神经外科开颅机器人的研究进展

日期:2019-07-03 / 人气: / 来源:未知

 开颅机器人属于神经外科机器人的范畴,而传统的神经外科机器人主要用于立体定向手术。立体定向机器人辅助神经外科活检的平均目标准确率为0.9×4.5mm,诊断准确率可达75%≤100%。近年来,机器人技术发展迅速,包括开放式模块化控制系统、软件系统、机器人故障诊断和安全维护技术。采用实时网络自适应控制,可以模拟脑深部电刺激电极的植入.该方法也有助于机器人辅助手术的发展,为实时纠错和提高精度提供了一种新的方法。
  同时,随着神经外科技术的发展(包括影像导航技术、术中磁共振技术、术中电生理检测技术、术中唤醒技术等)的发展,使得术中准确定位、准确确定病灶边界、选择合适的手术入路、缩小伤口越来越成为可能。作为神经外科手术中开颅手术的最大比例,它与医用机器人的结合突出了其优点。本文总结了机器人辅助开颅术过去的优缺点,以期对机器人辅助开颅术未来的研究方向有所启发。
  1.开颅机器人的概念与实践
  机器人辅助神经外科诞生于20世纪80年代。美洲狮机器人最早用于神经外科。过去,神经外科机器人主要用于辅助立体定向手术,例如法国的神经伴侣机器人、加拿大的神经外科机器人、计算机和机器人、CRAS机器人系统以及北京航空航天大学和海军总医院共同开发的Remebot机器人。虽然开颅机器人属于神经外科机器人的范畴,但其主要任务是精确钻孔和精确手术。在早期神经外科机器人的基础上,国外对开颅机器人的一些研究应运而生。
  在德国开发的RobaCKa和CRANIOS系统可用于切除颅骨表面的肿瘤和重建颅骨。美国研制的混合潜行导航系统、神经伴侣机器人手臂、六维力感知系统和3 DSlicer软件机器人系统已经能够打开颅底神经外科手术,但仍处于模型实验和身体头部实验阶段。新研制的神经外科导航钻井机械手的定位误差为0。502 mm,精度较高,比手工钻削精度高。Minerva是第一个提供实时图像制导的系统,它可以进行无框架立体定向手术.由于患者需要在CT机下进行手术,利用率不高,2年后将停止研究。随着导航系统的发展,德国最成熟的脑实验室将磁共振图像数据与人脑进行实时精确定位,并取得了先进的三维成像技术、肿瘤轮廓的三维显示、病变的精确定位。
  手术机器人、图像导航系统和开颅手术相结合是开颅机器人研究的概念和实践。借助图像导航系统,在准确定位病灶位置的同时,更准确地规划开颅过程中骨窗的位置,设计了钻削位置,并根据导航系统的规划和设计对机器人进行钻铣操作,实现了更大范围的骨窗暴露,从而达到微创的目的。同时,借助机器人的动力系统,可以快速实现开颅手术,节省人力,降低硬脑膜、血管和脑组织的损伤率,具有较高的精度。
  达芬奇机器人是一种被广泛使用的外科机器人,在腹部手术中被证明是有效和安全的。锁孔神经外科是近年来提出的一种更微创的手术方法。英国伦敦皇家大学的帝国学院在著名的Leonardo da Vinci机器人的帮助下进行了神经外科锁孔手术。结论是,由于锁孔空间的限制、巨大操纵者的干扰和操作反馈的无力,Leonardo da Vinci机器人在神经外科的应用中没有可靠的安全性和有效性。

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