神经外科手术机器人研究进展

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神经外科是机器人外科最早涉及的领域之一,神经外科手术机器人近年来发展迅速,其手术系统已从立体定向手术发展到开颅显微外科手术甚至远程手术。本文就神经外科机器人的发展及目前国内外的研究现状作一综述。

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中国微侵袭神经外科杂志 ( M I J,0 8 1 ( ) C NS )2 0,3 5

综

述

神经外科手术机器人研究进展 孙君昭 .田增民

(中国人民解放军海军总医院全军神经外科中心，北京 10 3 ) 0 0 7 摘要：神经外科是机器人外科最早涉及的领域之一 .经外科手术机器人近年来发展迅速，手术系统已从立体定向手术发展到神其

开颅显微外科手术甚至远程手术。文就神经外科机器人的发展及目前国内外的研究现状作一综述。本 关键词：机器人；神经外科手术；远程医学

中图分类号：R 5 61

文献标志码： A

文章编号：10— 2 X(0 8 0— 2 8 0 0 9 12 2 0 )5 0 3— 3

近年来，随着先进机器人技术 (括计算机控制包技术、检测技术、图像处理技术、媒体和信息网络技多

( mp s I tr ain l Ro h se, Co a s n en t a, c etr MN ) uo t o o Ne r Mae

( tgae ugc l y t, arme t, A)最早 n r d I e t S ria S s ms S ca no C e是

术、机接口技术、械电子技术等 )微侵袭外科技人机、 术、经影像技术的飞速进步，字机器人神经外科神数的概念正逐渐形成，现外科手术中所必须的精确微实小定位、小操作、术空间的形状监测和图像显示微手等各种功能成为可能。内手术需要精确定位与精细颅

被美国 F A批准用于临床的神经外科手术机器人 . D 可进行立体定向手术。术医师根据术前影像进行手手术规划 .后与被动的机械臂一起完成手术。能锁然它

定关节，穿刺针、把电极等器械准确送到预定靶点，引导手术医师完成活检、异物、肿抽吸等操作[。取囊 3】 N uo t用术前影像资料进行定位 . e Mae采 r如果发生脑组织移位，系统误差会明显增加。则目前其新的版本已在临床应用 .将手术器械被动送到手术部位，它为半自动机器人【 4]。 Miev ( ie i f L ua n L u an n ra Unv r t o a sn e, a sn e, s y

操作，颅面部有相对固

定的解剖标志，使神经外而这科成为机器人外科最早涉及的领域之一。 tn Mo o i sa r el s技术和震颤过滤技术的发展使机器人操作手 e

术器械变得十分精确。目前，经外科手术机器人系神 统已从立体定向手术发展到显微外科手术 .至远程甚 手术【 l I n l神经外科机器人辅助手术的优点

S tel d wi r )是最早能提供实时影像引导的系统， z a n可进行无框架立体定向手术。它安装在 C T机下，利用术中扫描来克服脑组织移位问题。系统虽然提高了精该确性，，由于病人需在 C但 T机下手术，用率不高，利因而其问世 2年后即停止研究【 2]。

机器人辅助神经外科手术具有以下优点：机器① 人具有灵巧的结构和装置 .可实现精确的定位和保持

稳定的手术姿态。而能进行精确的手术。先进的从② 机器人控制技术和友好的人机接口技术，使手术的精 度和灵巧性大为提高 (消除人手的震颤，高医生可提

早期的神经外科手术机器人系统均用于立体定 向手术或手术定位。0世纪 9 2 0年代中期，由美国国家

航空航天局 ( A)发的 R MS( o o- s td NAS开 A R b tAs s ie MirsreyS s m) coug r yt e是最早兼容核磁图像的机器人， 系统基于 6个自由度的主动一动 ( s r s v )被 mat— l e控 e a制 .进行三维操作 .而不仅限于立体定向手术。可因

的技能 )且手术更加微创。机器人可以连续工作，,③

术中不会疲劳 .工作稳定、可靠。④可进行远程手术。 ⑤可提供一个适合人体力学的操作环境，使术者的疲 劳程度降到最低 .而提高了手术的安全度脚 从。 2神经外科机器人系统

R MS进行了震颤过滤和梯度运行。术精确性、 A手灵巧性明显提高[ L u .应用 R 5 e 1 Ro x等阐。 AMS成功进行了 大鼠颈动脉吻合手术 .手术时间较人工手术长。但 J so c【绍了一种能够在锁孔手术中精 o k wi z等刀介

2 0世纪 8 0年代中期，U P MA ( rga Po rmma l be U iesl c ie o se l d s il o o )器 nv r

a Mahn r smbyI ut a R b t机 f A n r

确自动定位的影像引导系统，多智能体机器人系统即 ( l— gn b rss m, RS, Mut a e g o e t MA )其适合穿刺针、 i r t ye探

人最先用于神经外科。外科医师根据颅内病变的术前影像 .病变的坐标输入机器人。用机器人引导将应

针和导管的机械引导。中机器人直接固定到头皮夹术 或颅骨上。能根据术前 C MR的解剖注册和术中它 T、 I

穿刺针进行活检等操作。器人系统最早是与立体机 定向手术框架结合的 .美国的 Cat i如 r s n机器人系统 ea 收稿日期：2.— 1 1;修回日期：2 0 - 3 1 0 7 1- 5 0 080—1

三维面部扫描注册 .自动定位，到预先确定的靶点。达 应用本系统进行的注册试验，差仅 ( .误 1 7±07 il。 .)nn

作者简介：孙君昭( 7一，山东郓城人， 1 7) 9男，中国人民解放军第二军 医大学在读博士.中国人民解放军海军总医院主治医师。究方向：研机

3远程操作的神经外科机器人系统

器人手术.神经导航.放射神经外科

近十几年来，由于多媒体和信息网络技术的迅速

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