优化设计。随后,针对优化方案进行性能仿真验证,结果显示优化后的顶空残氧量降低至0.252%。为了进一步验证优化方案的实际效果,将优化方案应用于实际产线进行性能测试,测得的顶空残氧量为0.68%,这一结果满足了小于1%的要求,表明其充氮保护性能已达到国际先进水平。
作者:王志刚、刘依宽、刘佳鑫
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