华科精准_神外手术机器人实现临床突破_刘政鑫.pdf

2023 年第 2 期 65华科精准：神外手术机器人实现临床突破近年来，医疗行业智慧化发展趋势愈演愈烈，医疗器械智能升级已经成为发展重点。其中，医疗机器人更是在政策和技术等因素的推动下，迎来了快速发展期。而在医疗机器人中，手术机器人是其领域内的重要分支，包括腔镜手术机器人、手术导航机器人等。手术机器人作为微创手术的未来，其应用非常广泛，并且因其辅助功能优秀，正在逐渐成为微创手术的重要帮手。华科精准：神外手术机器人实现临床突破人的大脑素有生命禁区之称，对手术精度要求非常高。很长时间以来，受制于各种因素，神经外科领域发展相对较慢。但是最近几十年，显微镜、内镜、手术导航、神经影像、声光电磁、神经调控等技术的发展，对神经外科领域的发展产生了重要的推动作用。如今，神经外科已经成为医学中发展最快的领域之一。文/刘政鑫DOI:10.19609/10-1324/tp.2023.02.008临床需求推动产业发展长久以来，受制于各种因素，神经外科领域发展相对较慢。近几十年来，伴随显微镜、内镜、手术导航、神经影像、神经调控等技术的发展，神经外科领域也得以突破。传统神外手术，工作量大、耗时长、人力物力资源投入多、患者恢复慢。此外，手术费用高，仅麻醉相关费用就达数千元，以脑出血手术为例，单台手术费用多至万元以上。借助手术机器人，能够将平均手术时间缩短到半个小时，且仅需进行局部麻醉。同时，由于创伤小，在耗材、住院，以及恢复时间上都有很大优势，整体费用大幅降低。此外，手术机器人还可以实现远程手术，作为输出顶级医疗资源的重要载体，提高诊疗效率。从 2017 年开始，手术机器人行业增速迅猛，其市场规模也在逐年扩大。长期以来，手术机器人的临床应用都由外国品牌所垄断，以达芬奇、ROSA 等为代表。近年来，国内企业取得突破进展，包括华科精准（北京）医疗科技有限公司在内的多家国产机器人企业崭露头角。神外机器人实现精准微创华科精准（北京）医疗科技有限公司（以下简称“华科精准”）成立于 2015 年，基于华科恒生公司的颅内电极业务发展而来。华科恒生是国内第一家研究用于癫痫诊断的颅内电极公司，同时也是国内第一家拿到NMPA 批准的公司，发展至今已成为全球第三大颅内电极生产商。华科精准最早与清华大学王广志教授团队合作寻求颅内深部电极植入的方法，国内首次尝试利用机械臂导航帮助癫痫外科植入颅内深部电极。华科精准神经外科机器人（后称“神外机器人”）作为华科精准的核心产品，主要用于神经外科手术的定向定位辅助，通常是脑组织穿刺类动作，如插吸引器、导管用来血肿抽吸，穿刺用于肿瘤活检和插入癫痫电极、帕金森 DBS 电极等，神外机器人在其中起到定位定向的作用。无框架脑立体定向技术的精度能达到1mm，能极大地减轻病人的痛苦、提高手术效率；颅内血管 3D 可视技术，基于多模态的 MRI/CTA/DSA 影像，发展三维颅内血管影像分割技术，将颅内血管结构充分展现出来，从而帮助医生避开重要血管规划的穿刺路径，规避颅内出血风险；基于计算机视觉的面配准技术，通过使用高精度摄像头扫描皮肤表面，形成扫描点云，然后进行机器人和实际人体表面的三维面配准，利用优化的 LOOWA 算法来大幅提高精度；智能化环境障碍模型建立与避碍算法，利用计算机视觉，获取并建立实际病人头颅模型与固定架等环境障碍模型，通过自动寻优法获取最佳避碍路径。目前，神外机器人已通过 CFDA 关于国家创新医疗器械的特别审批，在首都医科大学附属北京天坛医院、首都医科大学附属宣武医院等开展临床试验工作。刘政鑫 本刊编辑66 机器人产业|ROBOT INDUSTRYCAse StudY案例分析 2023 年第 2 期 67华科精准：神外手术机器人实现临床突破当前，神外机器人主要用于治疗癫痫的 SEEG 手术，以及帕金森病的 DBS 手术。SEEG 植入电极的手术，在安全、高效、精准三方面的综合要求最高，机器人辅助效果更明显，所以临床应用较多，发展也比较成熟。DBS 手术对精准要求更高。在DBS 手术中，机器人具有可以实现靶点的快速微调等优势，以满足 DBS 手术对于精度的要求。华科精准在神外机器人硬件开发上和软体的手术流程方案上，通过替代传统的框架定位体系，可以在更短的时间内将电极埋到更精确的位置，降低机器人操作过程中的误差，提高稳定性。政策推动产业发展近年来，国家不断出台各类政策推动手术机器人产业发展。从 2017 年开始，科技部发布“十三五”健康产业科技创新专项规划，其中强调，应以早期、精准、微创诊疗为方向，以严重依赖进口的医学影像诊断和先进抬疗的前沿产品为主攻方向，突破新型成像、先进治疗和一体化诊疗等颠覆性技术，重点推进多模态分子成像、新型磁共振成像系统、新型 X 射线计算机断层成像、新一代超声成像、低剂量射线成像、复合窥镜成像、新型显微成像、大型放射治疗装备、手术机器人、医用有源植人式装置等产品研发，完善相关标准与检测，加快推进数字诊疗装备国产化、高端化、品牌化，完善创新链、产业链和服务链。而在关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见中，也提到需要重点发展手术机器人、医学影像、远程诊疗等高端医疗设备的意见。2021 年 2 月，工信部会同有关部门起草的医疗装备产业发展规划(2021-2025年)（征求意见稿），提出要攻关智能手术机器人，提升治疗过程视觉实时导航、力感应随动等智能控制功能，推进手术机器人在重大疾病治疗中的规范应用;发展基于机器人、智能视觉与语音交互、脑-机接口、人-机-电融合与智能控制技术的新型护理装备和康复装备。2023 年 1 月，工信部等十七部门印发“机器人+”应用行动实施方案指出，目标到 2025 年，医疗健康方面，研制辅助检查、康复等医疗机器人产品。围绕神经系统损伤等康复治疗需求，突破脑机交互等技术，开发用于损伤康复的辅助机器人产品。此外，鼓励有条件有需求的医院使用机器人实施精准微创手术，建设机器人应用标准化手术室，研究手术机器人临床应用标准规范。加强机器人在患者院前管理、院内诊疗及院后康复追踪整体病程服务体系中的应用，助力智慧医疗建设。使用机器人实施远程手术，其应用扩展潜力极大。伴随 5G 的大规模落地，网络速度的飞跃将有利于减少信号传输的延迟和确保远程手术的精准性。同时，人工智能将赋予机器人更多学习和操作能力。未来，医生可以通过程序控制机器人的操作任务及范围，机器人可以自动完成精细的手术操作。相信包括机器人在内的新技术发展，会为未来神经外科的革新和进步带来更大助力，也为患者带来更多福音。在线阅读（节选）