摘要 长期以来,技术与神经外科一直齐头并进。过去几十年来,神经外科机器人技术发展迅速,但要成为标准神经外科手术的“常规”元素,还有很长的路要走。除了它们比人类具有的明显优势(即精确度、一致性、耐久性和可重复性)之外,机器人还提供了超出人类解剖学可行性的额外运动自由。自 1985 年首次投入实际应用以来,机器人技术的前景已刺激了众多此类设备的开发和设计,以应用于神经外科。在当今时代,机器人在神经外科中的作用仅限于为深颅目标、活检、脊柱螺钉置入、深部脑刺激和立体定向放射外科规划运动和轨迹。这篇叙述性的非系统性综述讨论了各种机器人系统的发展,重点介绍了它们的神经外科应用。
培训非常严格,我们很早就认识到,为了取得最佳结果,必须对患者护理的各个方面负责。我学会了最好的技术技能、判断力,可以做出明智的建议,并快速有效地评估患者的需求。这些技能在我的整个职业生涯中都适用于领导的各个方面。JEFFREY OJEMANN,医学博士
100:清醒人类中急性植入动脉瘤栓塞 (WEB) 装置的动脉内脑造影 Anthony Piscopo 理学学士(爱荷华州克利尔莱克) Luyuan Li,医学博士 – 住院医师,神经外科,爱荷华大学医院与诊所;Kenji Ibayashi,医学博士,哲学博士;Jeremy Greenlee,医学博士 – 神经外科 – 爱荷华大学医院与诊所;David Hasan,医学博士 – 神经外科 – 爱荷华大学医院与诊所 简介:血管内脑电图 (evEEG) 利用脑血管系统作为微创导管来记录来自相邻神经结构的电活动,从而减轻与颅外脑电图和皮层脑电图相关的较差空间分辨率和开颅手术风险。使用编织内桥 (WEB) 颅内动脉瘤栓塞装置进行 evEEG 的安全性、可行性和有效性尚未在人体中进行研究。方法:纳入 15 名通过 WEB 装置接受清醒时未破裂脑动脉瘤血管内治疗的患者。WEB 装置由带有铂芯的镍钛合金组成,通过将其远端部署导线连接到 EEG 接收器,充当单电极血管内接触器。在清醒手术中,在部署到动脉瘤中并在分离之前,让受试者进行 10 分钟的基于价值的决策任务,同时捕获血管内 WEB 记录并使用头皮电极进行参考。所有记录均在标准的 10 分钟监测期内完成,以确保 WEB 定位稳定、动脉瘤囊内造影剂停滞以及入球动脉和出球动脉血流充足。因此,手术时间不会因参与研究而延长,也不会给参与者带来任何额外的手术风险。结果:所有患者均成功接受栓塞和 evEEG 记录,无并发症。6/15 (40%) 患者的头皮脑电图检测到事件相关电位 (ERP)。在这 6 名患者中,4/6 (75%) 例在 WEB 通道上捕获到低伽马 (30-70Hz) 响应。在这 4 名患者中,WEB 设备被部署到前交通动脉、基底动脉尖和两个大脑中动脉动脉瘤中。11/15 例病例在 WEB 通道上出现心电图伪影。结论:在清醒受试者的脑动脉瘤内植入可植入 WEB 设备能够捕捉任务特定的脑电活动。未来的研究有必要进一步确定 evEEG 作为神经记录、深部脑刺激和脑机接口的潜在工具的安全性、有效性和支持性。
抽象对象:本综述的目的是突出限制颅神经外科领域机器人发展进步的主要因素。方法:进行了文献搜索,重点介绍了用于颅神经外科使用的任何神经外科技术的公开报告。技术经过审查和评估,以了解患者的优势和缺点,以及该项目是否有效或关闭。结果:讨论了24个机器人的已发表报告,可以追溯到1985年。总共有9个机器人(PUMA,机器人手,专家,神经元,进化1,Rosa,Isys1,Neuroarm和Neuromot),而今天只有2种活动(Rosa,Neuroarm)。在所有临床活动系统中,只有30多名患者(Rosa,Isys1&Neuroarm)使用了3个。项目受到成本,技术采用和临床实用性的限制,以实际改善工作流程。开发机器人最常见的用途是用于立体定位。结论:关于机器人技术在其他手术领域的成功,颅神经外科领域有一个明显的空隙。重要因素,例如成本,技术限制,市场规模和监管途径,都促成了成功的陡峭梯度。
100:清醒人类中急性植入动脉瘤栓塞 (WEB) 装置的动脉内脑造影 Anthony Piscopo 理学学士(爱荷华州克利尔莱克) Luyuan Li,医学博士 – 住院医师,神经外科,爱荷华大学医院与诊所;Kenji Ibayashi,医学博士,哲学博士;Jeremy Greenlee,医学博士 – 神经外科 – 爱荷华大学医院与诊所;David Hasan,医学博士 – 神经外科 – 爱荷华大学医院与诊所 简介:血管内脑电图 (evEEG) 利用脑血管系统作为微创导管来记录来自相邻神经结构的电活动,从而减轻与颅外脑电图和皮层脑电图相关的较差空间分辨率和开颅手术风险。使用编织内桥 (WEB) 颅内动脉瘤栓塞装置进行 evEEG 的安全性、可行性和有效性尚未在人体中进行研究。方法:纳入 15 名通过 WEB 装置接受清醒时未破裂脑动脉瘤血管内治疗的患者。WEB 装置由带有铂芯的镍钛合金组成,通过将其远端部署导线连接到 EEG 接收器,充当单电极血管内接触器。在清醒手术中,在部署到动脉瘤中并在分离之前,让受试者进行 10 分钟的基于价值的决策任务,同时捕获血管内 WEB 记录并使用头皮电极进行参考。所有记录均在标准的 10 分钟监测期内完成,以确保 WEB 定位稳定、动脉瘤囊内造影剂停滞以及入球动脉和出球动脉血流充足。因此,手术时间不会因参与研究而延长,也不会给参与者带来任何额外的手术风险。结果:所有患者均成功接受栓塞和 evEEG 记录,无并发症。6/15 (40%) 患者的头皮脑电图检测到事件相关电位 (ERP)。在这 6 名患者中,4/6 (75%) 例在 WEB 通道上捕获到低伽马 (30-70Hz) 响应。在这 4 名患者中,WEB 设备被部署到前交通动脉、基底动脉尖和两个大脑中动脉动脉瘤中。11/15 例病例在 WEB 通道上出现心电图伪影。结论:在清醒受试者的脑动脉瘤内植入可植入 WEB 设备能够捕捉任务特定的脑电活动。未来的研究有必要进一步确定 evEEG 作为神经记录、深部脑刺激和脑机接口的潜在工具的安全性、有效性和支持性。
目的 虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 系统越来越多地被神经外科医生使用。这些系统可以提供技术排练和外科医生表现评估的机会。尚未系统地审查对 VR 和 AR 环境中神经外科医生技能的评估以及 VR 和 AR 反馈的有效性。方法 通过 MEDLINE 和 PubMed 进行系统评价,遵循系统评价和荟萃分析的首选报告项目 (PRISMA) 指南。纳入了 1990 年 1 月至 2021 年 2 月期间以英文发表的研究,这些研究描述了使用 VR 或 AR 量化神经外科医生的外科技术表现,而无需使用人工评估者。记录了每项研究中的自动性能指标 (APM) 的类型和类别。结果 审查纳入了 33 项 VR 研究;没有 AR 研究符合纳入标准。VR APM 分为距离目标、力、运动学、时间、失血量或切除量。距离和时间是研究最深入的 APM 领域,尽管所有领域都能有效区分外科医生的经验水平。距离被成功地用于跟踪实践中的改进。检查切除量表明,主治外科医生切除的模拟肿瘤较少,但保留的正常组织比受训者多。最近,APM 已用于机器学习算法中,以高精度预测培训水平。增强现实系统的主要限制包括 AR 在自动手术评估中的使用有限,以及缺乏对 VR 系统的外部和纵向验证。结论 VR 已被用于评估广泛领域的外科医生表现。VR 环境可用于量化外科医生的表现、评估外科医生的熟练程度和跟踪培训进度。尽管 AR 系统具有在术中整合的潜力,但尚未用于提供外科医生表现评估的指标。基于 VR 的 APM 可能对术中难以评估的指标特别有用,包括失血量和切除范围。
抽象的脑肿瘤手术需要在完全去除肿瘤组织的同时最大程度地减少脑功能丧失之间进行微妙的权衡。功能磁共振成像(fMRI)和扩散张量成像(DTI)已成为对人脑功能的非侵入性评估的有价值工具,现在用于确定应避免的大脑区域以防止功能障碍后的功能障碍。但是,图像分析需要不同的软件包,主要是出于研究目的而开发的,并且通常在临床环境中很难使用,从而阻止了前库氏映射的大规模扩散。我们开发了一种专门的软件,能够在单个应用程序中对多模式MRI Presurgical映射进行自动分析,并将结果转移到神经元操作器中。此外,使用优化的混合现实方法将成像结果集成在市售可穿戴设备中,并自动锚定从MRI获得的3维全息图,并使用患者的身体头部固定。这将使外科医生能够实际上探索更深的组织层,突出了需要保留的临界大脑结构,同时保留了天然的Oculo-Mans协调。该程序的增强人体工程学将显着提高手术的准确性和安全性,并为医疗保健系统和相关工业投资者提供巨大的预期收益。
目的立体定向引导系统始终保持高精度且使用简单,对于精确的立体定向定位和缩短手术时间至关重要。尽管机器人引导系统被广泛应用,但目前可用的系统还不能完全满足结合无框架手术和机器人技术优势的立体定向引导系统的要求。作者开发并优化了一种小型但高精度的引导系统,该系统的设计使其可以无缝集成到现有的手术室 (OR) 设置中。本临床研究旨在概述这种微型机器人引导系统的开发并介绍作者的临床经验。方法在对机器人立体定向引导系统进行广泛的临床前测试后,对机器人固定、软件可用性、导航集成和末端执行器应用进行了调整。随后,在 2013 年至 2019 年期间的 150 名患者的临床系列中推进了机器人系统的开发,包括 111 次针吸活检、13 次导管置入和 26 次立体脑电图 (SEEG) 电极置入。在临床试验期间,不断进行修改以满足每种适应症的设置要求、技术规格和工作流程。对于每种应用,都会评估特定的设置、工作流程和平均手术准确度。结果在 150 例病例中,149 例可应用微型机器人系统。每个手术中的设置都成功实施,而不会增加大量的手术时间。工作流程无缝集成到现有手术中。在研究过程中,手术准确性得到了提高。对于活检手术,真实目标误差 (RTE) 从平均 1.8 ± 1.03 毫米减少至入口处的 1.6 ± 0.82 毫米 (p = 0.05),从 1.7 ± 1.12 毫米减少至目标处的 1.6 ± 0.72 毫米 (p = 0.04)。对于 SEEG 手术,RTE 从手术前半部分的平均 1.43 ± 0.78 毫米减少至后半部分入口处的 1.12 ± 0.52 毫米 (p = 0.002),从 1.82 ± 1.13 毫米减少至目标处的 1.57 ± 0.98 毫米 (p = 0.069)。所有病例均未观察到愈合并发症或感染。结论 微型机器人引导装置已成功应用于 149 例立体定向手术,证明了其多功能性和无缝集成到现有工作流程的能力。根据这些数据,机器人可以显著提高准确性,而无需增加时间支出。