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首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授帶領(lǐng)項(xiàng)目組圍繞癲癇、帕金森?。≒D）、腦出血等疾病的精準(zhǔn)診療，緊扣神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域的核心“卡脖子”技術(shù)，開發(fā)了具有國(guó)內(nèi)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于“神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人”的臨床微創(chuàng)診療體系并成功完成臨床轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了覆蓋全國(guó)各省市的推廣普及。
目前，該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)120家醫(yī)院實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用推廣，輔助實(shí)施8130例神經(jīng)外科相關(guān)手術(shù)；大力推動(dòng)了優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源向基層的沉降，惠及超千萬家庭。近期，“基于國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人的神經(jīng)外科微創(chuàng)治療體系及臨床轉(zhuǎn)化系列研究”項(xiàng)目榮獲中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
自主創(chuàng)新攻堅(jiān)克難 研發(fā)出適用于神經(jīng)外科的機(jī)器人微創(chuàng)治療體系
項(xiàng)目組完全自主創(chuàng)新研發(fā)的一整套機(jī)器人技術(shù)體系，為國(guó)內(nèi)第一個(gè)獲得核準(zhǔn)的神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人。項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)視覺導(dǎo)航時(shí)，創(chuàng)新性地采用了環(huán)境光視覺跟蹤定位技術(shù)，僅利用手術(shù)室自身環(huán)境光即可在實(shí)時(shí)視頻中自動(dòng)捕獲目標(biāo)的三維位置和俯仰翻滾偏轉(zhuǎn)姿態(tài)，誤差≤0.2 mm，可同時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤100個(gè)目標(biāo)的空間位姿。此項(xiàng)技術(shù)無激光類儀器的輻射傷害，避免了紅外光定位易受環(huán)境影響和高值紅外耗材依賴國(guó)外進(jìn)口的弊端。
◆立體定向和神經(jīng)導(dǎo)航混合增強(qiáng)，精準(zhǔn)定位腦功能障礙相關(guān)疾病的病灶。
本項(xiàng)目的機(jī)器人系統(tǒng)能同時(shí)集成全自由度的自動(dòng)化機(jī)械臂和分體獨(dú)立的環(huán)境光定位導(dǎo)航儀；結(jié)合了多種人工智能算法；攻克光學(xué)導(dǎo)航和機(jī)械臂定位混合增強(qiáng)的技術(shù)；首次開發(fā)出立體定向和神經(jīng)導(dǎo)航相結(jié)合的機(jī)器人架構(gòu)。因此，本項(xiàng)目研發(fā)系統(tǒng)適用于整個(gè)神經(jīng)外科。
◆全流程自動(dòng)化，推進(jìn)神經(jīng)外科手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。
項(xiàng)目組基于人工智能研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的視覺模板自動(dòng)匹配技術(shù)，利用定位導(dǎo)航儀的實(shí)時(shí)視頻圖像，攻克了手術(shù)空間自動(dòng)避障和基于虛擬空間的路徑自動(dòng)規(guī)劃定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了手術(shù)空間障礙物和醫(yī)務(wù)人員的自動(dòng)避障功能，達(dá)成全自動(dòng)的機(jī)械臂注冊(cè)；在手術(shù)空間方面則利用自研的視覺跟蹤定位技術(shù)自動(dòng)定心捕捉特征點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化手術(shù)注冊(cè)：達(dá)成了各類立體定向手術(shù)操作的標(biāo)準(zhǔn)化，使結(jié)果統(tǒng)一化和同質(zhì)化，降低了對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)和技巧的依賴，易于取得優(yōu)質(zhì)的手術(shù)效果，便于從示范中心到輻射基層的全面推廣普及。
◆手術(shù)定位精度提升至0.5 mm以內(nèi)，克服神經(jīng)外科手術(shù)中的人為誤差，降低神經(jīng)外科手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生幾率。
立體定向手術(shù)常需對(duì)大腦核團(tuán)進(jìn)行定位穿刺，而國(guó)內(nèi)外其他神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人以半自動(dòng)注冊(cè)為主，缺乏智能化校驗(yàn)和糾錯(cuò)手段，據(jù)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)系統(tǒng)性回顧研究，國(guó)際上手術(shù)機(jī)器人靶點(diǎn)的誤差平均為1.7 mm。針對(duì)上述問題，項(xiàng)目組實(shí)現(xiàn)了快速和高精度的識(shí)別靶點(diǎn)位置，提高手術(shù)規(guī)劃的有效性。通過上述綜合機(jī)器人技術(shù)，手術(shù)定位精度有效提高達(dá)到0.5 mm以內(nèi)，減少了手術(shù)并發(fā)癥，保障手術(shù)定位精度。
全面推動(dòng)了手術(shù)機(jī)器人在癲癇微創(chuàng)治療中的診療及干預(yù)應(yīng)用
◆基于多模態(tài)影像學(xué)技術(shù)進(jìn)行癲癇網(wǎng)絡(luò)分析，應(yīng)用國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科機(jī)器人完善框架手術(shù)的術(shù)中導(dǎo)航規(guī)范操作，改進(jìn)神經(jīng)外科手術(shù)效率。國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人一大優(yōu)勢(shì)是可通過PET和MRI等影像數(shù)據(jù)對(duì)癲癇病灶進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別和導(dǎo)航定位。
◆通過國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科機(jī)器人進(jìn)行高精準(zhǔn)的立體定向腦電圖（SEEG）電極植入，探索癲癇發(fā)生腦網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。是研究癲癇網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的重要手段，國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科機(jī)器人的應(yīng)用有力保證了SEEG電極植入過程中的準(zhǔn)確性和安全性。
◆基于國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科機(jī)器人的立體定向射頻熱凝技術(shù)，進(jìn)行癲癇的微創(chuàng)治療。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)證實(shí)通過多電極點(diǎn)構(gòu)建的毀損網(wǎng)絡(luò)可在三維空間中實(shí)現(xiàn)病灶的全方位覆蓋，測(cè)試并構(gòu)建了完整的微創(chuàng)治療理論體系，獲得了立體交叉毀損體系的發(fā)明專利授權(quán)。
針對(duì)PD的腦深部刺激術(shù)治療，結(jié)合人工智能技術(shù)手段，指導(dǎo)PD的早期干預(yù)，優(yōu)化了治療方案。
◆PD機(jī)器人手術(shù)治療相關(guān)臨床研究?；趪?guó)產(chǎn)神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人的毀損手術(shù)是治療PD的重要手術(shù)方式，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)了震顫型PD者的內(nèi)蒼白球存在電活動(dòng)與肢體震顫節(jié)律一致的震顫細(xì)胞。該細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和定位，對(duì)于指導(dǎo)手術(shù)毀損的部位和范圍具有重要意義。在國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人引導(dǎo)下的移植手術(shù)，治療PD的臨床安全性、可行性和有效性均得到了保證。
◆推廣機(jī)器人引導(dǎo)下PD的腦深部電刺激療法，制定中國(guó)專家共識(shí)。
腦深部電刺激術(shù)（DBS）是目前治療PD的重要手段。項(xiàng)目組圍繞DBS治療PD進(jìn)行了多項(xiàng)重要的臨床研究，腦深部電刺激時(shí)心率明顯加快，收縮壓和舒張壓均有不同程度的升高。因此，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人引導(dǎo)的DBS術(shù)中對(duì)病人施行電刺激時(shí)，能嚴(yán)密監(jiān)測(cè)心率和血壓的變化，穩(wěn)步施術(shù)，避免并發(fā)癥的發(fā)生。
提出并推廣機(jī)器人治療腦出血應(yīng)用體系，助力國(guó)家百萬減殘工程
腦卒中是造成我國(guó)居民死亡的第一因素。我國(guó)每年腦卒中新增發(fā)病約超過200萬人，其中，腦出血患者占比達(dá)18.8%~47.6%，給國(guó)家和社會(huì)帶來了巨大的疾病負(fù)擔(dān)。本項(xiàng)目研發(fā)的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人系統(tǒng)具備的多項(xiàng)功能，可最大程度地降低腦出血微創(chuàng)手術(shù)的技術(shù)門檻和人為誤差，實(shí)現(xiàn)手術(shù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化，獲得更好的腦血腫清除效果，益于核心醫(yī)院到輻射基層的普及推廣。
◆應(yīng)用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人輔助遠(yuǎn)程腦出血的微創(chuàng)治療，縮短手術(shù)時(shí)間、降低死亡率及并發(fā)癥發(fā)生概率，全面提升手術(shù)治療效果。
◆機(jī)器人輔助腦出血的微創(chuàng)治療相關(guān)內(nèi)鏡手術(shù)，達(dá)成快速定位，提高腦出血手術(shù)效率。
- 小 結(jié) -
基于機(jī)器人輔助手術(shù)的精準(zhǔn)治療，醫(yī)院開展了臨床應(yīng)用探索，期望為進(jìn)一步的精準(zhǔn)藥物治療、精準(zhǔn)手術(shù)/調(diào)控治療提供新的理論依據(jù)，從而提升癲癇、PD和腦出血等高難度神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治愈率。
項(xiàng)目開發(fā)的自主化神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人已在國(guó)內(nèi)著名神經(jīng)外科醫(yī)院及各省市中心醫(yī)院予以示范應(yīng)用，解決了目前醫(yī)療健康領(lǐng)域社會(huì)關(guān)切的醫(yī)療資源分布不均、進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高昂等問題，提升了國(guó)產(chǎn)神經(jīng)外科醫(yī)療機(jī)器人的應(yīng)用水平，使我國(guó)有限的醫(yī)療專家資源得到充分地利用，并實(shí)現(xiàn)了資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以中心城市大醫(yī)院為核心對(duì)周邊城市醫(yī)院形成了輻射作用，以期全面提高我國(guó)神經(jīng)外科整體治療水平。
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