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0.5毫米!它们为手术刀装上“高精度导航”

发布时间:2020年07月21日    来源:中关村管委会                          字体:                          

  人脑的重量不过1.4kg却包含了860亿个神经元、1000多亿个胶质细胞……如果大脑生病需要手术,什么样的手术刀才值得信任?中关村企业柏惠维康研发的睿米手术机器人或许能让我们提升不少信心。

  北京柏惠维康科技有限公司成立于2010年,是专业从事手术机器人研发、生产、运营的中关村高科技公司,是国内首家取得神经外科手术机器人(神经外科手术导航定位系统)医疗器械注册证的企业,中国医疗装备人工智能联盟理事单位,中关村前沿科技与产业服务联盟理事单位。团队先后取得国内手术机器人领域多项突破:第一次成功应用于临床(1997年5月),第一个获得神经外科手术机器人注册证(2018年4月),第一次实现5G远程机器人辅助DBS手术(2019年10月)。

  精准,精准,还是精准

  央视演播厅,一位花季少女正在为大家演奏大提琴,优美的琴声让观众动容。

  她叫毛澄宇,不久前,医生在她的脑袋里发现了一个海绵状的血管瘤,它长在太阳穴内的深部颞叶颞脊,非常靠近大脑内侧。虽然手术可以解决这个问题,但血管瘤的位置非常深,且靠近音乐和旋律相关的功能区,稍有不慎,很有可能手术完成之后,她将彻底离开心爱的大提琴,音乐生涯就此结束。

  在开颅手术中,传统神经外科所使用的立体定向框架需要4个螺钉来固定。在进行框架手术预计划时,虽然软件计算出的刻度会精确到小数点后一位,但是框架定位器械上的刻度却只能精确至刻度个位,容易造成一定的定位误差。并且患者需佩戴沉重且巨大的框架扫描医学影像,在移动和调节过程中可能产生人为误差。

  但是,在睿米手术机器人辅助的手术中,患者只需头部粘贴四个标志物,就能实现毫米级精准定位,不会造成除手术创口之外的额外创伤。尤其是在多路径的手术中,传统的框架定位器械需要进行多次人工调整,而睿米手术机器人可以连续快速定位,操作更为方便快捷。

  目前,睿米手术机器人综合导航定位精度在0.5mm以内,全自动注册时间2分钟以内,也是神经外科手术机器人中唯一可以实现术中实时光学导航的产品。

  在毛澄宇的开颅手术中,睿米手术机器人像 GPS 一样对病灶区进行定位导航,引导主刀医生通过最短、同时也是损伤最小的路径为患者切除病变。

  神奇,是因为效果

  没人知道明天和意外哪个先来。

  19岁那一年,在一次凶猛的高烧之后,赵立梅发现自己的身体再也无法像之前那样受自己支配,四肢每一分每一秒都在不由自主的颤抖、甩动,想要完成吃饭、喝水这样的基本动作都十分困难。而她这一抖就是二十年,帕金森让她无法学习工作,生活也无法自理。目前,我国有多达300万的帕金森病患者。

  “我不敢去见女儿,我怕她知道自己有一个帕金森妈妈。我在大街上走,都有人拍我,说你别抖了行不行?我说我有病。对方说那你就去治啊!我说你怎么知道我没有去治?”

  想要抑制帕金森这种疾病,最有效的外科手段是脑深部电刺激术(DBS),需要将两根毫米级的电极植入脑部花生大小的核团内。但是,由于大脑中布满了危险的血管和神经,这样的高难度手术,全中国只有100多位医生可以完成。

  即使是身经百战的睿米手术机器人,面对被称为功能神经外科的“珠穆朗玛峰”——脑深部电刺激术时,也感受到了一丝压力。

  在北京天坛医院功能神经外科主任张建国教授的带领下,睿米手术机器人“脑”“眼”“手”齐心合力,开始为赵立梅进行术前规划:将定位标记点及验证点贴于患者头部,然后进行头部CT扫描,将病灶及定位标记点显现于影像中,再将MRI及CT影像传输到机器人睿米计算机系统中融合,一场持续108分钟的战斗就此打响。

  脑-眼-手

  完美配合,铸就神奇睿米

  脑:柏惠维康自主研发的计算机软件,也是医生进行医学影像处理、融合、分割、手术路径规划的载体。除常规的CT、核磁等医学影像外,软件还可以对BOLD、DTI、PET等多模态影像融合,帮助医生更精细地制定手术规划。睿米软件共包含五大功能模块(DBSSEEG活检抽吸导航内镜),分别针对不同术式的临床需求进行设计开发。

  眼:每台手术的第一步都是从“脑”的五大功能模块开始,但是手术的精准实施离不开“眼”的精确匹配。睿米手术机器人光学跟踪定位仪的作用是通过毫秒级精准识别,实时“找到”标志物所在的精准位置,通过光学跟踪定位仪对不同标志物的识别,完成软件内医学影像坐标系与患者真实物理坐标系的精准匹配。独特设计和智能算法实现了全自动手术注册,完全排除人为操作误差,获取统一的最优化手术注册结果。

  手:睿米手术机器人机械臂臂展在1000mm以上,在定制的机械臂末端,可搭载神经外科各类手术工具,并为不同手术设计不同形态的末端工具,均可实现手术过程中快速拆装,术后可拆卸进行高温高压无菌消毒,方便下次手术使用。

  “手还抖吗?”

  “不抖了!”

  手术结束的那一刻,被折磨了二十年的辛酸的眼泪从赵立梅眼中夺眶而出,39岁的她终于在睿米手术机器人的辅助下迎来了新生!

  远程+辅助,为更多患者带来福音

  目前,睿米手术机器人已在中国人民解放军总医院(301)内实施过数例5G环境下机器人辅助远程脑起搏器手术,均取得成功。随着5G网络建设的加速,其高带宽、低延时等优势将带给远程医疗更多可能性。借助机器人实现远程手术,可以进一步将专家的手术经验复制到更多地区,加速当地医生的成长,同时可以有效减少患者为看病消耗的精力和费用,有助于医疗资源的下沉,缓解医疗资源紧缺,实现医疗资源共享。

  睿米机器人辅助手术除了可以辐射全国,让专家手术效率更高之外,对于年轻医生的成长也有不小的帮助。由于睿米手术机器人标准化的操作,医生可以借助以往病历集中学习,再借助机器人将这些经验最大化应用在临床手术中,一些较为基础的术式则可以更加快速地掌握,整体缩短年轻医生的成长周期。例如活检、脑出血等常规手术,年轻医生在机器人辅助下20分钟以内即可完成。

  关注病患群体的命运,扶正生命的轨迹。截至目前,睿米手术机器人已经在北京天坛医院、宣武医院、中日友好医院等56家三甲医院投入使用。柏惠维康正用他们 20 年的技术积累和18 年的临床探索,不断地深研技术迭代产品,为千万患者带来希望。

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