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医用机器人挺进脑外科
http://www.100kang.com 2005-6-13 0:27:50 脑外科


    颅脑外科是外科手术的顶尖技术，机器人堪称计算机领域的顶级成果。1997年5月5日，一位9岁的颅咽管瘤患儿有幸受益于这两者的首次结合———第一代中国机器人施行脑手术初战告捷。创造这一奇迹的是北京海军总医院的田增民教授和北京航空航天大学机器人研究所所长王田苗教授。

    1996年李鹏总理接见优秀留学归国人员时，从美国华盛顿大学医学院进修神经外科回国的田增民和从意大利学习机器人归来的王田苗才碰到了一起，没想到二人一拍即合，就此开始了一项跨学科的合作———立体定向脑外科机器人。

    立体定向（stereotaxis）一词起源于希腊字stereos和taxis，前者意思为三维立体，后者指定向排序。作为神经外科的一个重要分支，立体定向神经外科与传统的神经外科手术不同的是，不必开颅，只需在脑部钻绿豆大的眼，便可利用影像学定位和定向仪引导，将微电极、穿刺针等显微器械置入脑内特定靶点（指病灶部位），通过记录电生理、留取组织标本、产生毁损灶、去除病灶等方法，诊治中枢神经系统的各种病症。

    1947年，美国学者应用自制的立体定向仪，完成了首例立体定向手术——“丘脑背内侧核毁损术”。60年代初，我国北京、上海、安徽、陕西等地也相继开展了立体定向手术。但由于定位方法繁琐，且有一定风险，因此发展较为缓慢。直到70年代后，以计算机和CT、MRI为代表的先进影像设备及定向仪的发展，才开创了现代立体 定向神经外科的新时代。

    立体定向手术的妙处在于，它的精确定位和微小创伤可以解除神经外科临床的许多棘手问题；如病变小、位置深，手术直接寻找将十分困难；若病变位于重要功能区，开颅手术难以避免神经损害……

    但是，田增民教授等并不满足常规的脑部立体定向手术。因为施行这种手术前，先要在病人头上戴一个金属框架，以起到定位和依托作用。为此，要在病人颅骨上钻4个5毫米深的小孔固定框架，令部分病人十分恐惧。其次，手术者从框架标尺读取靶点的XYZ三维坐标到对框架进行调整，操作复杂，时间长，而且这种方法很难在不同方向上对目标（肿瘤）的轨迹规划。

    能否让计算机产生三维医学模型，在手术操作前进行虚拟手术和规划，以选择最佳手术方案；能否甩掉罩在病人头上的框架，利用机器人技术实现病灶精确定位和手术的最小损伤；能否利用遥控操作技术，避免、减少医生在X线下操作或注射同位素进行内放疗时的辐射伤害……田增民他们在苦苦思索着。

    1987－1997年，田增民所在的神经外科中心做了1500例脑立体定向手术。与此同时，他与王田苗等的跨学科合作也到了开花结果的时候。1997年5月，国内第一代通用机器人成功应用于医学领域。所谓的机器人，其实是一种自动的、位置可控的、具有可编程能力的多功能机械手（这也是国际标准化组织对机器人的定义）。在人脑的控制下，机械手借助计算机，施行靶点定位、活检、放射药物遥控操作注入、毁损病灶……

    10例病人，成功率100％。专家鉴定认为，第一代医用机器人可施行多种类临床手术，如颅咽管瘤的脑瘤内放射手术、脑深部血肿的脑内血肿排空术、左额叶病变的病理组织活检术、震颤麻痹的脑内核团毁损术等。除了甩掉框架，虚拟手术、精确定位、减少医患损伤的愿望都实现了。

    1997年10月，“立体定向脑外科机器人”研究正式列入国家863攻关计划。田增民负责临床，王田苗负责研制机器人，清华大学计算机图形图像中心唐泽圣教授加盟负责软件开发，实现了医学史上少有的三领域强强联合。

    1998年，第二代脑外科手术机器人研制成功，中国人率先在世界应用无框架定位施行立体定向机器人脑外科手术。术前医生将4个精巧的标志贴在病人的头部，没有任何痛苦。计算机屏幕上实时显示出穿刺针等进到了脑部什么部位，医生只需看看屏幕，便可借助键盘和鼠标操作机械臂做手术。由于没有了金属框架的遮挡，还消除了术中医生视野的死角。更重要的是，即使戴框架，在做CT、搬运病人时仍可能有移动而影响定位。

    唐山市一位35岁的患者，头痛、呕吐1月余，曾到过多家医院，都诊断为脑炎，结果用激素治疗后越来越重，竟卧床不起。最后他慕名来到海军总医院，医用机器人从他的丘脑内取出一小块病灶组织，当场病理切片证实为恶性淋巴瘤，前后仅用了20多分钟。而今，他经放射治疗后已重返工作岗位。

    36岁的李女士患颅咽管瘤，去年在一家医院做了开颅术，切掉了肿瘤。没想到半年后复发。视力下降、意识模糊的她被家人送到了海军总医院。机械臂将穿刺针准确地扎入病灶，抽出囊液，注入药液，30分钟便完成了手术。术后5天，李女士出院了。出院后第3天就上班了。而去年开颅手术后，她在家整整休息了两个月。

    河南一位老教师患脑深部肿瘤，术前左上肢瘫痪，手术15分钟后，左手就能平伸……截至目前，海军总医院已为80多位患者实施了第二代立体定向脑外科机器人手术，无一例失败。所有病人都在清醒状态下手术。最长时间40分钟。

    田增民教授兴奋地说：“依靠机器人施行脑手术，一般3～5天，大部分病人就可走出医院?
  
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