西安中际脑病医院正式引进应用无框架脑立体定向机器人手术

 【技术背景】

　　无框架脑立体定向机器人手术是国际神经外科领域致力研究的新课题，利用影像学定位和定向仪引导，将微电机、穿刺针等显微器械置入脑内特定靶点，通过记录电生理、留取组织标本、产生毁损灶等方法，诊断和治疗中枢神经系统的多种病症。

　　20世纪80年代中后期开始，美、法、德、意、日等发达国家十分重视计算机与机器人辅助医疗外科方面的研究，并将医用虚拟手术规划系统——医用外科机器人技术，列为重点研究计划。1998年1月-1999年1月，我国北京航空航天大学机器人研究所和海军总医院神经外科中心联合开发的CRAS-BH型机器人系统，临床成功实施了脑立体定向手术，并且摆脱了定向框架仪，无框架脑立体定向机器人手术正式应用于脑外科临床。

　　【无框架脑立体定向机器人系统】

　　北京航空航天大学机器人研究所和海军总医院神经外科中心联合开发的机器人系统分为五代：第一代CRAS-BH1、第二代CAS-R-2、第三代“黎元”、第四代机器人、第五代机器人。目前多采用第二代机器人CAS-R-2和第五代机器人。机器人系统主要包括智能机械臂、影像引导装置和三维定位软件三个部分。在脑立体定向手术中，该系统可取代传统的定向仪框架，通过识别帖附着于患者头部的标志点，建立相应的三维坐标体系，通过标示靶点位置和穿刺轨迹，智能机械臂按照模式手术计划固定穿刺方向，为术者提供准确导航和操作平台。

　　【作用原理】

　　无框架脑立体定向机器人手术的应用是脑立体定向神经外科发展的一个代表性新领域，是以计算机技术为基础的新型现代化微创型脑部手术。它将机器人技术、现代神经影像诊断技术、立体定向外科和显微外科技术通过高性能计算机结合为基础，融合各种先进影像图像(CT、MRI、DSA、脑磁图)为引导，准确标示出颅内靶点的三维空间坐标，然后在微创钻孔(孔径小于1.5厘米)入颅，利用机器人动力机械臂的精密传感器和神经导航系统，将射频消融针、组织钳、深部探测电极、刺激电极或神经修复物质、放射性核素等准确送达脑内病变部位和相关神经细胞核团，实施核团损毁、脑深部电刺激、脑组织修复、脑组织活检或脑肿瘤间质内放疗。

　　【操作过程】

　　1、用维生素E胶丸或电极片作为标志点固定在患者头上，然后进行CT或者MRI扫描，拍出20多张患者头部层切照片，每层的距离为5mm。

　　2、将扫描的图像送入计算机，进行三维重建。

　　3、在图像空间进行四个坐标点和手术靶点的坐标测量。在计算机上进行病灶勾画、病灶靶点确定和手术路径规划，并将规划好的路径显示在重建的三维模型上。

　　4、在实际手术过程中，患者的头部和手术床相对固定，然后用CAS-R-2型机械臂在手术空间对标志点进行测量，并利用标志点在手术空间和图像空间的测量结果，计算从图像空间到手术空间的映射变换。

　　5、在手术空间中移动机械臂末端的手术探针，引导软件将此时的位姿实时的显示在图像空间中。

　　6、当手术探针图像的轴向与规划的轨迹重合时锁定机械臂。

　　7、手术医生在穿刺点切0.5cm的小口，颅骨钻孔，在智能机械臂的引导下将穿刺针刺入患者脑内，直达病灶靶点。注射器抽出血肿、肿瘤囊液、脓肿，或注入治疗所需药液，手术即完成。

　　【系统优势】

　　1、操作可视化，定位精准，误差极小，定位误差为1.0mm，平均穿刺误差小于1.5mm，患者头部的创口<1cm，手术时间大大缩短，减少了术后并发症，手术成本也大大降低。

　　2、避免手术死角，扩大手术适应症，避免安装框架的痛苦，消除患者恐惧心理。

　　3、部分患者在局麻下进行，创伤小，术后恢复快。

　　4、与CT/MRI脱机工作获取图像简单

　　5、手术时间短。

　　【临床应用】

　　无框架脑立体定向机器人手术临床应用广泛，现在已经成功应用于脑深部病变活检、囊性肿瘤的治疗、脑深部脓肿的治疗、脑科异物摘除、脑出血的治疗、核团毁损、配合脑室镜、显微镜手术等，近年来逐渐应用于难治性癫痫，脑结构、功能病变异常等引起的癫痫，脑外伤、脑肿瘤等引起的癫痫，颞叶癫痫以及癫痫共患病如精神障碍、抑郁症和脑性瘫痪等疾病的治疗。