提到手术机器人，信任各人皆正在脑海里皆会造成一个场景，是一个自动的机器人可能完整取代大夫去做一些手术的操纵，这是咱们将来寻求的方针，现实情况是咱们现阶段正在做的机器人有林林总总，还远不到达那样的一个场景，但咱们仍然正在朝着阿谁标的目的来尽力。

据没有完整统计，全世界也许有至少一百种以上的手术机器人，用正在各个学科、各类形态，比如说有机器臂式的、多个机器臂式的、蛇形的林林总总的机器人。以是实际上关于手术机器人这个范畴来讲，现阶段是一个百花齐放的如许的期间。

遵守大夫操纵的主从型手术机器人

关于手术机器人，总的来说可以分红两大类。第一大类从2000年起头，正在美国便曾经有良多商业化的产物。最主流的、现阶段正在全世界使用最普遍的，叫做主从型手术机器人。

图|主从型手术机器人

甚么叫主从型手术机器人呢？它实在是遵守大夫的遥操纵去停止手术的一类机器人。大夫四肢并用正在控制台实现操纵，机器人会摆在手术床旁，由机器人的三四个以至最多有五个机器臂，去实现对大夫的全部手术的跟踪。那么当大夫停止一切的操纵的时间，机器人正在病人的体内实现响应的操纵，以是咱们把它称之为主从型的手术机器人。

那一类的机器人现阶段正在腹腔手术、胸腔手术中失掉了大批使用。可是咱们明天所探讨的神经外科这个范畴，那类机器人使用场景是比力小的，此中的缘故原由便在于这类跟踪大夫手术操纵的机器人必需正在一个有很好的手术空间的规模内，以是比如说正在腹腔的腔道中，或许是正在胸腔的腔体中，机器人可以有自由的空间来举止。

可是正在神经外科这个范畴，也就是咱们道的脑手术这个范畴，由于脑组织是一个实体，以是这类类型的机器人实际上是不门径停止一个很好的操纵的，那么便引出来了咱们明天要探讨的第二大类的手术机器人，是叫做定位型的手术机器人。

图|导航型定位手术机器人

手术机器人资助大夫定位，办理神经外科手术年夜难题！

定位型手术机器人是怎么样办理神经外科中的问题的呢？咱们先看一下神经外科的手术的需要。

正在神经外科中，有一大类叫微创的平面定向手术，是愿望可能把临床之前开颅停止的一些手术微创化。那么当微创的时间，对大夫最大的应战是甚么呢？实际上也十分的明白，关于临床来说，大夫正在看不到的环境下必需停止打孔、拔出引诱安装，最初拔出它响应的电极、活检针或许是引流安装等等这类的问题。

正在如许的一类需要下，关于大夫来说，我从哪个标的目的、从哪个地位去插进去是最须要的。那如许的一个手术术式关于临床来说，便须要有一个自动的对象，或许是手动的对象去资助大夫实现定位，那就是神经外科叫平面定向手术的一大类的需要。

这个需要十分的普遍，它可以用正在癫痫、帕金森、脑肿瘤、脑出血等等范畴。好比癫痫手术，它以至没有只有插一根，另有能够要插多根电极到人的脑组织内里来。那怎样有一个更好用的对象去资助大夫，就是一个很紧张的问题。

以癫痫为例，正在中国癫痫也许有一千万的患者，此中30%也就是约300万的患者是药物难以节制的，这些患者内里良多是儿童，那么这些患者内里又有濒临一半的患者是得当手术医治的。但是实际的手术医治每一年只有一万例，那么那1万对150万的如许年夜的比例差是怎样形成的呢？

此中很紧张的一个缘故原由便在于咱们并不一个很适合的、很便利的手腕去资助临床停止这类微创的手术，那么此刻是采取什么样的方法呢？由于适才也讲了，关于那一类的手术内里最紧张的是有一个资助大夫停止定位的对象。

给骨头钉颅钉？传统定位方法给病人带来极大苦楚！

咱们此刻做的这件工作，实际上经由过程传统的方法也是可以实现的，可是实现的难度会远比机器人要下，此刻是怎样实现的呢？

起首，病人正在手术的当天早上，必需要正在他的头上卡一个平面定向头架，这个头架是一个杂主动的机器安装，是须要正在病人苏醒的形态下间接钉到颅骨上，保障跟病人的头完整没有动。正在人的苏醒的形态下，正在前额跟后脑勺钉四颗颅钉，间接钉到骨头上是一种怎样的苦楚？

虽然咱们可以正在部分挨一些麻药，可是当您拧颅骨钉的时间对全部头皮的连累也会形成极大的苦楚。正在实际手术时，病人躺到手术床前带着如许的一个框架，正在下面上一个坐标弓，然后经由过程如许的一个坐标弓纯机器的方法，资助大夫实现定位，那就是全部的手术的方法。

从我适才对手术方法的描写来看，如许的一个定位的框架对患者来讲有很大的问题，第一个问题是患者须要正在苏醒的形态下带这个架子，关于病人特殊是儿童患者十分天苦楚。

我之前跟过良多如许的临床手术，正在手术的时间给儿童钉头架关于儿童来讲十分苦楚，特殊是正在我有了小孩之后，这类场景我完整是没法来看的。以是从如许的角度来说，这类苏醒时佩带头架，关于儿童会有极大的创伤。

同时它有良多其他的问题，比如说耗损的工夫少，须要几个大夫重复地去对刻度尺，同时存在一些植入的死角，关于一些临床的术式是没有得当的。那咱们用什么样的方法可以来办理传统手术上的一些局限性呢？

咱们愿望下一代的产物该当苦楚小，不死角，该当是个自动化的安装。由此咱们研发了，咱们新一代的神经外科的定位安装，也就是咱们适才提到的手术机器人。

手术机器人的”眼”、”脚”、”脑”是若何协作的？

机器人由三个部门构成。第一部门，当然它要有一个脚，也就是机器臂。第二部门，它要有一个眼睛，眼睛资助机器人去定位病人的地位。第三部门，也是最焦点的，它要有一个大脑，大脑资助机器人自动天断定，它该当来什么样的地位，没有该当碰到什么样的器材。这是构成全部机器人的三个部门。

那么从那三个组成部分，便可以总结出咱们机器人正在实际手术中的流程。第一步，要经由过程计算机的大脑去实现手术门路的计划，也就是大夫要基于术前的磁共振的影像、CT的影像把它配准融会到一路，在术前便可以晓得病人的头脑内里是什么样的一个环境，要基于什么样的一个通道，实现对病人的响应门路的穿刺定位。

第二步，当大夫在术前的筹划中把这个地位计划好之后，把机器人推到了病人的手术床前，机器人经由过程本人的眼睛，也就是咱们此刻采取的无接触式的激光定位，去实现对病人头部的定位。

当晓得了病人的头实际正在甚么地位，第三步对机器人来讲便很简略了，它可以自动天履行大夫术前正在磁共振或许是CT的影像下面计划的门路实现定位，大夫正在这个定位的地位上停止前期的手术操纵。那就是全部机器人实际的操纵流程。

那么咱们慢慢地来剖析，机器人详细是怎么样操纵的。从第一个手术筹划的层面上，大夫最存眷的问题是计划一个怎样的门路，或许是多根门路，可能精确天到达我想要的地位。与此同时，最紧张的是要避开颅内的紧张血管，制止颅内出血。

机器人正在这里做甚么事情呢？它可能经由过程术前的磁共振或许CT的二维断层的电影及时天做出三维的重修，让大夫直观天看到正在病人的脑组织内里脑沟回少的是甚么样子的，血管是少的甚么样子的，可以直观天正在三维的影像上面临门路停止计划，如许就可以看该当怎样避开颅内的血管。

以是那张图便可以看出，咱们可能经由过程磁共振的影像，重修出三维模子的病人脑组织跟血管，跟真实的实际病人开颅的照片做了一个比照，它的真实性十分的好，那一点对临床来讲十分紧张，由于临床要基于大夫术前重修的影像停止门路计划，这个影像重修的真实与否，关于终极若何躲避血管、制止颅内出血有紧张的意思。

从这个角度来说，咱们的筹划软件可以做到：第一，没有受外洋高贵的软件洽购的限定；第二，咱们可能真正天把本来手术的出血的概率降低一半以上；第三，咱们可以经由过程如许的一个计划软件，大幅度缩短大夫传统计划的手术工夫。咱们的软件曾经正在天下大批的病院被利用，现阶段正在天下曾经有跨越5000台的手术停止一样平常的利用。

当大夫实现了术前的计划之后，第二步就是当机器人推到手术的床前时，手术机器人须要晓得病人的头究竟正在甚么地位，它才气精确天达到地位。那么它是怎么样晓得的呢？

各人若是玩过Kinect游戏的话，实际上可以明白为是正在机器人的前端装了一个超高精度的Kinect，咱们经由过程如许一个有深度信息的摄像头，或许是定位安装可能间接捕获病人头的地位，拿到病人头的实际的地位和术前的影像上的地位如许的一个关联。

第三步机器人会自动天履行到预约的手术地位，大夫便正在机器人引诱的这个地位上停止穿刺、打孔跟植入的操纵。图中也可以看出经由过程咱们的机器人可能到达一个十分精准的定位精度，那关于临床是十分无效的。

那么从术后的那两幅影像上也可以看出来，黑色的部门是术前计划的门路，红色的是术后经由过程CT重修出来的实际的植入地位，可以看出术后的植入地位跟术前的黑色的门路是高度的同等的，这个关于临床来讲便办理了高精度的问题。

同时因为机器人有很好的定位方式，便完整没有须要正在病人术前再钉定向头架了，以是病人在术前是完整不苦楚的。并且机器人因为它六个自由度的特色，它可以完整无死角天达到病人头四周的任何地位，同时可能连结很下的服从。

以是当机器人可能失掉大批的临床使用的时间，它便可以使全部的手术工夫降低60%以上。那么将来正在天下可能展开癫痫外科的病院数目便会大大的进步，由于手术全部的复杂度失掉了大大的降低，同时可能搜集的患者数目也会成倍的增长，这是咱们机器人现阶段正在临床上一个十分紧张的意思。

神经外科曾经走向了机器人微创的期间，它关于临床的意思十分的紧张，神经外科的开展方兴日盛，将来正在癫痫、帕金森、以至老年痴呆等等范畴另有广漠的空间须要来尽力，此中定位的对象跟微创的医治方法也须要不休天刷新跟翻新，这是咱们始终以来尽力的方针。

从咱们大批打仗临床病人、打仗神经外科的十几年工夫来看，咱们全部团队坚决天愿望，正在这个范畴可能降低大夫的操纵门坎、削减病人的手术苦楚，愿望可能开辟出将来智能、高效、精准的手术机器人，那将会极大天降低患者的苦楚、进步手术的成功率、降低手术的危险。