睿米特约报道
第36期
神外前沿讯，9月22日下午，在第九届世界华人神经外科学术大会?会前线上学术周的《神经外科手术机器人的应用和发展》专题上，医院的7位专家分享了手术机器人在脑出血、活检、DBS等各类手术中的应用情况，并展望未来人工智能结合手术机器人在神经外科领域的拓展。
华中科技大学同医院（以下简称“医院”）神经外科蒋伟副教授以《机器人活检技术—发展与体会》主题做分享，医院功能神经外科机器人的应用比较早，也积累了一些经验，本次演讲主要包括以下五方面内容：
1、医疗机器人的背景
医疗机器人是在微侵袭外科时代，计算机图像技术和工业自动化技术等飞速发展情况下，包括机器自动化，机器人军事、工业的广泛应用等基础上应运而生。
一般认为，医疗机器人应该是医疗器械，但是又不同于医疗器械。它似乎是一种类脑的工具，能够辅助医生，拓展医生的能力，同时它未来会具有越来越多的自我学习，人工智能的能力。
医疗机器人同时需要满足三个方面的要求：首先是医用性，就是高标准，比如说植入材料或者安全性、可靠性的问题；其次是临床适用性，一定要有适应症，适合这个疾病的特征；三是良好的交互性，这应该是越来越具有人类智慧的表现。
我们可以从以下四个角度看医疗机器人的发展：首先医学研究的深度和广度在不断的扩展：从早期的组织器官发展到细胞和分子层面，医学的发展已经到整体和系统的方面，不断的深化了；这要求我们研究也开始从生物工程、环境、人的心理、设备以及大的社会工程等各个角度进行了解、学习和治疗。
其次，多学科交叉融合和渗透的过程：机器人技术显然涉及到医工结合、生命科学、生物技术、纳米技术、信息技术、感知技术，还有反馈技术等，这些先进技术不断的壮大。
再次，新的诊断和治疗技术手段不断出现：在诊断方面，从早期X光片发展到CT断层扫描、核磁影像，甚至到PET，多模态的各种信息分析、综合处理、融合都很重要；在治疗层面上，从早期的开放式治疗、吃药发展到微创手术，以及无创、基因诊断治疗等，一步步过来，也是科技和历史发展的趋势。
最后，新技术推动医学新的发展方向：从大的健康领域来看，它不仅仅是治病、诊断、吃药的问题，而是涉及到早期预防、预测、个性化的诊疗包括人工智能技术发展，都为医疗机器人的应用和发展提供了很好的平台。
2、医疗机器人和外科手术机器人的分类
医疗机器人种类很多，主要产品包括手术机器人、康复训练机器人、外骨骼机器人、医用服务机器人和其他辅助型机器人等。
医疗机器人有广泛的应用前景，目前主要用于伤病员的救助、转运、手术和康复。
在医疗机器人领域中，外科手术机器人占市场需求的比重最大，也是要求最高的，其中包括有腹腔镜机器人、骨科手术机器人、神经外科手术机器人、血管介入机器人以及口腔机器人等，可以说从大到小，从不同的精度、不同的入路、不同的操作形式，包括达芬奇等这种比较复杂的结构都有。
3、国内神经外科手术机器人的发展历程
我个人理解，其实手术机器人主要由注册和定位系统、机械臂系统、软件系统等三部分组成。当然，软件系统离人工智能AI要求最高的一步，机械臂、液压结构等很多特殊的技术，仍被国外垄断的。
目前神经外科机器人可结合放射影像学、计算机图像图形学、机器人工程、立体定向技术和神经外科等重大学科形成六大核心功能，主要包括多模态影像融合，影像切割和影像后处理几大部分。多模态影像融合要把各种信息资源进行融合；影像切割涉及到对影像进行精准的切割管理；影像后处理涉及智能软件处理系统等，这几个系统构成了神经外科机器人的核心功能。
4、神经外科手术机器人的临床应用
目前睿米机器人的术式涵盖了功能性颅脑疾患和器质性颅脑疾病。
应用于功能性颅脑疾患指征是脑内核团毁损、脑深部电极刺激、脑深部电极植入、SEEG、三叉神经痛等。
当然，还有一些应用于器质性颅内疾病指征，包括颅内组织活检、脑内病灶毁损、神经干细胞移植，颅内肿瘤的间质性放疗；还有颅内异物和寄生虫移除术中的辅助立体定向，神经内镜手术，现在用的比较多的VP分流术的头颅端的定位。
其实，机器人技术已经不仅仅只限于功能神经外科，还涉及到了神经外科的各个方面，包括颅内血管、颅内深部肿瘤等都有机器人的身影。
医院最近几年也尝试常规化开展机器人辅助手术，包括这几个方面的应用：
1）机器人辅助开颅手术
在神经外科手术中，术前的颅内病变定位非常重要，但有些缺乏临床经验的年轻医生往往可能出现手术切口与颅内病变偏差的情况，而在睿米机器人的辅助下，可以进行精准定位，并设计出合适的手术切口。
肿瘤切除术的特点是开颅、对脑组织损伤大，手术时间长。机器人微创手术优势是机器人术前精准定位头皮，辅助医生设计手术创口，缩小开颅窗口；术中导航定位病灶位置，便于医生快捷的探查剥离病灶。
2）机器人辅助肿瘤活检手术
活检手术是我们应用机器人做过最多的案例。穿刺活检是获取肿瘤组织病理诊断的主要方法，医生在睿米机器人的辅助下，为脑肿瘤患者精准实施活检手术。
活检手术特点是在微创方式下精准获取病灶组织。机器人微创手术优势是适用于颅脑内任何部位的肿瘤活检；注册仅需2-3分钟，操作便捷，手术用时30分钟；定位精准，手术创口小。
3）机器人辅助脑出血手术
脑出血是病情比较急和危重的，选择合适的治疗方法对疗效及愈后具有重要的意义。早期利用框架做脑出血的辅助手术；如果用机器人，医生在操作比较顺利的情况下，应该是迅速可以为患者解除血肿对脑组织的压迫，且损伤程度可以降到最低。
机器人辅助脑出血手术的优势在于用无创式的Maker，适用于各年龄段人群进行微创手术，尤其是脑内重要区域出血及出血量未达到开颅骨标准的出血，它避免穿刺的偏差，保护一些重要功能区，注册也很快；未来的发展趋势是还可以搭载移动式CT，辅助快速急救。
4）机器人辅助SEEG手术
SEEG手术中，机器人优势是框架手术无法可比拟的，它比框架手术快，可以同时计划多系统，路径和快速完成。
癫痫是大脑神经元突发性异常放电，导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病，目前癫痫的治疗包括药物治疗、手术治疗、神经调控等。
因为电极植入手术特点是对靶点的精度要求很高，植入电极数量多，要求速度很快，而机器人摆位灵活，支持患者各种特殊体位，医生手术空间充足，没有死角，机器人操作便捷，术前术后精度验证，定位精准。
5）机器人辅助DBS手术
早期对于靶点精度问题，欧洲或美国有很多争议，随着科技的发展，现在已经不是突破1毫米误差的问题，而是机器人辅助能够通过技术的革新，把误差降低到多少毫米以内，比如说0.2mm，0.1mm，甚至更小误差，这是科技不断发展，不可预测的巨大优势。
脑深部电刺激术对医生的经验和手术精度要求非常之高，而框架系统在植入电极存在一定的植入盲区，医生在机器人辅助下，可实现无死角的植入，更加灵活地布置电极针道。
DBS手术核团毁损手术特点：核团毁损术成功的关键在于靶点定位的精准性。
如果机器人辅助手术的稳定性解决了，定位精度进一步优化，耗时少等问题，一定可以达到非常好的应用效果。
5、医疗机器人的展望
我们在机器人文献报道的基础上，总结了未来机器人的三个特性：
追求工作空间分析和路径规划—个性化：医生在使用机器人手术时，器械移动速度、移动范围都需要更加精准地计算，未来手术将更趋向个性化，按照不同患者地解剖图像来编辑手术操作流程，然后再后台发出手术操作指令后，只需要监控手术就能够完成规划流程。
虚拟现实手术—远程化：未来手术机器人结合虚拟现实技术可以使主刀医生再远程操控下完成手术，解决了医疗发展贫瘠地区地技术问题。未来手术机器人地发展将会使外科医生间沟通交流和合作变得畅通，并使得全球医疗技术快速提高。
人机交互—智能化：无论是怎么样发展，始终是一个类脑工具，需要不断去学习，只有不断去获取所谓的支点，才能撬起地球。我觉得，未来的人工智能化很可能就是机器人发展最有灵魂性的一步。
从技术层面上看，机器人未来发展主要表现在：人机交互，更先进的人机交互，运用混合现实，激光全息等显示技术；多个机械臂，更先进的机器人或机械臂，多个高精度机械臂组合使用；智慧手术室，一体化的数字智慧手术室，全方位实时展现手术计划及手术进展。
专家点评与互动回答中国医院吴安华教授：蒋教授实际上是对机器人做了一个非常好的介绍，我们确实学到很多，谢谢。
医院于炎冰教授：蒋教授确实是青年才俊，言简意赅的描述了整个机器人与神经外科治疗对接的过程，非常好。
医院于炎冰教授：蒋教授你在使用机器人辅助DBS手术，在选择靶点，尤其是丘脑底核时，如果电生理测试不准的话，如何去校正靶点？在这方面有什么经验吗？
医院蒋伟教授：这可能涉及到机械臂的问题，一旦涉及到靶点不准时，调校还是挺麻烦的。目前，机器人辅助DBS手术，我个人觉得运用起来有时没有人工操作那么顺手或者快捷，可能我们操作仍不太灵活，但是我认为，机械臂的技术和注册技术还是会改进的，以后可能会越来越好。
演讲者简介蒋伟，留德医学博士，博士后。华中科技大学同医院神经外科副教授、副主任医师、硕士研究生导师，兼武汉科技医院神经外科主任。世界神经调控协会（INS）会员、中华医学会功能神经外科学组委员、中国神经调控联盟理事、中国医师协会神经调控专业委员会青年委员、医院学会神经再生与修复专业委员会，颅神经疾患诊疗学组委员、湖北省神经调控协会常务理事、武汉市功能神经外科学组副组长，武汉市中青年医学骨干人才。致力于微创和神经功能保护理念，参与神经外科手术数千例，能独立完成各类复杂神经外科手术，具有丰富的临床经验。完成了大量胶质瘤、脑膜瘤、脊髓肿瘤的显微手术，特别擅长帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍、梅杰综合征的DBS手术和三叉神经痛、面肌痉挛的MVD手术以及植物人促苏醒SCS手术。其中个人完成帕金森等DBS手术数百例，保持了高水准的手术操作和优质的术后效果，华中地区领先。曾在德国弗莱堡大学进行基础研究及临床工作，在美国华盛顿大学圣路易斯医学院Barnes-Jewish医院学习手术技术及术中神经功能保护策略，长期奋战在临床一线，医院临床突出贡献奖获得者。承担研究生及留学生临床教学任务，屡获华中科技大学教学质量奖，主持国家自然科学基金项目，留学归国人员科研基金项目，中国博士后特别基金项目，湖北省自然科学基金项目，Robert-Bosch德-中学桥科学交流基金项目，等。在CellTransplantation、JournalofNeuroscienceResearch等国际著名神经科学期刊发表SCI论文十余篇，JournalofClinicNeurologyandNeurosurgery等杂志审稿专家，参编学科专著《神经外科疾病诊疗指南》、《神经重症学》、《神经调控技术与应用》、《颅脑损伤》、《癫痫外科学》、《小儿神经外科学》、《小儿癫痫外科学》等。
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