神经外科开颅手术机器人研究进展(3)
在颅颌面外科机器人方面,国内的机器人系统主要通过力觉反馈控制机器人的启停,提高医生的力感知,达到人机交互控制,而非单纯的机器人自动控制,更具备安全性[27]。同时借助于影响导航系统辅助定位,操控机械臂的运动方位,这已在国内手术机器人的研究中得以实现[28-29]。
最近解放军总医院第一医学中心和北京理工大学联合开发的智能人机协同开颅手术机器人系统Cranibot已完成了颅骨模型试验、动物头颅实验、活体动物实验,其运用基于力觉反馈的控制、CT影像导航、人机交互控制算法、术中实时显示系统[30],实现了人机交互控制的开颅手术,与人工开颅手术相比,提高了开颅手术的效率和精确度。
目前来看,国内的开颅手术机器人研究仍在初级阶段,机器人应用于神经外科主要还集中于立体定向手术,在开颅手术方面还处于动物实验阶段。
6 开颅手术机器人辅助开颅的优点
传统的开颅方法需要医生手持开颅钻及铣刀,医生长时间负重操作,并且需要保证钻孔和铣削的高精度,保证手术安全,大大消耗医生的体力和精力,需要有经验的医生方可实施。而机器人则具有如下优势:1)机器人借助影像导航系统操控机械臂的位置可以定位更精确,大大消除人眼的误差,使得钻孔和铣削更加匹配术前计划的位置;2)机器人的机械臂稳定性好,消除了人手晃动的危险因素,且术中不会疲劳,更加可靠;3)机器人对于力的控制比人更加精准,在开颅手术过程中,可通过程序控制力的阈值,能够及时启停,提高手术的安全性;4)机器人结合影像导航技术,可以快速定位骨窗位置,规划出开颅路径,且机器人稳定而快速的工作模式,可以缩短开颅手术的时间。高精度的定位可以减少颅内组织如硬膜、血管及脑的损伤[31];5)借助于网络及远程操控系统,可实现医生的远程控制手术。
7 开颅手术机器人的未来展望
神经外科机器人经过30余年的发展,已经日趋成熟,其发展趋势是将机器人与影像技术、机械技术、计算机控制技术相结合,做到精准与安全。开颅机器人作为神经外科机器人的一种,将开颅设备连接于机器人机械臂末端,借助于影像导航系统、术前计划软件、力控系统操控机器人的运动,达到精确度、可靠性、效率均较高的开颅效果,辅助开颅手术的完成[32]。国外的开颅手术机器人仍处于研究初级阶段,并没有投入临床应用,而国内鲜有开颅手术机器人的报道。机器人辅助开颅手术的方式是今后神经外科精准治疗的增长点。虽然国内外的开颅手术机器人尚存在精确度不够高、稳定性不够强、力反馈较差、效率低等缺点,但开颅手术机器人无疑是未来的发展方向且完全可能替代人工开颅。国外的开颅手术机器人多是借助导航及术前计划的全自动化设计,面对复杂的人体颅骨的情况,全自动化的机器开颅肯定存在安全性方面的隐患。未来人机交互协同控制的开颅机器人是发展方向,在利用机器快速、稳定、省力特点的同时,发挥人的灵活性的特点,相信不久的将来开颅机器人会广泛应用于临床。
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文章来源:《中国微侵袭神经外科杂志》 网址: http://www.zgwqxsjwkzz.cn/qikandaodu/2020/1118/372.html
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