20世纪80年代,手术机器人首次在神经外科领域出现,主要用于确认神经植入物放置等。近年来,神经外科手术机器人的临床应用范围已扩展到血栓切除术、支架植入术、颅内导联线的放置、颅内活检等。
中国神经外科手术机器人的产业化速度较慢,但在关键技术研究上国产厂商已经有了丰富的成果积累。在中国神经外科手术机器人市场中,国内厂商华志微创、柏惠维康、华科精准、联影智融的神经外科手术机器人分别于2002 年、2018 年、2018 年和 2023 年获得了 NMPA 上市批准,进口厂商捷迈邦美 37 的 ROSA ONE Brain 也于 2019 年获批中国上市,于 2019 年获得了 NMPA 上市批准1。
北京柏惠维康科技股份有限公司是一家集医疗机器人研发、生产、销售、运营为一体的 公司,其 Remebot神经外科手术机器人(简称睿米机器人)是国内首款神经外科导航定位机器人,其机器人系统实现计算机手术规划平台、视觉手术导航平台和机器人手术操作平台三平台于一体,可实现抽吸、 损毁、植入等不同操作,辅助治疗包括脑出血、脑囊肿、癫痫、帕金森病等在内的十二类神经外科疾病。
睿米机器人由摄像头、机械臂、影像显示,以及相应的软件系统构成,利用机 械臂执行医生在手术导航软件上制定的手 术计划,让患者、影像、摄像头、机械臂 在空间中建立坐标关系,实现导航和精准 定位。结合放射影像学、计算机图像图形学、机器人学、立体定向技术和神经外科学等,具备多模态影像融合、标志物自动识别、高级影像处理、精准导航定位、多靶点路径规划和多功能操作平台等六大核心功能。其视觉导航方案在术前准备、术中病人发生位移重新定位等方面较之红外激光扫描定位方法更加便捷,同时其机械臂较长,稳定性好,操作感受和灵活度也更具优势2。
华志微创成立于2000年,是一家神经外科手术机器人研发、生产企业,旗下核心产品为无框架脑立体定向手术系统CAS-R-2,它是国内最早具有完全自主知识产权和最早进入中国市场的国产医疗机器人之一。
CAS-R-2覆盖了无框架脑立体定向手术全流程,可帮助医生进行手术规划,准确定位病灶,提高手术安全性,缩短手术时间,让患者恢复时间更短,具体可以辅助医生完成脑出血、脑脓肿、脑活检、颅内异物、颅内肿瘤内放疗、化疗囊植入、脑内核团毁损、颅内电极植入(DBS/SEEG)、辅助显微镜手术(定位)和辅助脑室镜手术(定位和把持)等多类神经外科疾病的治疗。
华科精准(北京)医疗科技有限公司(以下简称“华科精准”)成立于 2015 年,基 于华科恒生公司的颅内电极业务发展而来。华科恒生是国内第一家研究用于癫痫诊断的颅内电极公司,同时也是国内第一家拿到NMPA 批准的公司,发展至今已成为全球第三大颅内电极生产商。华科精准最早与清华大学王广志教授团队合作寻求颅内深部电极植入的方法,国内首次尝试利用机械臂导航帮助癫痫外科植入颅内深部电极。华科精准神经外科机器人(后称“神外机器人”)作为华科精准的核心产品,主要用于神经外科手术的定向定位辅助,通常是脑组织穿刺类动作,如插吸引器、导管用来血肿抽吸,穿刺用于肿瘤活检和插入癫痫电极、帕金森DBS电极等,神外机器人在其中起到定位定向的作用。
无框架脑立体定向技术的精度能达到 1mm,能极大地减轻病人的痛苦、提高手术效率;颅内血管 3D 可视技术,基于多模 态的 MRI/CTA/DSA 影像,发展三维颅内 血管影像分割技术,将颅内血管结构充分展现出来,从而帮助医生避开重要血管规 划的穿刺路径,规避颅内出血风险;基于计算机视觉的面配准技术,通过使用高精度摄像头扫描皮肤表面,形成扫描点云,然后进行机器人和实际人体表面的三维面配准,利用优化的 LOOWA 算法来大幅提高精度;智能化环境障碍模型建立与避碍算法,利用计算机视觉,获取并建立实际病人头颅模型与固定架等环境障碍模型,通过自动寻优法获取最佳避碍路径3。
捷迈邦美于2016年收购法国手术机器人公司Medtech,ROSA One Brain系统是Zimmer Biomet在其ROSA Brain的基础上改进的新一代神经外科机器人。是一个动态平台,可用于辅助微创神经外科手术,从活检和立体脑电图(SEEG)到深度脑刺激和心室及经鼻内镜检查。ROSA One Brain在癫痫手术领域有非常大的应用潜力,机器人的准确性使其非常适合于脑部手术。
2019年2月11日,Zimmer Biomet宣布ROSA One Brain通过了FDA的审批,用于脑部外科手术。而能同时拥有能够进行大脑和脊柱手术的机器人,无疑将显著提高Zimmer Biomet在机器人外科领域的地位。
联影智融隶属于联影集团,主要围绕医疗机器人、医疗可穿戴设备、医疗3D打印等创新产品开展研发、生产与销售。2023年,联影智融公司的神经外科手术导航定位系统uNav-Brain 550获得中国国家药监局(NMPA)批准上市,可辅助临床医生在多种立体定向手术中精准判断,助力神经外科精准诊疗。
脑深部电极植入术
与SEEG手术相似,uNav-Brain 550在DBS手术中同样表现优异,机器人不仅能够智能辅助规划手术入路,自动预警手术风险,还能够术前一键提取功能核团,术中高精度辅助电极植入,极大地减少了手术时间,术后还能重建评估植入电极,为功能神经外科的治疗添砖加瓦。
穿刺活检类手术
uNav-Brain 550的立体定向穿刺活检术也在稳步开展,在术前规划中能够在多模态影像检查中准确识别并自动提取病灶,智能辅助规划手术入路,术中机械臂高精度辅助穿刺器械导入目标病灶,高效完成神经外科立体定向穿刺活检。
文献来源:
[1]沙利文《中国神经外科手术机器人市场研究报告》
[2]刘政鑫.柏惠维康:手术机器人解决神经外科痛点[J].机器人产业,2023,(01):74-76.DOI:10.19609/j.cnki.cn10-1324/tp.2023.01.011.
[3]刘政鑫.华科精准:神外手术机器人实现临床突破[J].机器人产业,2023,(02):65-67.DOI:10.19609/j.cnki.cn10-1324/tp.2023.02.008.
整理丨望月
排版丨壹万
*再次声明:本文根据公开资料翻译整理仅供交流学习。如有遗漏,欢迎留言补充。
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