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    科研動態

    微創柔性手術機器人MicroNeuro成功完成國際首例深位顱內活檢手術人體實驗

  • 發表日期:2022-10-10 【 【打印】【關閉】
  •   20229月,MicroNeuro微創顱內手術機器人(以下簡稱MicroNeuro)在香港成功開展首例深位顱內活檢手術尸體實驗,標志著該機器人的主要功能研發成功。 

      MicroNeuro由中國科學院香港創新研究院人工智能與機器人創新中心劉宏斌教授及香港中文大學神經外科陳達明教授團隊聯合研發。這款特別針對腦部微創手術的神經外科手術機器人,可在幾乎不傷害正常腦組織的前提下,進行穩、準、可見的智能化微創手術。 

      為解決腦手術在微創范式下深部病灶難以通過直線路徑抵達、手術器械操作難度高且空間狹小等臨床痛點,MicroNeuro的微型柔性手術機器臂創造性地研發了力、位、形多模態融合的控制算法,并結合術前及術中影像信息,實現了在最大程度避免腦組織損傷的同時,保證末端手術工具的亞毫米級控制精度。通過部署中科院自動化所自主研發的紫東太初多模態大模型,MicroNeuro可在術中實時融合視覺、觸覺等多模態信息,協助醫生對手術場景進行實時推理判斷。同時,AR技術的應用使得醫生對顱內手術工具及重要神經及血管的相對位置一目了然。使用MicroNeuro,醫生只需在顱骨上開鑿一個不大于5毫米的小孔,便可在增強現實技術(AR)的引導下,操作MicroNeuro柔性機械臂安全通過顱內彎曲的自然腔道抵達腦室深部并進行精準手術。 

      據研發團隊介紹,當前神經外科機器人發展緩慢,已面世的產品只具有導航和輔助定位功能,至今仍沒有一款類似達芬奇腹腔鏡機器人的產品幫助神經外科醫生實現手動無法達成的微創式顱內靈活手術操作。顱內深處腔體空間理論上可經由柔性內鏡到達,但傳統柔性內鏡存在分辨率不高、照明不足、操作性差等缺陷,應用于深部腦組織手術異常困難和危險,難以微創化進行。因此盡管會對病人正常腦組織造成損傷,絕大多數醫生仍然選擇使用剛性手術器械進行操作。MicroNeuro的成功研發將為微創顱內手術提供更大助力,對于減低手術過程中的腦組織損傷意義重大。例如,香港和華人地區的中樞神經胚胎瘤發病率在世界范圍內最高,且多發于兒童和青少年,對于中樞神經胚胎瘤的活檢需使用剛性器械在頭部制造兩個創口才能完成,對青少兒正常腦組織損傷很大。而采用MicroNeuro系統,通過一個創口即可完成全部操作,將手術創傷降低一半以上,真正實現腦手術的微創化。此外,系統在三叉神經減壓和腦出血等深位顱內手術中也具有廣泛的應用前景。 

    劉宏斌教授(前排左一)、陳達明教授(前排左二)與參與實驗的創新中心成員合影

      本次開展的人體實驗則主要驗證了通過一個顱骨創口使用MicroNeuro機器人輔助柔性內窺鏡進行第三腦室造瘺與活檢采樣的可行性。MicroNeuro由陳達明醫生操作,在抵達“患者”第三腦室深處后進行活檢并在退出內鏡時釋放鎳鈦絲作為柔性內鏡運動路徑的參考物,待手術完成后由CT驗證位置。手術前MRI圖像與手術后X光對比結果表明,機器人的柔性內鏡末端成功抵達第三腦室松果體區,充分驗證了使用MicroNeuro在第三腦室與側腦室手術的可行性,展示了該機器人良好的運動控制精度。

    MicroNeuro手術前進行體外測試

    陳達明醫生操作MicroNeuro進入第三腦室底部并進行活檢

    MicroNeuro的現實增強技術(AR)讓醫生在手術中“透視”看到柔性內窺鏡與腦內組織結構的三維空間位置關系

    MicroNeuro成功經彎曲的腦室腔道抵達第三腦室底部,并進行活檢取樣。在退出過程中,MicroNeuro同時釋放0.2mm鎳鈦絲,以標記柔性內鏡行進軌跡,證明手術成功

      柔性內窺鏡手術的機器人化是神經外科向微創化發展的必然趨勢。此次深位顱內活檢手術人體實驗的成功,證明了MicroNeuro所采用的技術路線符合這一趨勢發展的需求。未來,MicroNeuro機器人系統的臨床使用可以極大地降低神經外科手術對病人的創傷及并發癥,并為目前因技術限制無法進行手術的病患帶來希望。 

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