亚洲人头发移植的实践方面：31-机器人毛囊单位提取

31.1简介

脱发治疗一直是最古老的医学挑战之一，这些治疗方法可以在许多古代文献中找到。 Ebers Papyrus是公元前1550年古埃及的医学教科书，提供许多治疗脱发的民间疗法，不再使用。古希腊医生希波克拉底，医学之父，也试图治疗他的男性型秃发。在历史上已经尝试过许多不成功的尝试，但是只有毛发再生手术才证明其有效，直到引入米诺地尔和非那甾胺。

头发修复手术可以以各种方式分类，包括移植物包，收获方法和移植方法。目前使用两种采集方法，“毛囊单位剥离手术（FUSS）”和“毛囊单位提取（FUE）”。直到最近，FUSS是传统的采集方法，并且比FUE更广泛使用，因为它很容易和快速收获移植物的方法。然而，它在供体区域留下了线性疤痕。虽然这种疤痕在大多数情况下都不明显，但偶尔疤痕足够宽，不能隐藏;因此，一些患者对此类手术感到遗憾。由于FUSS期间的枕神经损伤，一些患者还在供体区域经历持续性疼痛。这些问题可以解释FUE对FUE越来越偏爱。然而，FUE是一种高度依赖技术的手术，具有陡峭的学习曲线，外科医生必须花费很长时间掌握成功执行FUE所需的技术。此外，即使是有经验的外科医生也容易受到繁琐的劳动密集型操作的影响。随着时间的推移，毛囊的横切率（TR）是成功进行FUE采集的一种衡量标准，可能会在手术过程中增加。


图31.1ARTAS®系统。第一个也是唯一一个用于滤泡单元提取的机器人系统

机器人是由计算机程序或电子电路引导的机电机器，并且在执行人类不愿做或不能做的重复和危险任务时取代了人。由于技术的爆炸性增长，机器人已经适用于外科手术。机器人系统正在帮助外科医生进行困难，重复和精确的手术运动，减少手动变异，并在过去十年中改善了结果。它们可重复的准确性和精确度还使得侵入性较低的技术能够让更多患者得到治疗并获得更好的体验。

需求和供应之间的差距，头发修复中对FUE收获的需求日益增加，以及学习它的困难，都推动了FUE收获机器人的发展。第一个也是目前唯一的FUE采集机器人是ARTAS®系统（Restoration Robotics，Mountain View，CA，USA）（图31.1）。它于2011年被美国FDA批准，并在许多国家成功运作。该系统的开发旨在减少TR，缩短操作时间，并最大限度地减少人为错误。

31.2图像分析系统

为了使用ARTAS设备获得最佳效果，外科医生必须了解机器人的工作原理。 ARTAS机器人系统是一种用于FUE的交互式计算机辅助冲床收集系统，它利用图像引导的人工智能来提高毛囊单位（FU）的质量。

机器人每秒50次量化专用摄像机捕获的数字图像。它将毛发与图像中的皮肤区分开来，并分析每个毛囊的图像。使用头皮皮肤和头发之间的颜色差异，系统可以识别头发。它将黑色或深色杆视为头发，白色或浅色背景视为皮肤。然后机器人计算毛发的灯泡应该在哪里并确定头发的矢量。每个毛干分配一个矢量，每个矢量具有角度，方向，长度和厚度。在分析载体后，进行载体分组。这些向量组表示一个毛囊单位，它有一个以上的毛干从一个开口出现。接下来将采集移植物的决定是自动且快速地进行的，并且该过程的速度足够快以使机器人能够容易地适应患者的微小运动。

血液可能是识别毛发的障碍，但红光用于在手术过程中照亮手术区域，以减弱血液的红色，并便于识别背景中的毛发。由于机器人只能通过颜色差异识别毛发，因此不容易识别白发。因此，那些有白发的人必须在手术前使用黑色染发剂，通常是在手术前一大早或晚上。有报道称金色或红色头发的患者可以成功进行手术，但如果头发颜色太浅，在手术前染发将会有所帮助。

图像分析的一个重要步骤是将毛发切割成长度为1毫米，并在操作之前使用电动剪刀修剪毛发。如果留下的头发太长，头发的分组将不正确，因为头发的矢量将重叠。相反，如果毛发太短，则机器人不能计算毛发的方向和角度，因为毛发显示为点而不是矢量，因此TR可能增加。因此，操作人员必须理解正确剪发毛发作为机器人操作的起点的重要性。

31.3皮肤张紧器

皮肤张紧器是机器人操作的独特部分。它确保皮肤在手术过程中保持足够的张力，并允许机器人跟踪毛囊单位，跟踪患者的运动，并指导精确控制切口深度。皮肤张紧器内平面上的针头可以牢固地固定在头皮上，而张紧器外平面上的基准标记用作参考点，以跟踪手术过程中夹层冲头的相对位置（图31.2）。

张紧器由可变形的塑料制成，并且在施加到头皮上之后，拐角处的弯曲部将皮肤拉向张紧器的侧面，以将凸起的头皮表面转换成平坦的平面。此外，它有助于打孔单元升高到皮肤表面以上，便于提取。由于对血管的压缩作用，它允许每个更好地可视化手术视野。连接在张紧器上的弹性管减少了过多的头部运动，并将张紧器固定在患者的头皮上。


图31.2皮肤张紧器。 外平面上的标记用作参考点


图31.3上部长毛可以隐藏机器人FUE的剪切区域

当前使用的皮肤张紧器的内部区域在松弛时为4.3×3.8cm，在压缩时为3.5×3cm。这些区域用于收割FU并且每个区域被称为“网格”。然而，由于突出角度与张紧器边缘的厚度之间的间隙，机器人不能从皮肤张紧器内部的整个区域提取毛发。沿着侧面，特别是在网格的底部，存在不可操作的区域，其具有取决于头发方向和角度的区域。通常，用单个张紧器格栅收获的有效面积大约为3×2.5cm。在具有平均毛发密度的典型患者中，每格的收获FU的数量范围为80至140。如果外科医生减少收获的卵泡之间的间隔距离，则收获FU数量将增加。对于那些需要1000-1200个FU的人来说，一般需要10个网格，这意味着必须将至少15×5 cm的供体头皮剪成1 mm长度用于收获。对于接受机器人手术的患者来说，这是最令人痛苦的方面，应该在手术前解释。如果患者的供体毛发足够长，则上部长毛可以隐藏下部截断区域（图31.3）。临时使用假发可能对社交活跃的患者有帮助。由于毛发的生长速度约为1厘米/月，这个暂时的问题将在几周后解决。

当然，在确定最大网格数时，患者的安全区域是一个重要因素。总运行时间也应考虑在内。与手动FUE不同，机器人不能同时进行收割和移植。因此，外科医生必须考虑到滤泡在体外的持续时间，这是决定移植物存活的重要因素。组织保存溶液和冷藏储存表面可用于在储存期间保护移植物。

31.4收获系统

皮肤张紧器连接到头皮后，机器人手臂移动到左下角，准备开始收割。外科医生可以逐个决定收获哪种FU;但在大多数情况下，经过一些测试收获后，机器人使用其独特的随机算法做出决定。基本上，机器人确定收获或跳过哪个FU，接近FU的角度和方向，以及FU的穿刺和取芯深度。外科医生可以控制对解剖深度和角度的微小调整，并决定在此过程中跳过FU。收获速度非常快，而且过程是动态的。收获的总时间随培训熟练程度，网格中的毛发剪裁以及毛囊载体的均匀度而变化。通常，收获1000-1200个FU需要1-1.5小时。在提取过程中，可以看到三种颜色的点：浅蓝色圆圈是解剖的FU，紫色圆圈是下一个目标，绿色圆圈是当前目标FU。外科医生必须直接或通过监视器视图密切观察整个操作并精确控制机器人。

ARTAS®系统采用针入针设计，即所谓的双冲击系统，以分割穿刺和解剖的作用（图31.4）。这种方法起源于Jim Harris博士的两步“钝/尖”收获方法，以便在FUE过程中降低TR。双冲头由内尖针和外钝冲头组成，解剖过程分三步进行。首先，锋利的内针刺穿选定的FU周围的头皮，并将其位置保持在中心位置：其次，钝化的解剖冲头在锋利的针头外旋转，使FU深深地核心而不会损坏。最后，在最后一步上施加轻微抽吸以提升切开的移植物。目前，内针是尖锐的双斜面针，内径为1毫米，但是直径为0.8毫米的小针或具有多个斜面的针已成功地在实验中尝试并且最终可用。


图31.4针入针系统。内针是锋利的双斜面，外部无光泽的穿孔解剖毛囊

收获过程可分为两部分：解剖FU和提取解剖的FU。解剖FU的提取仍然是手动完成的，但该过程比手动FUE更容易。在手动FUE中，在推力的正压力下进行FU的引入。然而，由于在解剖期间的轻微吸力和由皮肤十分之一产生的张力，由ARTAS®机器人产生的解剖的FU略高于头皮表面。工作人员可以在操作过程中使用一个小钳子轻松收集解剖的FU，或者可以使用Atoe（提取辅助器具）钳来减少对FU的损害。可以在解剖网格期间或在解剖之后进行移植物的提取。收集移植物后，与其他毛发修复手术方法一样，在显微镜下检查和修剪它们。

供区选取和移植过程与其他手术技术相同。使用头发植入器的外科医生认识到由于短切的毛发而将FUE移植物装入植入器的困难。

31.5机器人采集的FU的特征

当首次引入ARTAS时，不知道该机器人是否能够有效地提取单根头发和多根毛发移植物，或者它是否适合具有浓密头发口径和深度位于真皮乳头的亚洲患者。然而，作者发表的数据[1]分析机器人收获的FU表明机器人可以有效地收获多根毛发。在收获的FU中，44.1％含有两根头发，31.9％含有三根头发。随着毛囊中毛发数量的增加，TR也增加，但整体TR为4.9％，这比美国公布的6.6％数据要低得多[2]。作者得出结论，机器人系统可以成功地用于亚洲人。

除了始终如一的低TR和高速，机器人的另一个优势是收获的FU尺寸（图31.5）。 移植物的大小可能会影响移植物的存活，与手工FUE的“瘦”移植物相比，机器人收获的移植物是“胖乎乎的”，周围组织更丰富。 这种丰满度是由于收获期间的负吸力造成的，可能有助于移植物的存活。

31.6机器人的未来发展

许多FUE外科医生使用具有较小可能直径的冲头来最小化供体伤口，因此与手动FUE相比，机器人冲头的1mm内径是一个弱点。 然而，如前所述，正在开发具有较小直径的新冲头。


图31.5（a）手动提取的卵泡。 （b）机器人提取的滤泡

目前，机器人也被批准用于切缝制作。 外科医生首先使用3D模拟系统设计接受者计划，然后机器人根据外科医生的计划进行切开。 最后一步将是机器人植入FU，目前正在开发中。 作者认为，机器人将引领头发修复手术的未来，并且机器人将执行头发修复过程的所有步骤。

参考：Practical Aspects of Hair Transplantation in Asians