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2018年05月06日 星期日 放大 缩小 默认   
颅底手术机器人 误差不到一毫米
凌启渝
  为了治疗一些癌症、严重感染,或放置人工耳蜗等植入物,外科医生有时需要在病人的颅骨底部开个孔。这样的病例还不少见,每年都会超过10万例。这个任务十分微妙、艰巨,必须步步精确,很大程度上需要外科医生的干预。有些部位绝对不能触碰,比如面部神经、味觉神经,还有内耳、平衡器官。此外,在手术过程中,骨屑和血液随时可能遮挡显微镜头,影响医生的观察。外科医生在手术中必须精神高度集中,往往几位医生还得凑在一起,姿势很不舒服地坚持好几小时。

  这样的窘境,荷兰拉德堡德大学医学中心的颅底外科医师德克·昆斯特深有体会。作为智能化医疗器件的推崇者,他给自己合作带教的荷兰埃因霍温科技大学博士生乔丹·博斯出了个题目:开发一种机器人来接管颅底开孔的手术,哪怕是一部分也行。

  博斯首先到约20台颅底手术的现场进行观察,研究的重点是手术中外科医生怎样进行干预。他然后陆续设计了近20个概念样机,最终才按照选定的最佳设计制造了称为RoBoSculpt的原型机器人,进行首次技术测试。

  在测试“手术”前,“病人”的头部被准确地固定到位。然后,机器人手持医生们平常使用的外科钻探工具,也固定到所需的位置。外科医生在病人头骨的CT图像上精确地指示移除哪块骨头,机器人准确地下钻,自动而顺利地形成所需形状和尺寸的空腔。

  RoBoSculpt机器人本质上是一台先进的数控铣床,它有7个运动轴,以便灵活选取可能所需的各种角度。尽管运动轴众多,但由于结构紧凑、材料刚性高、重量轻,以及轴向间隙超小,使装置的误差控制在毫米以下。就算是开颅,这样的精度也是够了。开颅机器人可以用无菌材料覆盖,这在手术室是很重要的。

  昆斯特医生说,“这是迈向未来手术室的重要一步。RoBoSculpt是外科医生和机器间的最佳协作,它们确实互补,以达到对患者的最佳效果。”

  机器人动作快,手术持续时间就可能缩短;机器人动作准,因此可以预期患者的恢复时间更短,并发症较少,也减少康复的需求。这些对患者都是福音,更何况费用也可能降低。而外科医生们,则可以从繁重的工作中部分解脱出来,这也使年长的医生能晚一点告别手术台。

  RoBoSculpt机器人的临床前测试将在拉德堡德大学进行,而首次人体手术可能要等2到3年。这些测试中可能是机器人先做准备工作,外科医生亲自完成关键的最后动作,以获得人机安全共事的经验。荷兰埃因霍温医疗机器人公司则计划与埃因霍温科技大学合作,将该技术商业化。

  乔丹·博斯现在已得到博士学位,他会在华沙举行的欧洲颅底协会大会上向颅底外科医师们展示自己的机器人。他表示,“预编程机器人执行外科手术得到新发展,但不能认为机器人能在短期内完成所有各种操作。比如这台机器人的设计,就只适用于人体内硬结构(特别是骨骼)的精准手术。如果用于软组织的话,固定精度就不够了。”

  凌启渝(图:TU/e)  

     
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