海軍總醫(yī)院 田增民 于 雪
在神經(jīng)外科,，進(jìn)行腦腫瘤內(nèi)放療,、腦內(nèi)病變活檢、腦內(nèi)血腫排空等操作常常需要從顱骨表面進(jìn)針再深入腦深部,。但從哪里進(jìn)針最合理,，進(jìn)針角度、深度等都是對于醫(yī)生的嚴(yán)峻考驗,，因為稍有差池輕則影響治療效果,重則給患者帶來巨大損害甚至生命危險,。如今這些難題都可以麻煩機(jī)器人解決了，甚至還可以借助遠(yuǎn)程系統(tǒng)向遠(yuǎn)方的專家“借腦”,。今年,，“遠(yuǎn)程遙操作無框架機(jī)器人系統(tǒng)”研究獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。
今后的目標(biāo)
把“吃線”的苦活留給機(jī)器
應(yīng)用微細(xì)的血管導(dǎo)管和導(dǎo)絲,，進(jìn)行血管造影診斷,、畸形血管栓塞,、狹窄血管擴(kuò)張或放置支架等操作，統(tǒng)稱為介入手術(shù),。介入手術(shù)因其直觀性,、微創(chuàng)性，在醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,，越來越受重視,。目前介入手術(shù)已成為治療心腦血管疾病和各種腫瘤的重要方法。近年來,，介入手術(shù)的數(shù)量有了驚人的增長,，在一些領(lǐng)域基本上與常規(guī)外科手術(shù)數(shù)量持平。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已將其與內(nèi)科治療和外科治療一并列入三大治療學(xué)科,。
眾所周知,，神經(jīng)外科醫(yī)生為患者進(jìn)行血管介入手術(shù)時，需要在手術(shù)現(xiàn)場不斷利用X線透視,，才能了解介入導(dǎo)管的運(yùn)行部位,、方向及速度等情況。術(shù)者根據(jù)導(dǎo)管和病人血管的關(guān)系變化,，隨時加以調(diào)整,，以保證導(dǎo)管準(zhǔn)確到位。問題在于透視次數(shù)越多,，觀察導(dǎo)管越準(zhǔn)確,，但同時“吃線”也必然越多；而不透視的時候,，醫(yī)生只能盲穿,，難以保證導(dǎo)管在人體內(nèi)運(yùn)行的準(zhǔn)確性。
為了擴(kuò)展腦外科機(jī)器人手術(shù)的適用范圍,，我們正在深入進(jìn)行“血管介入手術(shù)機(jī)器人的臨床實踐”研究,，準(zhǔn)備將這個“苦差事”也交給機(jī)器人做。具體來說,，就是在介入手術(shù)中由機(jī)器人準(zhǔn)確完成導(dǎo)管推進(jìn),、旋轉(zhuǎn)等動作。這樣,，在手術(shù)中醫(yī)生就可以在不受X線照射的情況下全程進(jìn)行可視性操作,。術(shù)者只需要在電腦屏幕前，通過鼠標(biāo)遙控操作導(dǎo)管行進(jìn)就可以了,。
在這個領(lǐng)域,，日本、以色列,、德國等國家也正試圖在血管介入操作中采用機(jī)器人技術(shù),，但目前只是停留在實驗室階段,。而我們目前這個設(shè)想已經(jīng)完成了設(shè)備的前期準(zhǔn)備，并進(jìn)入動物實驗階段,，取得了初步成效,。
最大的特色
患者沒有“帽子”
無框架腦立體定向手術(shù)是近年來神經(jīng)外科領(lǐng)域出現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)，它是微侵襲神經(jīng)外科發(fā)展的重要方向之一,?！盁o框架”是我們科研中重要的特色之一。
幾十年來,，在國際范圍內(nèi),，要想完成腦立體定向手術(shù),，患者需要事先在顱骨上“打眼”,，以固定一個三四斤的定向儀框架，再進(jìn)行框架空間投射定位,，確定手術(shù)靶點(diǎn)的位置,。繁瑣的工序以及消毒等必要程序，使得我們治療中心一天只能為兩三個患者進(jìn)行手術(shù),。如今,，借助新的無框架定位手術(shù)系統(tǒng)，取掉了戴在患者頭上多年的手術(shù)框架,，減少了病人痛苦,，并且消除了手術(shù)死角，擴(kuò)大了手術(shù)野,，一天最多可以完成15個手術(shù),。
準(zhǔn)確地說，無框架腦立體定向手術(shù)是基于CT或MRI圖像建立三維坐標(biāo),，通過定位標(biāo)志建立計算機(jī)圖像與實際手術(shù)空間的映射關(guān)系,，對腦立體定向手術(shù)進(jìn)行規(guī)劃與虛擬操作，最后實現(xiàn)多傳感器智能機(jī)械臂的輔助定位及導(dǎo)航,。這種智能化的手段較傳統(tǒng)腦立體定向手術(shù)定位準(zhǔn)確,，精度誤差<1mm，從而使手術(shù)更加安全可靠,。該手術(shù)的進(jìn)步涉及機(jī)器人,、微電子、圖像處理,、虛擬現(xiàn)實,、微創(chuàng)外科等諸多學(xué)科內(nèi)容。
遙操作機(jī)器人
手術(shù)日趨成熟
2003年9月10日,，我國首例遠(yuǎn)程醫(yī)療外科機(jī)器人立體定向手術(shù)在海軍總醫(yī)院與沈陽市中心醫(yī)院之間進(jìn)行,。兩臺計算機(jī),、一個麥克風(fēng)、一只鼠標(biāo),，沒有傳統(tǒng)手術(shù)中的流血場面,，主刀術(shù)者甚至沒有進(jìn)入手術(shù)室，就完成了遙操作機(jī)器人手術(shù),。我們遙控遠(yuǎn)在600公里外的沈陽市中心醫(yī)院的機(jī)器人“黎元”,，為沈陽的一名腦出血患者實施腦外科手術(shù)。病人的腦部CT掃描圖像傳入電腦,，然后應(yīng)用特定軟件設(shè)計手術(shù)靶點(diǎn),，選擇手術(shù)途徑。遙操作對準(zhǔn)坐標(biāo)后,，機(jī)器人迅速找到手術(shù)靶點(diǎn),，輔助沈陽現(xiàn)場醫(yī)生定位、進(jìn)刀,。四十分鐘后,，病人腦內(nèi)血腫排出，原本失語,、偏癱的病人已經(jīng)能夠開口說話,。
如今，在無框架腦外科立體定向手術(shù)的基礎(chǔ)上,，遙操作機(jī)器人手術(shù)日趨完善,，自動定位功能更加先進(jìn)，實現(xiàn)了視覺立體自動定位,，讓遠(yuǎn)在異地的術(shù)者能夠立體地看到術(shù)野,。通過這一技術(shù)在遙遠(yuǎn)的海面上、在異國他鄉(xiāng)為我們的子弟兵,、為境外同胞們進(jìn)行手術(shù)治療,，在技術(shù)上也已完全成為可能。
機(jī)器人無框架定位手術(shù)系統(tǒng)適用于腦部病變的診斷與治療,，特別是常規(guī)手術(shù)方法難以解決的病例,。至今我們中心已施行手術(shù)2600余例，現(xiàn)已成功應(yīng)用的手術(shù)項目包括：腦深部病變活檢,；癲癇,、帕金森病等腦功能性疾病的立體定向外科治療；腦深部血腫及膿腫排空,；腦異物摘除術(shù),；腦腫瘤內(nèi)注藥及內(nèi)放療；神經(jīng)干細(xì)胞移植等手術(shù)。
鏈 接 機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)路徑
第一代 1997年5月首次應(yīng)用于臨床,，為國內(nèi)首創(chuàng)醫(yī)療外科機(jī)器人手術(shù),，進(jìn)一步的研究列入國家“863”計劃課題。
第二代 1999年實現(xiàn)了無框架定位手術(shù),，操作靈活,，實用性強(qiáng)。
第三代 2001年,，增加了遙操作功能,，專家可以通過局域網(wǎng)實施遙操作手術(shù)。
第四代 2003年,，實現(xiàn)了專線遙操作異地臨床手術(shù),。
第五代 2005年，自動定位功能更加先進(jìn),，實現(xiàn)了視覺立體自動定位,，使手術(shù)誤差更小。完成了北京至延安的遙操作手術(shù),。
在神經(jīng)外科,，進(jìn)行腦腫瘤內(nèi)放療,、腦內(nèi)病變活檢、腦內(nèi)血腫排空等操作常常需要從顱骨表面進(jìn)針再深入腦深部,。但從哪里進(jìn)針最合理,，進(jìn)針角度、深度等都是對于醫(yī)生的嚴(yán)峻考驗,，因為稍有差池輕則影響治療效果,重則給患者帶來巨大損害甚至生命危險,。如今這些難題都可以麻煩機(jī)器人解決了，甚至還可以借助遠(yuǎn)程系統(tǒng)向遠(yuǎn)方的專家“借腦”,。今年,，“遠(yuǎn)程遙操作無框架機(jī)器人系統(tǒng)”研究獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。
今后的目標(biāo)
把“吃線”的苦活留給機(jī)器
應(yīng)用微細(xì)的血管導(dǎo)管和導(dǎo)絲,，進(jìn)行血管造影診斷,、畸形血管栓塞,、狹窄血管擴(kuò)張或放置支架等操作，統(tǒng)稱為介入手術(shù),。介入手術(shù)因其直觀性,、微創(chuàng)性，在醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,，越來越受重視,。目前介入手術(shù)已成為治療心腦血管疾病和各種腫瘤的重要方法。近年來,，介入手術(shù)的數(shù)量有了驚人的增長,，在一些領(lǐng)域基本上與常規(guī)外科手術(shù)數(shù)量持平。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已將其與內(nèi)科治療和外科治療一并列入三大治療學(xué)科,。
眾所周知,，神經(jīng)外科醫(yī)生為患者進(jìn)行血管介入手術(shù)時，需要在手術(shù)現(xiàn)場不斷利用X線透視,，才能了解介入導(dǎo)管的運(yùn)行部位,、方向及速度等情況。術(shù)者根據(jù)導(dǎo)管和病人血管的關(guān)系變化,，隨時加以調(diào)整,，以保證導(dǎo)管準(zhǔn)確到位。問題在于透視次數(shù)越多,，觀察導(dǎo)管越準(zhǔn)確,，但同時“吃線”也必然越多；而不透視的時候,，醫(yī)生只能盲穿,，難以保證導(dǎo)管在人體內(nèi)運(yùn)行的準(zhǔn)確性。
為了擴(kuò)展腦外科機(jī)器人手術(shù)的適用范圍,，我們正在深入進(jìn)行“血管介入手術(shù)機(jī)器人的臨床實踐”研究,，準(zhǔn)備將這個“苦差事”也交給機(jī)器人做。具體來說,，就是在介入手術(shù)中由機(jī)器人準(zhǔn)確完成導(dǎo)管推進(jìn),、旋轉(zhuǎn)等動作。這樣,，在手術(shù)中醫(yī)生就可以在不受X線照射的情況下全程進(jìn)行可視性操作,。術(shù)者只需要在電腦屏幕前，通過鼠標(biāo)遙控操作導(dǎo)管行進(jìn)就可以了,。
在這個領(lǐng)域,，日本、以色列,、德國等國家也正試圖在血管介入操作中采用機(jī)器人技術(shù),，但目前只是停留在實驗室階段,。而我們目前這個設(shè)想已經(jīng)完成了設(shè)備的前期準(zhǔn)備，并進(jìn)入動物實驗階段,，取得了初步成效,。
最大的特色
患者沒有“帽子”
無框架腦立體定向手術(shù)是近年來神經(jīng)外科領(lǐng)域出現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)，它是微侵襲神經(jīng)外科發(fā)展的重要方向之一,?！盁o框架”是我們科研中重要的特色之一。
幾十年來,，在國際范圍內(nèi),，要想完成腦立體定向手術(shù),，患者需要事先在顱骨上“打眼”,，以固定一個三四斤的定向儀框架，再進(jìn)行框架空間投射定位,，確定手術(shù)靶點(diǎn)的位置,。繁瑣的工序以及消毒等必要程序，使得我們治療中心一天只能為兩三個患者進(jìn)行手術(shù),。如今,，借助新的無框架定位手術(shù)系統(tǒng)，取掉了戴在患者頭上多年的手術(shù)框架,，減少了病人痛苦,，并且消除了手術(shù)死角，擴(kuò)大了手術(shù)野,，一天最多可以完成15個手術(shù),。
準(zhǔn)確地說，無框架腦立體定向手術(shù)是基于CT或MRI圖像建立三維坐標(biāo),，通過定位標(biāo)志建立計算機(jī)圖像與實際手術(shù)空間的映射關(guān)系,，對腦立體定向手術(shù)進(jìn)行規(guī)劃與虛擬操作，最后實現(xiàn)多傳感器智能機(jī)械臂的輔助定位及導(dǎo)航,。這種智能化的手段較傳統(tǒng)腦立體定向手術(shù)定位準(zhǔn)確,，精度誤差<1mm，從而使手術(shù)更加安全可靠,。該手術(shù)的進(jìn)步涉及機(jī)器人,、微電子、圖像處理,、虛擬現(xiàn)實,、微創(chuàng)外科等諸多學(xué)科內(nèi)容。
遙操作機(jī)器人
手術(shù)日趨成熟
2003年9月10日,，我國首例遠(yuǎn)程醫(yī)療外科機(jī)器人立體定向手術(shù)在海軍總醫(yī)院與沈陽市中心醫(yī)院之間進(jìn)行,。兩臺計算機(jī),、一個麥克風(fēng)、一只鼠標(biāo),，沒有傳統(tǒng)手術(shù)中的流血場面,，主刀術(shù)者甚至沒有進(jìn)入手術(shù)室，就完成了遙操作機(jī)器人手術(shù),。我們遙控遠(yuǎn)在600公里外的沈陽市中心醫(yī)院的機(jī)器人“黎元”,，為沈陽的一名腦出血患者實施腦外科手術(shù)。病人的腦部CT掃描圖像傳入電腦,，然后應(yīng)用特定軟件設(shè)計手術(shù)靶點(diǎn),，選擇手術(shù)途徑。遙操作對準(zhǔn)坐標(biāo)后,，機(jī)器人迅速找到手術(shù)靶點(diǎn),，輔助沈陽現(xiàn)場醫(yī)生定位、進(jìn)刀,。四十分鐘后,，病人腦內(nèi)血腫排出，原本失語,、偏癱的病人已經(jīng)能夠開口說話,。
如今，在無框架腦外科立體定向手術(shù)的基礎(chǔ)上,，遙操作機(jī)器人手術(shù)日趨完善,，自動定位功能更加先進(jìn)，實現(xiàn)了視覺立體自動定位,，讓遠(yuǎn)在異地的術(shù)者能夠立體地看到術(shù)野,。通過這一技術(shù)在遙遠(yuǎn)的海面上、在異國他鄉(xiāng)為我們的子弟兵,、為境外同胞們進(jìn)行手術(shù)治療,，在技術(shù)上也已完全成為可能。
機(jī)器人無框架定位手術(shù)系統(tǒng)適用于腦部病變的診斷與治療,，特別是常規(guī)手術(shù)方法難以解決的病例,。至今我們中心已施行手術(shù)2600余例，現(xiàn)已成功應(yīng)用的手術(shù)項目包括：腦深部病變活檢,；癲癇,、帕金森病等腦功能性疾病的立體定向外科治療；腦深部血腫及膿腫排空,；腦異物摘除術(shù),；腦腫瘤內(nèi)注藥及內(nèi)放療；神經(jīng)干細(xì)胞移植等手術(shù)。
鏈 接 機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)路徑
第一代 1997年5月首次應(yīng)用于臨床,，為國內(nèi)首創(chuàng)醫(yī)療外科機(jī)器人手術(shù),，進(jìn)一步的研究列入國家“863”計劃課題。
第二代 1999年實現(xiàn)了無框架定位手術(shù),，操作靈活,，實用性強(qiáng)。
第三代 2001年,，增加了遙操作功能,，專家可以通過局域網(wǎng)實施遙操作手術(shù)。
第四代 2003年,，實現(xiàn)了專線遙操作異地臨床手術(shù),。
第五代 2005年，自動定位功能更加先進(jìn),，實現(xiàn)了視覺立體自動定位,，使手術(shù)誤差更小。完成了北京至延安的遙操作手術(shù),。
