neuroArm—神经外科机器人手术系统

 

 

【Ref: Maddahi Y, et al. Int J Med Robotics Comput Assist Surg. 2015 Jun 29. doi: 10.1002/rcs.1679. [Epub ahead of print]】

神经外科手术对于病变定位、分离和切除的精确性要求极高。一体化机器人操作系统对神经外科手术可能起到辅助作用，但现有的商业化机器人手术系统并不适用于神经外科，主要缺陷在于：①没有神经外科专用的双极电凝、吸引器等器械；②操作空间狭小；③器械无触觉反馈。为此，多家公司参与设计和开发神经外科专用的机器人手术系统，并已有5套手术系统研发成功（尚未上市销售），其中加拿大卡尔加里大学研究和生产的neuroArm系统已经进入临床试验阶段。

neuroArm是专为神经外科设计的影像导航一体化手术系统。整体系统对MRI成像无干扰，操作手臂具有多个关节可完成多维动作。压力感受器能够给术者提供实时触觉反馈并过滤掉术者手的轻微颤抖，使机械臂前端连接的手术器械如双极电凝和吸引器更加稳定。加拿大卡尔加里大学脑科学研究所neuroArm项目组的Yaser Maddahi等将该系统应用在临床手术中的情况发表于2015年6月《Int J Med Robotics Comput Assist Surg》在线上。

卡尔加里大学附属Foothills医学中心的Garnette R. Sutherland 教授使用neuroArm系统完成了4例神经外科手术（图1），分别是额叶胶质瘤、大脑镰旁脑膜瘤、凸面脑膜瘤和海绵状血管瘤切除术。neuroArm系统所执行的手术操作任务包括：判断组织质地、分离肿瘤边界、牵拉组织、电凝血管和肿瘤包膜、放置脑棉和止血材料等。4例手术耗时分别为16.7分钟、52.8分钟、25分钟和25分钟；进行器械操作需要的最小空间为60×60×60 mm3，操作双极电凝需要的空间比吸引器稍大。手术器械在3维空间活动的角度分别为103°、62°和112°；操作时颤抖频率小于20Hz，施加在脑组织上的最大合力为1.86N。上述参数和既往报道的数据相比，均有一定的优势。

该研究首次提供了机器人手术系统应用于神经外科手术的重要参数，并证实其有效性，同时为进一步开发更多的手术器械和术者控制器系统等打下了重要基础。今后，更多医生有望利用该系统进行培训并获得授权应用于真实的开颅手术，还可以进一步比较机器人手术系统与神经外科医生徒手手术的优劣。

图1. neuroArm机器人手术系统术中操作状况；术者操纵机器，实时控制机械臂完成相应动作。①触觉反馈操作系统，②高清显示屏，③触屏监视器和④脚踏开关。

（长征医院徐涛博士编译，德国科隆大学医学院神经外科郑锋博士审校，《神外资讯》编辑部主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）