高精度耳蝸植入手術機器人

瑞士伯爾尼大學醫院和伯爾尼大學ARTORG生物醫學工程研究中心的外科醫生和工程師團隊研發了一種高精度手術機器人，可實現耳蝸植入。正如航天電子設備可使飛行員通過駕駛艙的讀數駕駛飛機，該手術機器人能輔助外科醫生完成那些原本不可能的外科手術。

以預設角度規劃的機械耳蝸植入軌跡。黃色：面部神經，橙色：鼓索神經，淺藍色：耳蝸，深藍色：外耳道後壁，紫色：小骨，綠色：規劃軌跡，灰色：機械鑽孔點。

要將電子人工耳蝸植入設備置入失聰病人的耳朵內，外科醫生必須在耳朵後面割開一條精確的通道，穿過頭骨直接到達耳朵內部。然後將植入電極小心地嵌入耳蝸中，該電極隨後將架通內耳的損壞部分，使得病人能重新聽到聲音。目前該過程主要是手動執行，耳鼻喉科醫生直接通過肉眼觀察這個穿過頭骨到達耳蝸的通道。

伯爾尼研究項目的目標是研究機器人耳蝸植入技術，該技術將能引導新的植入過程。研究者發現使用外科手術規劃軟體和機械鑽孔過程能產生耳後約2.5毫米直徑的直達耳蝸的通道。然而，這樣的機械過程的大小和規模意味著機器人無需外科醫生手動操作即可完成鑽孔過程。機器人耳蝸植入研究的挑戰是設計開發具有失效保護的安全系統，能對人類外科醫生能力之外(無法直接看到)的機器人鑽孔過程進行跟蹤和控制。與航空電子設備能幫助飛行員僅僅通過駕駛艙內的儀錶讀數駕駛飛機一樣的方式，該外科機器人能幫助外科醫生完成原本不可能的手術。

通過將可靠的計算機控制安全機制應用於機器人對病人頭骨鑽孔過程中，實現了在實際病人上的首次手術。在面部神經和鼓索神經之間的安全距離打開微創通道，以便將電極以預先規劃的角度通過該通道送入耳蝸中。結合三種作為醫生的眼睛、耳朵和觸覺的聯鎖安全部件，實現安全的導航和鑽孔，避免了對這些神經和內耳微觀結構的損傷。

Weber教授對安全措施解釋道：「機器人在鑽孔的時候依靠許多感測器，包括高精度光學跟蹤系統，能感受骨頭質地的阻力感測器，以及類似雷達的神經刺激探針，該探針向骨頭髮送微弱的脈衝電流並據此計算機器人是否正處於規劃的軌跡上。」外科醫生可根據儀器信息得知機器人在任意時刻的位置，控制實現安全的鑽孔。

機器人在模擬人頭上鑽孔

伯爾尼大學醫院耳鼻喉科、頭頸外科教授Marco Caversaccio說道：「該耳蝸植入機器人是十年來各學科研究者共同努力的結果，包括生物醫學工程師，神經系放射學家，神經學家，聽力學家，健康專家以及外科醫生。」在將該項設備從實驗室投入實際醫院使用之前，將進行嚴格的技術和實驗室測試以保證病人的安全。

穿過乳突骨的機器人耳蝸植入鑽孔軌跡

Caversaccio補充道：「我們的結果大大鼓勵了我們，因為我們克服了使用機器人進行耳蝸移植手術技術中的重重挑戰。」後續的計劃包括將藥物輸送到內耳中。這些計劃將受到來自瑞士轉化和創業醫學研究所的支持。

[CliffBao via https://phys.org/news/2017-03-high-precision-surgical-robot-cochlear-implantation.html]

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