新研究可能对微创机器人脑部手术产生重大影响

新研究可能对微创机器人脑部手术产生重大影响

早期研究在两只绵羊身上测试了新型植入式导管设计的引入性和安全性，以确定其用于诊断和治疗大脑疾病的潜力。

如果该平台被证明对人类有效且安全，它可以简化大脑深层敏感区域疾病的诊断和治疗，并降低与诊断和治疗相关的风险。

它可以帮助外科医生更深入地观察大脑来诊断疾病，更精确地对肿瘤应用药物和激光消融等治疗方法，并更好地使用电极对帕金森病和癫痫等疾病进行深部脑刺激。

主要作者、帝国理工学院机械工程系的 Ferdinando Rodriguez y Baena 教授领导了这项欧洲研究工作，他表示：“大脑是一个脆弱而复杂的网络，由密集的神经细胞组成，每个神经细胞都发挥着自己的作用。” 当疾病发生时，我们希望能够在这个微妙的环境中航行并精确地瞄准这些区域而不损害健康细胞。

“我们新的精确微创平台改进了现有技术，如果被证明安全有效，可以提高我们安全有效地诊断和治疗人类疾病的能力。”

该结果是 2020 年神经外科增强交付生态系统 (EDEN2020) 项目的一部分，并发表在 PLOS ONE 上。

隐身操作

该平台代表了对现有微创或“锁孔”手术的改进，即外科医生通过体内的小切口插入微型摄像机和导管。

它包括一根柔软、灵活的导管，以防止在治疗过程中损伤脑组织，以及一个配备人工智能 (AI) 的机械臂，以帮助外科医生引导导管穿过脑组织。

受寄生黄蜂用来在树皮中秘密产卵的器官的启发，该导管由四个互锁的部分组成，这些部分相互滑动以允许灵活的导航。

它连接到一个机器人平台，该平台结合了人类输入和机器学习，以小心地将导管引导至疾病部位。 然后，外科医生将光纤插入导管，这样他们就可以看到尖端并使用操纵杆控制沿着脑组织导航。

人工智能平台从外科医生的输入和脑组织中的接触力中学习，以精确地引导导管。

与传统的“开放”手术技术相比，新方法最终可以帮助减少手术过程中的组织损伤，缩短患者的康复时间和术后住院时间。

在进行微创脑部手术时，外科医生使用深部穿刺导管来诊断和治疗疾病。 然而，目前使用的导管是刚性的，在没有机器人导航工具的帮助下很难精确放置。 由于导管不灵活，加上大脑结构复杂、脆弱，很难精确放置导管，这给此类手术带来了风险。

为了测试他们的平台，研究人员将导管插入米兰大学兽医校区两只活羊的大脑中。 这些羊在被安乐死之前，接受了止痛治疗，并在一周内每天 24 小时监测疼痛或痛苦的迹象，以便研究人员可以研究导管对脑组织的结构影响。

他们在导管植入后没有发现任何不适、组织损伤或感染的迹象。

我们的分析得出的结论是，我们安全地植入了这些新导管，没有任何损坏、感染或痛苦。 如果我们在人类身上取得同样有希望的结果，我们希望在四年内看到这个平台进入临床。

我们的发现可能对微创机器人脑部手术产生重大影响。 我们希望它将有助于提高当前需要精确使用治疗和诊断系统的神经外科手术的安全性和有效性，例如在局部基因治疗的背景下。”

Riccardo Secoli 博士，主要作者，帝国机械工程系

米兰大学这项研究的合著者 Lorenzo Bello 教授表示：“当前 MIS 的主要局限性之一是它迫使你通过头骨上的钻孔进入较深的部位。”直线轨迹。刚性导管的局限性在于其在大脑移动组织内的精确度以及它可能导致的组织变形。我们现在发现我们的可操纵导管可以克服大部分限制。”

这项研究由欧盟地平线 2020 计划资助。

来源：

伦敦帝国理工学院

参考：

塞科利，R.，等人。 (2022) 使用仿生针进行精密神经外科手术的模块化机器人平台：系统概述和首次体内使用。 加一。 doi.org/10.1371/journal.pone.0275686 。

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