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要點(diǎn)摘錄

1.機(jī)械臂可以提供一個穩(wěn)定的支持，同時幫助進(jìn)行立體定向定位。所以，在基本功能基礎(chǔ)上，就可以擴(kuò)展到很多領(lǐng)域。所以，怎么把機(jī)器人的內(nèi)含和外延盡可能地去精準(zhǔn)的定位，怎么利用它的優(yōu)勢進(jìn)一步地去適應(yīng)你手術(shù)的需求，顯得非常重要。

2.機(jī)器人和框架相比，它的機(jī)械臂的靈活度更高，框架如果有幾刻度，包括前后的arc和左右的Rin，這是調(diào)整它的弧度的，這些角度以及坐標(biāo)是有極限的，比如從前后位來進(jìn)行框架的放置后，如果想從側(cè)方走，可能框架到160度左右是極限了。3.機(jī)器人的注冊有幾種方式，有兩種方式誤差是比較大的。一個是面部的激光注冊，還有一個是頭皮的皮膚標(biāo)記點(diǎn)注冊。這兩種注冊無論是面部的激光注冊，還是頭皮的標(biāo)記點(diǎn)注冊，因?yàn)槠つw是可以移動的，所以注冊精度比較低。框架精準(zhǔn)是直接把釘子釘?shù)焦穷^上。

專家訪談

神外世界：作為功能神經(jīng)外科的專家，首先請您描述下今天為我們分享神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用的初衷?

任杰：最近“人工智能和腦機(jī)接口”相對來講是一個熱門，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用更是熱點(diǎn)。大家網(wǎng)上看到的也比較多，我們有幸能夠在欒教授的帶領(lǐng)下參與到最早的立體定向機(jī)器人在神經(jīng)外科的使用。身處該領(lǐng)域，我覺得有必要把我們應(yīng)用機(jī)器人的一些感受和大家分享一下。另外，最近立體定向機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，同時，神外世界給我們提供這樣一個平臺，那就可以拿出來跟大家一塊分享。

神外世界：請介紹一下貴院現(xiàn)在使用的手術(shù)機(jī)器人?并回顧一下您使用機(jī)器人手術(shù)的歷程、感受和經(jīng)驗(yàn)?

任杰：我們的手術(shù)機(jī)器人就是法國的ROSA無框架立體定向手術(shù)機(jī)器人。那么我們這個機(jī)器人，應(yīng)該是在國內(nèi)比較早使用的立體定向機(jī)器人。我們的經(jīng)驗(yàn)主要來自最開始的癲癇立體定向電極植入。這是我們引進(jìn)機(jī)器人剛開始大規(guī)模應(yīng)用的病種。隨著這幾年的發(fā)展，特別是昆明三博把北京總院的新的機(jī)器人引進(jìn)過來以后，我們除了癲癇的立體定向電極植入以外，包括帕金森腦起搏器植入、立體定向活檢、腦出血立體定向引流等一系列的手術(shù)都可以應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)。

其實(shí)，我們也擴(kuò)展到一些手術(shù)導(dǎo)航方面的應(yīng)用，我們知道立體定向機(jī)器人可以應(yīng)用作為導(dǎo)航。還有內(nèi)鏡模塊，可以把機(jī)器人用做內(nèi)鏡手術(shù)持鏡的一個機(jī)械臂。包括骨科的一些導(dǎo)航，其實(shí)機(jī)器人應(yīng)用范圍很廣。

機(jī)械臂可以提供一個穩(wěn)定的支持，同時幫助進(jìn)行立體定向定位。所以，在基本功能基礎(chǔ)上，就可以擴(kuò)展到很多領(lǐng)域。所以，怎么把機(jī)器人的內(nèi)含和外延盡可能地去精準(zhǔn)的定位，怎么利用它的優(yōu)勢進(jìn)一步地去適應(yīng)你手術(shù)的需求，顯得非常重要。

實(shí)際上機(jī)器人它也有很多模塊，所以，有很多的領(lǐng)域就可以擴(kuò)展。但遺憾的是，這個進(jìn)口的機(jī)器人它都有一個問題，就是很難跟工程師進(jìn)行醫(yī)工結(jié)合，包括軟件的優(yōu)化，你有需求，那些問題怎么在軟件上去進(jìn)行創(chuàng)新，去進(jìn)一步地調(diào)整軟件的操作。這可能就是進(jìn)口設(shè)備的一些缺點(diǎn)。

但是進(jìn)口設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是什么?我認(rèn)為，它的機(jī)械的部件非常的牢固。故障率比較低，而且我們這個機(jī)器人國內(nèi)最早是欒教授引進(jìn)的，最早的一臺法國的ROSA機(jī)器人，這臺機(jī)器人它從2012年到現(xiàn)在已經(jīng)十年多了，我們是2020年的時候引進(jìn)的。那這臺機(jī)器人依然非常精準(zhǔn)，沒有任何的精度降低。當(dāng)然了咱們國內(nèi)的工程師，也會跟我們進(jìn)行定期的保養(yǎng)。我們每年幾十例的這種機(jī)器人的手術(shù)，也一直在常規(guī)的開展。

從2020年8月份到現(xiàn)在，這個機(jī)器人引進(jìn)以后所有的以前用框架進(jìn)行立體定向的手術(shù)，我們?nèi)慷嫁D(zhuǎn)換為機(jī)器人操作了。所以，實(shí)際上機(jī)器人是完全取代了框架來進(jìn)行立體定向手術(shù)。

從這個角度講，機(jī)器人的便捷性從我們的使用習(xí)慣上也可以看出來。我們有機(jī)器人，我們都不愿意使用框架。是因?yàn)榭蚣芟鄬C(jī)器人復(fù)雜程度，以及手術(shù)操作不便會增加我們的難處。大家可能也感同身受，有的東西可能來了后不一定上來就用，會有一個適應(yīng)過程，也可能放在那就不用了，都有可能。但是機(jī)器人在我們這兒已經(jīng)完全取代了框架，說明它有存在的價值和意義，框架反而已經(jīng)被我們放到倉庫里了。慢慢會越積越多，可能未來就淘汰了。當(dāng)然了，它有它的存在的意義，框架它的經(jīng)濟(jì)便攜的優(yōu)勢是機(jī)器人也很難取代。但是如果你的中心有了機(jī)器人以后，可能大部分中心還是慢慢會轉(zhuǎn)換成機(jī)器人。

除非對于機(jī)器人的操作實(shí)在是過于生疏，有一些學(xué)習(xí)曲線你沒有渡過去，你認(rèn)為操作難度比較大，或者會出現(xiàn)這樣那樣的問題影響了整個手術(shù)的安全。我覺得還是以熟悉程度為主，那熟悉程度高了以后，這些問題完全可以避免，或者盡可能的降低它造成的影響。這就是我的體會。

神外世界：除了效率之外，機(jī)器人還在哪些方面存在優(yōu)勢?

任杰：機(jī)器人的效率大家可能都很熟悉，因?yàn)槲覀冏钤缬脵C(jī)器人進(jìn)行立體定向電極的植入，也是因?yàn)闄C(jī)器人的效率。用框架植入電極和用機(jī)器人植入電極的速度和便攜程度不是一個重量級的，沒有可比性，機(jī)器人的優(yōu)勢非常明顯。

機(jī)器人還有一些更重要的其他優(yōu)勢，它避免了人為的誤差，不需要用眼睛去看是多少，最新醫(yī)科達(dá)的頭架可以精確到0.1毫米，以前的傳統(tǒng)的框架不同，大部分刻度都是1毫米，新的醫(yī)科達(dá)的頭架通過進(jìn)一步的優(yōu)化，精確度可以達(dá)到0.1毫米，但是即便這樣也存在視覺的誤差，調(diào)整參數(shù)的時候需要用眼睛去對。對于機(jī)器人不存在這個問題，它是機(jī)械，會告訴我們注冊誤差是多少，完全不需要調(diào)整，只要把參數(shù)定好就可以，所以它的精準(zhǔn)度是一個優(yōu)點(diǎn)。還有和框架相比，它的機(jī)械臂的靈活度更高，框架如果有幾刻度，包括前后的arc和左右的Rin，這是調(diào)整它的弧度的，這些角度以及坐標(biāo)是有極限的，比如從前后位來進(jìn)行框架的放置后，如果想從側(cè)方走，可能框架到160度左右是極限了。如果想180度從顳葉走，角度達(dá)不到需要側(cè)位，先讓病人側(cè)過來，把顳部的位置變成0度，然后再植入面部這一側(cè)顳葉的電極，然后再翻過來用另外一側(cè)的顳葉當(dāng)作0度，再植入這側(cè)的電極，框架的操作的復(fù)雜程度就更高了，不能同時植入雙側(cè)電極，兩根電極相差180度植入的時候必須進(jìn)行患者體位的更換。

但是機(jī)器人不需要，因?yàn)樗臋C(jī)械臂相對靈活，當(dāng)然機(jī)械臂也要注意死角，它的機(jī)械臂的靈活程度不是百分之百的，比如從冠狀面上走或者從軸位要植入的平面走，360度里邊也可能有10度到20度，機(jī)器機(jī)械臂也是死角，但是比框架的死角少很多，而且這種學(xué)習(xí)曲線也比框架更短。

我們進(jìn)行框架植入的時候，有些死角是很難植入的，包括枕葉的橫插的電極，因?yàn)榭蚣芊胖煤?，Y軸坐標(biāo)是有限制的，不能無極限地貼近枕部的平面，只能在框架的相對核心的區(qū)域定靶點(diǎn)。

機(jī)器人相對靈活性很大，現(xiàn)在我們北京院區(qū)有新一代的ROSA機(jī)器人，機(jī)械臂的靈活度比我們現(xiàn)在用的ROSA長了大概10-20公分，它的靈活性更高，患者的頭部可以離機(jī)器人更遠(yuǎn)，離機(jī)器人原有優(yōu)勢也有缺點(diǎn)，優(yōu)勢是機(jī)械臂的靈活度更高，因?yàn)槿齻€臂的長度是固定的，如果想離得近的時候進(jìn)行靶點(diǎn)的植入，機(jī)械臂的角度會折疊得很大，會出現(xiàn)死角。如果離得很遠(yuǎn)，它的靈活度就明顯提高了，但是可能遠(yuǎn)端的機(jī)械臂達(dá)不到最終的靶點(diǎn)位置，如果越遠(yuǎn)能達(dá)到的位置也越遠(yuǎn)。這是機(jī)器人逐漸發(fā)展的結(jié)果，死角越來越小，靈活度越來越高。

還是要用起來，很多是理論上的東西，外科強(qiáng)調(diào)的是操作，學(xué)習(xí)曲線非常多，我們用了兩三年后還會遇到小問題，在手術(shù)室中隨時會出現(xiàn)意想不到的問題，需要對機(jī)器人的軟件的操作非常熟悉。我們現(xiàn)在不需要任何工程師來跟臺，所有手術(shù)都是醫(yī)生自己完成，包括術(shù)中的一些應(yīng)急處理，比如機(jī)器人達(dá)不到電極設(shè)計(jì)的位置，這時候如果不會軟件就很麻煩，要依靠軟件工程師處理。現(xiàn)在我們所有軟件都是在自己操作，遇到這些問題，機(jī)器人有和機(jī)械臂連接的主機(jī)，主機(jī)上我可以隨時調(diào)整，因?yàn)槭橇Ⅲw定向機(jī)器人，我可以隨時調(diào)整靶點(diǎn)以及入點(diǎn)，這兩點(diǎn)定一根線，就是靶點(diǎn)和入點(diǎn)，針道有些問題可以隨時在機(jī)器上觀察針道的走行。

這都需要具備對操作系統(tǒng)熟悉，每個機(jī)器人都有自己的操作系統(tǒng)，我覺得也是一個問題，買了ROSA就強(qiáng)迫用ROSA系統(tǒng)。以前是框架的操作系統(tǒng)，大部分手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)都有框架的模塊，比如以前用的比較多的醫(yī)科達(dá)的sugicalplansystem，SPS，以及博醫(yī)來的系統(tǒng)，美敦力的系統(tǒng)，這都是國外的系統(tǒng)。我們國產(chǎn)的華科的機(jī)器人SinoPlan，它的系統(tǒng)很人性化，因?yàn)樗菄a(chǎn)的軟件。

機(jī)器人的廠家很多，會研發(fā)自己的手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)，需要對每個機(jī)器人相配合的手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)有非常熟悉的操作能力，工程師能幫助上幾臺，但是未來我們需要具備這樣的能力才能夠保證患者的安全。因?yàn)椴∪耸俏覀儊硖幚?，具體的針道或者是路徑出問題要有絕對的掌握能力。機(jī)器人和工程師只是幫手，不能完全替代。

好多機(jī)器人廠家就把機(jī)器人放著，用的時候工程師派過去，醫(yī)生的動力不強(qiáng)，不用的時候就放著，沒有工程師的時候機(jī)器人手術(shù)操作不下去，這樣中心的機(jī)器人手術(shù)很難規(guī)?；?、流程化、正規(guī)化。所以我覺得做手術(shù)的醫(yī)生要有把機(jī)器人掌握到自己手里的欲望和動力以及能力，工程師只提供幫助，這樣才能真正成為機(jī)器人手術(shù)的中心。

神外世界：機(jī)器人的原理是什么呢?

任杰：機(jī)器人的注冊有幾種方式，有兩種方式誤差是比較大的。一個是面部的激光注冊，還有一個是頭皮的皮膚標(biāo)記點(diǎn)注冊。這兩種注冊無論是面部的激光注冊，還是頭皮的標(biāo)記點(diǎn)注冊，因?yàn)槠つw是可以移動的，所以注冊精度比較低?？蚣芫珳?zhǔn)是直接把釘子釘?shù)焦穷^上。還有一種最精準(zhǔn)的注冊是骨釘?shù)淖?，相對于把框架裝在頭上，現(xiàn)在不需要裝框架，直接在頭上釘幾釘子就可以了，通過這幾釘子進(jìn)行注冊，精確度和框架是可以和框架相比擬的，甚精確度會更高。骨釘一般3個就夠了，3點(diǎn)可以決定一個平面。我們現(xiàn)在裝5個釘子進(jìn)行骨釘?shù)淖?，因?yàn)獒斪俞斣诠穷^上后，骨頭之間的位移幾乎為零。需要釘結(jié)實(shí)了，如果釘?shù)挠兴蓜?，產(chǎn)生的位移比較大的時候，注冊精度就會降下來，所以決定機(jī)器人注冊的精度的因素是很多的，我們現(xiàn)在都是用骨釘。

除了效率機(jī)器人還有優(yōu)勢，我們用骨釘注冊后，病人的舒適度會提高，不需要病人在清醒狀態(tài)下上頭架，扎5針，打麻藥把釘子從頭皮直接鉆到骨頭上就可以，病人上了釘子后頭部是可以自由移動，舒適度就很高，我們一般是手術(shù)當(dāng)天的早晨進(jìn)行操作。到手術(shù)室后全麻進(jìn)行手術(shù)，患者的舒適度比清醒狀態(tài)下上頭架舒服很多。我們都是從頭架轉(zhuǎn)到機(jī)器人上的，所以醫(yī)生也會很舒服，特別對于一些運(yùn)動障礙病、肌張力障礙的孩子，只能做全麻的時候去上頭架，清醒狀態(tài)下根本不能完成，現(xiàn)在明顯舒服多了。而且現(xiàn)在擰釘子的扳手全部是電動的，直接往上一摁一轉(zhuǎn)就進(jìn)去了，整個過程一分鐘，5釘子就全上好了，所以病人也感覺很舒服。

神外世界：立體定向框架與手術(shù)機(jī)器人的原理都一樣嗎?

任杰：原理差不多，它只不過是把手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)和框架融合在一塊，而且它通過機(jī)械臂把手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)和框架連接在了一起，機(jī)械臂完成了框架指導(dǎo)的作用。首先，患者的頭部和機(jī)器人是已經(jīng)固定好的。機(jī)器人它除了它靈活的臂以外，它還有臂是固定患者頭部的，它要把患者的頭部和機(jī)器人之間建立一對一的空間關(guān)系。建立好后，通過這些注冊的方法把患者頭部的關(guān)系輸入到機(jī)器人的計(jì)劃系統(tǒng)里，這時候機(jī)器人就知道了患者的頭部在哪了，術(shù)中影像和術(shù)前的影像可以建立關(guān)系，可以通過這種一對一的關(guān)系確定想走的位置。

立體定向到現(xiàn)在100多年，最開始的時候很多立體定向的設(shè)備，包括直接定在骨頭上的小設(shè)備，是機(jī)械和大腦之間很有意思的發(fā)展過程。立體定向?qū)τ卺t(yī)工結(jié)合的要求是非常高的，神經(jīng)外科對這些設(shè)備的要求比較高，立體定向還可以和內(nèi)鏡融合?，F(xiàn)在有的顯微鏡也可以做定位，也可以和立體定向融合起來，這都是未來發(fā)展的融合方向。

神外世界：在神經(jīng)外科領(lǐng)域，目前手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用還有哪些探索和發(fā)展?

任杰：我最早接觸機(jī)器人并不是ROSA，是達(dá)芬奇。我在國外學(xué)習(xí)的時候，機(jī)器人手術(shù)中心有4臺光達(dá)芬奇機(jī)器人，有1臺ROSA機(jī)器人。達(dá)芬奇機(jī)器人的操作是能遠(yuǎn)程用手來操作完成的，現(xiàn)在神經(jīng)外科因?yàn)榫?xì)度更高，目前還沒有這類型的。我看到國外已經(jīng)有在手術(shù)室外遠(yuǎn)程操作手術(shù)機(jī)器人，已經(jīng)應(yīng)用到神經(jīng)外科領(lǐng)域了。這是未來的方向，神經(jīng)外科手術(shù)的操作對穩(wěn)定性的要求是比較高的，如果能特別精確地指揮機(jī)器人的機(jī)械臂，可以避免人手操作的局限性。以及注冊越準(zhǔn)越快越好，框架就沒有存在的優(yōu)勢了，當(dāng)然費(fèi)用還是優(yōu)勢。機(jī)器人又快又準(zhǔn)又方便，軟件的人機(jī)交互又很好，大家都愿意用，機(jī)器人會取代現(xiàn)有的一些設(shè)備。