华科在线专访上海九院机器人手术团队3

核心观点-李轶教授：

脑出血多为急诊病人，采用3D结构光注册的机器人辅助穿刺，术前注册过程方便、省力、快捷。如果术前患者有薄层CT，甚至不需要重新再做定位CT，只需要通过患者面部扫描就可以快速开展手术。不仅减轻了医生很多负担和工作量，患者也更愿意接受这样的微创手术。

科室介绍：上海交通大学医医院神经外科经过近二十年的学科建设，目前已涉及神经外科各个亚学科，科室拥有神经外科手术机器人等国际先进诊疗设备，精准微创神经外科已成为科室特色。在科室主任张文川教授的带领下，建立完整的周围神经疾病临床早期诊断综合方法、手术适应症和手术技术规范标准，周围神经外科水平达到国内引领地位；脑血管病也有更进一步发展，显微外科手术和神经介入手术并驾齐驱，可为缺血性和出血性脑卒中患者提供个体化的手术方法；在颅底内外沟通肿瘤、颅颌面多发骨折、颅颌面畸形及巨大肿瘤治疗上也创造了九院神外特色；同时也大力发展微创技术，在功能区病变的手术治疗以及微创治疗高血压脑出血领域也获得了突破。

3D结构光注册的手术演示视频（点击上图收看）

访谈要点神外前沿：之前大家对穿刺治疗脑出血有些争议，认为盲穿不太准确；后来有很多专家用3D-slicer或3D打印等，您认为，用结构光注册的机器人辅助有哪些提高？姜秀峰：穿刺治疗脑出血，以前有很多专家确实是盲穿，盲穿往往要选择离血肿最近的部位，从侧面、颞叶边穿进，更容易穿到，但血管比较多，会增加患者出血的风险；另外，盲穿不能保证一定能穿到血肿，手术失败几率很高。现在有手术机器人辅助，可以从额叶穿刺。如果有需要，术前计划系统可以把血管影像投影进去，避开血管；穿刺道长和短，对穿刺成功概率不会有影响。以前还有部分医生应用3D打印也做了不少脑出血，3D打印确实能够通过模型设计引导穿刺方向，通常打印一个模型只有一个方向；另外，3D打印还要制作模型，耗时耗力，而且穿刺道一次不可能做很多，相对来说非常麻烦，而且过程很长。脑出血多为急诊病人，并不是太合适。3D打印穿刺实际上在脑出血治疗上做得并不是很多，和操作比较麻烦有关系。现在用3D结构光机器人辅助穿刺，术前注册过程比较方便、省力、简洁，如果术前患者有薄层CT，甚至不需要重新再做定位CT，只需要通过患者面部扫描，这样医生减轻了很多负担和工作量。手术没有以前麻烦，医生工作量明显减轻，很多患者愿意接受手术；对病人，手术微创；对医生，工作量不大，而且成功率高。我们用3D结构光穿刺做了这么多患者，感觉可以做到指哪打哪。神外前沿：请问穿刺通道是否也要设计沿着血肿的长轴穿进去，然后穿到合适的靶点，这在机器人辅助上有优势吗？姜秀峰：这个问题特别专业，已经掌握了手术关键的诀窍。因为血肿形状，尽可能把穿刺管头端放在血肿的最长轴，最长轴可以最大限度抽取血肿，如果不在长轴上，抽吸血肿的效率可能会降低。高血压脑出血大部分在基底节，长轴往往就是头部前后轴的方向，可能会有角度上的区别，完全可以通过机器人系统术前计划进行调整。在术前计划时，穿刺点头部，入点和靶点都可以调整，选择最优的路径，而且可以设计多个穿刺道，直到选到最满意的路径为止，不像3D打印没办法，很难更换穿刺道。目前，我们做机器人辅助穿刺，基本上从额叶方向进行穿刺，额叶方向有偏内、偏外；有的从内侧，从中线侧穿刺更好一点；有的偏外侧，主要根据血肿具体情况而定，大致血肿长轴还是头部前后方向。神外前沿：您说的基底节区出血比较多，基底节除了注意保护血管和神经以外，请问一些功能核团是否也要考虑呢？李轶：基底节除了功能核团，还有神经纤维束。目前，我们穿刺直接对着血肿穿就可以，核团往往在血肿的内侧，而且高血压脑出血往往是一微小的血管出血，它是膨胀性的，可能把旁边上的脑组织都推移开了，中间是纯粹的血肿，不是脑脑组混杂在里面；所以穿刺时，只要把穿刺管头完全置到血肿里面，穿刺引流管头端的侧孔，这一段尖端大概两公分左右，一般不会超过血肿的范围，抽吸时应该不影响正常的脑组织和神经纤维，因为头端完全在血肿里面，抽吸时不会影响到旁边的核团或者神经纤维束。神外前沿：您现在做了多少例3D结构光机器人手术？之前大家总是觉得打或贴个金属标记物更放心，现在只是扫描一下，您觉得其精度能让您满意吗？李轶：前期贴标记物也做了很多病例，和采用3D结构光相比，两者差别不大，都能够达到1-2毫米，通常精度能达到1毫米以内；实际操作1毫米是比较理想的，2毫米之内问题也不大。目前为止，单纯的血肿穿刺在20多例，包括其他的肿瘤穿刺活检，脑脓肿的穿刺，将近30例左右。从术后复查影像和术前对比，目前我们用3D结构光穿刺的精度很满意，和前期用标记物标记做得效果差不多，穿刺的精度完全能够满足手术需求。病例资料曹某某，男，64岁。突发左侧肢体乏力1小时。12.30日入院。查体：神志尚清，应答欠流畅，呼唤睁眼，GCS14分。左上肢肌力0级，左下肢肌力1级1.1日穿刺套件到位后，患者接受机器人辅助微创高血压脑出血手术。术前术后CT影像对比患者一月后电话随访。术后左侧上肢肌力3级（自己抬起），左侧下肢肌力4级（能在家人帮助下行走）。郭某某，男，53岁。左侧肢体活动不利1天。12.30入院查体：患者神志清楚，应答切题，呼唤睁眼。GCS14分。左上肢肌力1级，左下肢肌力2级。1.2日，主动要求接受机器人辅助微创高血压脑出血手术。术前术后CT影像对比患者术后一月电话随访术后左侧上肢肌力4级（能拿起水杯等较轻物品）左侧下肢肌力4-5级（能够独立行走）。谢某某，男，42岁。右侧肢体乏力伴言语含糊4小时入院。查体：神志尚清，精神萎靡，呼之睁眼，言语含糊，指令动作，GCS13分。右侧上下肢肌力2-3级。次日患者接受机器人辅助微创高血压脑出血手术。术前术后CT影像对比术后一周恢复行走（视频）孙某某，男，49岁。突发右侧肢体活动不利14小时入院。查体：神志清楚，对答切题，伸舌右偏，GCS15分。右侧肢体肌力3-4级。次日接受机器人辅助微创高血压脑出血手术。术前术后CT影像对比患者术后右侧肢体术后次日患者肢体肌力4-5级（上图视频）专家点评张文川教授点评既往颅内幕上血肿超过30ml才考虑手术治疗，对于30ml以下的血肿一般采取保守治疗。但常规开颅手术损伤大、风险高，手术效果不甚理想。对于保守治疗患者血肿自行吸收时间较长，血肿虽然最终吸收了，但往往留有后遗症。机器人神经外科手术，是基于CT或MRI图像扫描建立三维坐标，通过定位标志建立计算机图像与实际图像之间的映射关系，对脑立体定向手术进行规划与虚拟操作，最后实现多传感器智能机械臂的辅助定位及导航，并基于多模态影像融合的颅脑血管三维可视化技术可以有效地规避颅内出血风险，在术前规划时直观检查穿刺路径、规避血管、精准定位，保证手术安全。另外，高精度力传感系统提供安全性保障，减少人工操作失误及误差。较传统手术更安全、更可靠、更精准。对于30ml以下并造成神经功能障碍的血肿，机器人辅助让手术变得简单可行，在将来有可能会改变我们传统的脑血肿手术理念。李轶教授点评3D结构光注册技术的基本原理类似于手机面部解锁技术，每个人的面部特征不同，预设的面部特征和输入的面部特征一致，手机方能解锁，此项技术安全可靠。配备3D结构光技术的神经外科手术机器人，手术前无需安装标记物，无需加扫CT，手术开始前随机扫描面部3-5次，每次提取万个数据点，将数据点融合，再与影像资料组成的体膜匹配。注册时间极短，一般不超过1分钟；注册精度高，一般不超过1mm。手术准备时间由原先的半个小时缩短至2分钟，特别适用于急性脑出血病人。不久的将来机器人手术在神经外科领域将具有更广泛的应用场景，比如：脑出血的微创治疗；脑肿瘤穿刺活检；脑囊肿、癫痫、帕金森病等多种疾病的治疗。它可以在多种影像数据指导下完善术前规划，具有定位准、损伤小等优势，使以往不敢做或者不宜做的手术变为可能，也可以将以往常规手术的损伤及风险明显降低。受访者团队简介李轶，上海交通大学医医院科室行政副主任，神经外科（北部）执行主任，医学博士，美国哈佛大学高访学者，副主任医师，上海交通大学及上海大学研究生导师。上海市医学会脑卒中分会青年委员，上海卒中学会青年理事会理事，上海市中西医结合学会神经外科专业委员会委员，欧美同学会医师协会脑血管病分会成员，中国老年医学学会急诊分会卒中学术工作委员会委员，国家卫生计生委脑卒中防治工程中青年专家委员会委员，中国老年医学学会分院校教育分会增补卒中专业委员会委员，中国健康管理协会心肺预防与康复专业委员会委员。近几年主持国家自然科学基金、上海市教委、上海市科委、上海交大基金等项目共6项，发表SCI论文10篇，主编专著2部，参编专著2部，作为主要完成人获得上海医学科技奖。姜秀峰，医学博士，上海交通大学医医院北部院区神经外科副主任医师，临床工作二十多年，成功实施大量神经外科手术，积累了丰富的临床经验。发表了相关科研论文十余篇，作为主要完成人，分别获得上海市科技成果三等奖一项和军队科技进步二等奖一项。擅长各种重型颅脑外伤、脑出血、脑肿瘤、椎管肿瘤等疾病的救治。尤其在神经外科微创手术方面具有专业特色，开展机器人辅助微创穿刺手术治疗脑出血，并取得良好效果。支持机构术精于准往期

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