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一种新型的脑部手术机器人可以在核磁共振成像中工作
资料来源:香港大学

香港科学家表示,他们已经开发出了这种技术第一个可以看到自己在做什么的脑部手术机器人在真正的时间。该系统可以在一台正在运行的核磁共振扫描仪内操作,允许外科医生击中大脑深处的目标位置,而不必定期停止手术检查位置。

其主要应用将是深部脑刺激(一种治疗帕金森和癫痫的疗法)和深部脑肿瘤的活组织检查。工程师们希望他们的系统既能减少并发症,又能使这些手术(通常需要一天的时间)更快、侵入性更小。

你的大脑是立体的

脑外科手术是一件棘手的事情,出于显而易见的原因,外科医生希望尽可能少地打开你的头骨。立体定向神经外科是一个这种技术使外科医生用网格定位系统(就像3D版的“战舰”)绘制大脑地图,以他们无法直接看到的大脑位置为目标。

首先,外科医生在病人的头部外固定一个框架,在颅骨周围形成一个固定的网格。然后,他们使用核磁共振或CT扫描仪创建一个内部的大脑地图,与外部框架上的坐标相匹配。他们计算他们想要去的地方,并使用外部网格作为参考,以确定钻到哪里和钻多深。

这项基本技术已经存在了几十年,但它最大的缺点是外科医生无法将患者与核磁共振扫描仪相匹配。在最初的扫描之后,你就开始盲目飞行了:你有一张地图、一个指南针和一个高度计来指引你,但你就是这样看不见你去的地方。如果外科医生想要检查他们的位置,他们就必须停止手术,把病人放回扫描仪中,看看针在哪里。这样会拖长手术时间,使手术更加昂贵,并可能增加并发症的风险。(坦白地说,没有人喜欢停下来问路。)

磁铁:它们是如何工作的

敏感操作,比如脑深部电刺激越来越多地用机器人来完成,而不是用笨拙的人手。虽然机器人可以装进核磁共振成像,但扫描仪却不能同时工作。agneticResonance磁力机(顾名思义)是巨大的电磁铁,而现代机器人使用的电动马达会打乱图像。

但是香港大学的机械工程师和神经外科医生已经设计了一个用液压控制的机器人系统,而不是电动机(当然,是用非磁性材料制造的)。这使得该设备可以在核磁共振的巨大电磁铁内操作,而不会打乱扫描,从而实现精确的实时成像和计算机引导。

该机器人可以在不影响MRI图像质量的情况下对针头进行精确控制和定位。

郭博士Ka-Wai香港大学

结果

该系统需要进一步的临床测试,但这可能是一个相当大的问题。现在,这些程序大约需要8-12个小时,而且患者必须全程保持清醒,这样医生才能监测他们的精神状态,以发现并发症的迹象。

但在实时核磁共振的指导下,这个液压机器人可以同时在两个半球工作,精度更高,这可能会加快手术速度,甚至可能允许在全身麻醉的情况下进行手术。工程师们还认为,这种设计可以适用于其他通过MRI引导的手术,如心导管检查、前列腺或乳房活组织检查。

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