医院杨岸超导航机器人在神

睿米特约报道

第34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。

医院功能神经外科主任医师杨岸超副教授以《导航机器人在神经外科的应用》为主题做分享。本次演讲整理的主要内容（内容经发言者审核与修改）：

神经外科手术机器人的概况

手术机器人代表了将来微创外科的一个发展方向。据GrandViewResearch的统计，医学手术机器人市场份额已超过60%，全世界已有33个国家、医院成功使用60多万例机器人手术。BCG波士顿咨询预测分析，全球医疗机器人行业未来年复合增长率能稳定在15.4%，至年，全球医疗机器人规模有望达到17%。

手术机器人包括：普外科手术机器人-达芬奇手术系统；骨科手术机器人-天智航骨科手术机器人、以色列脊柱机器人、美国Mak机器人；牙科、眼科、整形外科、移植外科辅助机器人；神经外科手术机器人包括睿米、华科、ROSA、华志神经外科定向手术机器人。

神经外科手术机器人主要分为三部分：第一，摄像头是它的眼，能识别定位的标记物；第二，机械臂是它的手，可以承载各种手术器械如穿刺针、内镜等辅助神外手术；第三，计划系统是它的大脑，可以把患者术前的影像学资料进行融合，制定手术计划。并且随着机器人智能化水平的提高，能将各种多模态的影像资料融合，可以更方便地应用机器人进行各种类型的神外手术。

机器人系统临床应用

医院每年应用机器人进行各类手术超过例次，主要应用于：第一立体定向活检手术；第二穿刺引流及分流手术；第三辅助脑室镜手术；第四用导航定位切除肿瘤、癫痫病灶以及丘脑痛脑运动皮层电刺激手术(MCS)手术；第五立体脑电电极植入（SEEG）；第六脑深部电极植入术（DBS）。

一.立体定向活检1.活检的适应症

?颅内多发病灶，不能明确病理性质；?开颅手术风险大，需要明确性质的肿瘤；?病人体质差、不能耐受开颅手术，欲明确肿瘤性质决定化疗或放射治疗方案；?脑内病灶需要鉴别是炎症病灶、原发肿瘤或转移肿瘤；?怀疑是放射治疗敏感的生殖细胞瘤、淋巴瘤、需要放化疗前证实诊断；?脑肿瘤复发与放射坏死需作出鉴别诊断。

2.手术过程1）初步定位

?患者清醒状态进入手术室，用头架固定患者头部，保持手术中头颅位置固定不变。?手术注册机械臂，确定入颅点，并做标记。?手术位置消毒，机械臂消毒，安装无菌袋。

早期睿米机器人光学注册是在患头皮上贴大块的黑白块进行光学注册；随着技术发展，头皮标志点进行了改进，只需要在头皮上贴四个金属帽就可以完成注册，从而减少标志点触碰、位置漂移的可能，减少手术误差，即使在后颅窝的小脑或脑干的活检手术也能轻松完成。

2）规划手术路径将患者的影像资料导入机器人计划系统，重建三维模型，确定手术靶点，规划手术路径。

3）手术操作术中第一步颅骨钻孔；第二电凝穿刺硬膜；第三植入穿刺针；第四抽取少量的肿瘤组织。手术时间少，很快可以结束手术。

◆手术优点

?创伤小：不需要切开头皮，仅钻孔，降低感染率；缩短手术时间，减少住院日；手术操作过程约10min，创口仅约3mm；?高精度：穿刺坐标的计算精确到1mm；?并发症低：穿刺路径精确，全程可见动静脉的走行，颅内血肿机会降低。

◆并发症文献报道，穿刺活检的阳性诊断率为89%-99%，并发症的发生率为3%-12%，病死率为0-1.5%。

?Kreth等报道例脑内病变活检，诊断阳性率为98%，出血率为9.6%，出血者多为恶性胶质瘤患者；?Grossman等报道例脑内病变活检，诊断阳性率为93.6%，出血率为7.0%；?田增民教授报道例立体定向活检，诊断阳性率为97.4%，出血率为2.7%。

◆对于预防并发症的几点体会：

?关于出血：深部高级别胶质瘤易出血，应浅尝辄止、勿入敌过深。缓慢进针，尽量少取，见血就收，反复冲洗；危险系数高的肿瘤用细针穿刺。局部应用明胶海绵强于血凝酶，术中控制血压。?关于水肿：高级别胶质瘤和淋巴瘤易“激惹”，加重水肿；术后根据冰冻结果尽快应用甘露醇+激素；高度怀疑淋巴瘤，术后甲强龙mg冲击3天；?关于癫痫发作：近皮层并且临近功能区的低级别胶质瘤术中易癫痫发作；术中应用电刀时间尽量缩短，操作轻柔并尽量缩短操作时间；提前准备静脉通路，与麻醉医师沟通好镇静药物。

二.复杂的穿刺引流及分流手术

穿刺引流及分流手术，都是神经外科医生的基本功。对比较复杂的手术，比方说小脑室、裂隙脑室的穿刺还是有一定的困难和风险性，而机器人精准的定位，可以准确地把分（引）流管放置到额角。

案例类型包括：特发性高颅压、裂隙脑室——腹腔分流；孤立颞角分流；Ommaya囊植入（11月大患儿）、高血压脑出血血肿（底节、小脑）引流、DIPG梗阻性脑积水--活检+分流等。

三.机器人辅助的脑室镜手术在机器人机械臂末端设计相应的配件，用来夹持脑室镜，然后通过额角穿刺进行三脑室底部造瘘的手术。机器人相当于一个持器，保证了脑室镜稳定性，而且能直达我们需要的位置。

四.用导航定位切除肿瘤病灶以及丘脑痛MCS手术

对于机器人导航定位肿瘤，按照病例介绍下我们的应用。

1.深部肿瘤定位1）术前机器人计划系统，定位病灶

这是一个应用机器人导航定位深部肿瘤的病变。患者是5岁的小女孩，因癫痫发作，PET发现右侧枕叶内侧有高代谢区，头部核磁也是这个位置有问题，我们怀疑是一个低级别的发育性的肿瘤，PET核磁融合之后，在机器人导航计划系统里设定肿瘤的前界、上界、下界、深部。

2）术中机器人辅助定位深部病灶我们采取的策略是用机器人导航定位的办法，通过活检针在局部的皮层，按照预设的路径进行局部的穿刺，然后在肿瘤边界进行少量的亚甲蓝注射，并对肿瘤深部进行染色定位。从核磁PET上看，这个肿瘤其实比较大，但术中有了定位之后，我们对肿瘤各个边界包括肿瘤深部都比较清晰的了解，所以术中我对着病变中部的位置，进行局部的皮层造瘘，做一个小的造瘘口，直达肿瘤之后，通过门镜效应对深部的肿瘤进行切除，从照片可以看到几个标志着肿瘤各界的穿刺点都位于造瘘口四边，而造瘘口很小。

术中注射亚甲蓝，这种染料比较安全的，血管吻合时经常用它来标志血管末端进行染色，脑内注射相对安全，而且注射量比较少。

3）术后随访

术前PET和术后核磁融合对比，可以看到术前的高代谢的肿瘤体积比较大，术后相对应的位置，通过一个造瘘口，对肿瘤进行了全切。

病人术后13个月来复查时做的头部核磁，没有明显的复发。手术之后的病理是节细胞胶质瘤伴有FCD。

2.浅部病变激光定位

对于浅部的肿瘤，我们创新性地采用激光投射的办法，把穿刺针变成了激光投射，把肿瘤在患者头皮上进行投射，规划头皮切口，术中把硬膜打开后，再次用激光投射，帮助定位病变在大脑皮层的位置。

这是一位FCD的病例，术中肉眼观察FCD的组织和周围的大脑皮层，没有明显区别，但我们创新性地通过激光定位的办法，把此例FCD的前界、后界、上界、下界标注出来，进行判断。

此例FCD病人手术前预设手术计划，就是要切除中央后回后方一个低代谢FCD的病变，通过机器人投射的办法帮助我们定位、切除，可以看到中央后回，病变的形状跟手术前预设的病变的形状，大致一样，说明激光投射的范围比较准确。

病灶导航小结：

1）目前共完成机器人辅助定位切除功能区或脑内深部致癫痫灶手术21例（浅部激光定位，深部加用注射亚加蓝定位），男：女=9：12，平均年龄23.3岁，其中手术后病理证实FCD17例海绵状血管瘤2例，星形细胞瘤1例，节细胞胶质瘤伴发育不良1例。手术病变全切除或近全切19例，2例深部FCD大部分切除，术后随访11-23个月，所有患者术后发作均好转，18例随访内无发作。

2）17例FCD患者中，功能区附近（累及中央前后沟）7例，术后对侧肌力下降4-5减级，无严重偏瘫病例。

3）术前神经内外科病例讨论确定癫痫病灶，周密的手术预计划以及术中准确的病灶定位（机器人或+其他辅助定位技术如术中电生理、B超等）是全切除致痫灶、提高癫痫治愈率并保留正常术后功能的保证。

3.顽固性丘脑痛典型的丘脑痛是继发于丘脑腹后核的丘脑纹体动脉或者丘脑膝状体动脉脑血栓或者脑出血。丘脑痛一旦出现，剧烈程度逐年加重，疼痛分布和性质可能表现为对侧肢体的弥漫性或局限的、难以忍受的持续疼痛。

1）MCS疗效

目前来讲运动皮层电刺激MCS是目前治疗丘脑痛非常有效的手段。外国文献报道丘脑痛MCS电刺激，缓解疼痛有效率可以达到48%，而其它SCS或DBS手术有效率，不如MCS有效率高。

2）MCS适应症?对脑卒中后顽固性中枢痛（CP）有效，包括丘脑痛与延髓痛；?外周三叉神经系统持续损害导致的顽固性三叉神经源性疼痛；?带状疱疹后神经痛累及三叉神经支配区域；?臂丛神经撕脱伤后幻肢疼痛。

3）MCS术中定位

术中一定要把刺激电极放置到M1区，这样才能获得较好的疼痛缓解率，所以，M1区的定位对手术成功至关重要。

手术前将患者头部核磁资料导入机器人手术计划系统；术中把中央沟、中央前回分别设为靶点，开颅后仍旧通过激光投射的办法，将中央沟、中央前回在硬膜外进行投射；为了验证，我们术中还进行电生理运动皮层翻转，以此来验证机器人投射准确性。

我们术中发现机器人投射中央沟、中央前回是相当准确的；反而有时电生理术中运动皮层翻转定位中央前回不如机器人的信息可靠，有时运动皮层翻转之后，划分的运动区和感觉区界限不是非常准确。

4）术后影像融合验证

手术当中根据激光投射把M1区确认之后，进行硬膜外电极的缝合固定，术中进行电生理记录，确定刺激部位。

术后，复查头部CT，并和手术之前的核磁进行融合，当时还是4触点老式的电极，可以看到4个电极触点完全覆盖在M1区，而现在临床应用的刺激电极是5-6-5触点的电极了。

5）术后随访此例患者（录像）手术之后自觉疼痛缓解了80%，术前主要以下肢疼痛、脚趾疼痛为主，电极略靠中线，术后不仅疼痛缓解了，而且术前麻凉的感觉也有所好转。

五.SEEG植入手术1.SEEG适应症

?神经影像学正常，临床发作早期症状与头皮脑电图提示的起始部位不符合；?神经影像学提示存在一个确定的病灶，但是发作及头皮脑电图提示起始区并非位于该病灶；?头皮脑电图或发作早期症状提示牵涉重要的功能区如语言运动等；?发作主要唯一一侧，但同时存在其他部位脑电图异常包括发作期间或发作期改变；?通过临床或者头皮脑电图提示病变部位很小或者位置深，如下丘脑错构瘤，植入SEEG电极后可以进行射频消融或者进行激光间质热凝毁损（LITT）。

LITT激光间质热凝毁损，这是最新技术，利用机器人导航定位的技术，把激光电极插入到小的深部的病变，如下丘脑错构瘤射频消融毁损，并在核磁下监控温度，可以做到有选择性的毁损病变，这个新技术相当好。

2.SEEG术前制定植入计划手术前要根据患者症状学、电生理、核磁影像，制定植入计划，包括入点、靶点、电极的路径。

3.计划系统融合血管、PET，多模态图像设计电极路径，避免伤及血管

手术当中把患者的多模态的图像，包括血管的图像，PET图像都配准融合，以此来确定入点、靶点，并且避开皮层和深部大脑动、静脉，达到最好路径规划，获得最低并发症的效果。

4.手术的流程

手术流程包括初步定位，安装孔钻钻孔，撤离钻针，安装导向螺丝，探条测量颅外距离，测算颅内电极长度，植入电极，尾端固定。

机器人SEEG手术最大的优点在于多针道的植入，我们体会到机器人的快速高效，不像框架SEEG手术，需要重新调整x、y、z坐标值。植入的SEEG电极越多，我们越能体会到手术机器人的高效优势。5.术后复查CT与术前计划融合，电极与预设路径几乎完全重合，误差率非常小。

六.DBS手术1、机器人DBS手术对比框架系统手术

?植入精度高，传统框架系统的植入电极误差可能来源于固有误差、框架形变误差、人工读数误差等，而机器人系统误差仅来自系统误差，精准性可能提高；?靶点更换便捷，靶点更改后，机械臂会自动到达所需位置；?术中偏差可以预判，可通过标记物验证点对电极植入偏差进行预先评估，使电极植入更加精准；?安全性高，软件界面友好，强大的血管三维可视化功能，在设计路径的同时，可以方便快速完成规避血管；?准备时间长：包括摄像头和机器人摆位、机器人注册等，要比框架手术复杂。

2、DBS手术流程

DBS手术流程包括使用DBS专用注册框架，设定靶点及路径，靶点验证，二次验证靶点，术中MER，最后植入电极。

我们DBS手术创新性地将光学注册的模块固定在了传统的框架之上，这样让患者头皮免予颅骨骨钉固定，在框架之上进行靶点验证，这是非常创新性的，不增加患者额外损伤。

手术之前即可以靶点定位，规划手术路径，规避血管，减少手术中出血的风险。在植入电极之前，进行二次靶点验证，保证植入误差最小。

术后，头部CT与术前核磁进行融合，预设路径和术后的电极路径几乎完全重合，准确率相当高。展望与鸣谢

1、将来，随着机器人智能程度的提高，将会融合更多模态的影像数据，数据处理更智能精细快速。正如阿基米德所说“给我一个支点，我可以撬动地球”，相信将来高度发展、智能化的机器人可以撬动整个神经外科手术。

2、机器人的注册速度与打靶精度共同提升，减少手术时间，提高手术效果。

3、5G技术的融合应用，进一步推动手术机器人的应用。

4、机器人体积的轻量化与稳定性共同优化。

机器人的软、硬件还有进一步的改善空间。随着技术成熟，在不牺牲稳定性的情况下，将机械臂适当延长，可以给手术者留取更多的空间，进行手术；另外，手术当中机械臂的注册速度和患者的注册速度，如能加快，也会节省手术时间。

最后，感谢我们的张建国主任功能神经外科团队、神经内科邵晓秋主任团队以及为机器人研发做出巨大贡献的研发人员。

吴安华教授点评

中国医院吴安华教授：岸超教授做得非常好，而且对我们科室帮助非常大，因为韩帅大夫也是在岸超教授的支持下做起来的这样工作。在机器人领域，医院应该是流量最大的，手术例数也是最多的，手术不仅有传统的，而且机器人在一些领域做了创新和扩展性的工作。

岸超主任有一个说的特别好，实际上机器人就是个支点，就是说能使咱们神经外科医生的手术更简单更容易，所以说它是一个非常好的工具，将来在神经外科的发展中肯定会发挥越来越大的作用。

专家简介

杨岸超副教授，医院功能神经外科主任医师、医学博士、中华医学会会员、《中华神经外科(英文版)》审稿人。

支持机构

睿米特约

《睿米特约》由国内领先的医疗机器人机构Remebot与神外前沿新媒体共同采写制作，报道本领域最新前沿进展，欢迎业界专家供稿与支持；转载需注明出处并保障文章的完整性，联系邮箱shenwaiqianyan

qq.