医院于炎冰甄雪克神外
机器人课题研究中一个重要方向就是克服脑漂移难题,目前在研究磁共振与术中超声的融合,以实时追踪靶点。
在机器人系统内,如何将术中超声和磁共振等数据精准融合,在国内外也没有先例,这正是中国创造的内容,希望拿出中国方案,造福患者。
在DBS手术中,睿米机器可以达到0.2毫米误差,和有框架的头架误差几乎一样,应该说是接近零误差。
机器人辅助手术示范专访于炎冰视频仅为参考,请以文字报道为准;
神外前沿:科室获得了科技部的机器人相关课题,包括哪些内容?
于炎冰:卫健委科教医院建设发展,每年1.2亿元经医院,包括几个大的课题,其中一个课题是神经外科精准微创诊治平台的建立,人脑手术机器人在神经外科手术中的应用。这个项目不仅仅包括颅神经疾患,同时包括经典的运动障碍疾病如DBS手术对于核团的定位,还有机器人辅助癫痫SEEG(立体定向脑电图)电极植入等。手术机器人的应用缩短了手术时间,降低并发症,有效的避开重要的血管和神经。
同时手术机器人对于脑深部的病变,包括脑脓肿、脑出血、脑肿瘤的活检,除了导航的作用外,机械臂还能辅助引导直接到达目的地,然后进行血肿的抽吸,肿瘤的活检等等。
当然,对于深部的肿瘤描绘出肿瘤的范围,通过医生的手术操作,沿着机械臂指引方向的深度和范围进行肿瘤切除或病变切除,如脑肿瘤,脑血管病,动静脉畸形等,我们都是借助手术机器人完成的。
同时脊柱脊髓人工内固定的器械植入,也是通过手术机器人的定位,根据机器人指引的方向来完成。过去我们应用C型臂X射线,不仅医生受到辐射,而且手术操作慢,延缓了手术操作时间,而应用手术机器人更加便捷,更加快速的将内固定植入,有效地提高了我们临床的手术技能。近两个月来,我们已经完成了脊柱脊髓疾病多例手术,包括脊髓脊柱肿瘤、脊椎退行性病变等。
神外前沿:功能神经外科目前仍然是应用机器人的主要场景?
于炎冰:手术机器人“眼”“脑”“手”相结合的优势,使之成为神经外科手术中应用很好的设备,尤其在功能神经外科的定位非常重要。我们做帕金森病等运动障碍性疾病,癫痫植入的立体定向脑电图电极等等,这都是需要精准地找到相应的核团或者靶点,把电极植入进去,这时候需要我们避开重要的动脉静脉血管,减少副损伤;包括我们的颅神经疾患找到责任血管等等,都是机器人应用的范围。
手术机器人在功能神经外科的应用中,术前应用多模态影像融合,如MRI(磁共振成像)、MRA(磁共振血管成像)甚至MRS(磁共振波普成像)、CT影像等确定靶目标,如果将来都能够进一步将电生理学评估、术中超声影像的动态评估等,都融合到手术机器人的“脑”里,让它去计算、融合,然后给医生提供帮助,这是至关重要的。当然,这还走在路上,还有很多空白需要填补。
当然,将固定的影像学资料,比如核磁共振的各种影像会融合到手术机器人中,通过术前评估,进行靶点导航和机械臂引导,就是“脑”和“手”相结合,目前已经可以做到,特别是在功能神经外科疾病方面。
神外前沿:周围神经外科疾病的诊疗进展?
于炎冰:功能神经外科疾病包括癫痫、运动障碍疾病、颅神经疾患、疼痛等几大方面。当然,也包括周围神经外科疾患。
我院张黎教授及其研究治疗团队,在国内率先开展了多种周围神经疾病治疗,也开展了多期学习班,培养了几百名全国致力于周围神经外科诊疗的医生,包括糖尿病足的周围神经病,透析相关周围神经病,周围神经肿瘤,周围神经卡压,还包括面瘫患者的面神经管减压,周围神经重建等等,这些都走在路上。
当然,包括术中超声,移动CT,人脑机器人等应用,都必将对周围神经这个大亚专业学科不断的发展起到至关重要的作用。
神外前沿:机器人辅助能够达到DBS手术对精度的要求吗?
于炎冰:至少应用睿米机器人,我是有足够经验的,因为手术机器人从研发,进入临床到不断的改进,医院都参与了整个的临床工作。
在DBS手术中,睿米机器可以达到0.2毫米误差。如果对于一个有经验的医生,术前进行很好的影像融合评估,术中应用机器人操作,那么误差和有框架的头架误差几乎一样,应该说是接近零误差。关键是我们是不是能够有经验丰富的医生进行很好操作。
我认为,手术机器人从硬件和软件层面来讲,应该说非常成熟。我推荐使用这样的手术机器人。
专访甄雪克视频仅为参考,请以文字报道为准;
神外前沿:手术机器人申请的课题主要想解决什么问题或包括什么内容呢?
甄雪克:我们申请的课题主要想做两方面的内容。众所周知,神经外科从原始徒手操作的起步阶段水平,到后来手术显微镜和神经内镜出现以后的微创神经外科阶段,到现在我们精准神经外科阶段,可以说神经外科进入一个全新的发展阶段。
在精准神经外科阶段,要求手术操作最大范围切除病变,同时也要考虑最大程度保护人脑的功能,尤其在功能神经外科领域。
所以我们这个课题的第一方面就是以手术机器人为主要操作平台,同时联合现在包括AI技术,实时术中超声等,将其完全融合在一起,达到最精准神经外科的治疗目的。
我们知道,无论是术中CT或者术中核磁,其影像结果只能保证这一个时间点,是实实在在表现出病人的实际情况,但到下一个时间点,比如说我们操作时间过长了以后,由于脑脊液的流失,由于气颅的形成导致脑移位或者脑变形,那么前一个时间点和后一个时间点,两个影像结果就出现了脑漂移的情况。
神外前沿:怎么解决这个问题呢?
甄雪克:我们现在初步设想是,应用术中超声技术,和术前核磁进行融合,就能保证术中实时监测大脑的变化,这样会更加精确的追踪了靶点,这是我们要考虑的一个问题。
课题第二个方面内容就是我们现在的手术机器人主要是定位和导航的功能。由于机器人机械臂的导航功能和我们在使用显微镜的过程中,有可能会有冲突。我们要解决在机器人机械臂完成导航的情况下,怎么能更适配手术显微镜进行互补的操作,这是第二个思考的问题。
这就要求我们从临床需求出发,同时要和手术机器人厂家研发团队进行充分的交流,我们有需求,然后让他们对我们的需求进行改良改进,或者是创造出新的适合手术操作的软件设备或者硬件设备,来更好的完成这样的手术。
神外前沿:手术机器人和术中超声怎么融合呢?
甄雪克:这是我们下一步主要考虑的问题。
术中超声的优点,第一,没有射线,第二,确实能做到实时的。因为它操作很便捷,这样就避免了像我们只是在时间节点上进行影像学显现的CT缺点或者核磁共振缺点。
现在的问题就在于术中超声的影像和CT的影像不是同样介质的影像。所以我们现在想把术中超声的影像通过大数据,通过精准或者复杂的算法演变,更好的和核磁共振或CT影像能够进行融合。
确实是现在还没有一个这样的先例,或者说还没有特别成熟的样板可供我们参考,这就需要我们在这方面努力做工作,希望拿出我们中国自己改进的一个方法。
讲解视频和课件摘要视频
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