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手术机械人新视野

我的研究是以新视角、新维度去透视身体和器官,精确定位身体的特定部位,以进行更安全和更精确的机械人手术。

磁力共振图像(MRI)导航的双边深脑神经外科手术机械人系统能将针头精确定位於大脑深层区域,可用於治疗柏金逊症等手术

磁力共振图像(MRI)导航的双边深脑神经外科手术机械人系统能将针头精确定位於大脑深层区域,可用於治疗柏金逊症等手术

术中MR图像显示在尸体研究过程中把针头精确定位到大脑中的目标位置

术中MR图像显示在尸体研究过程中把针头精确定位到大脑中的目标位置

直径小於2.8毫米的机械臂对离体组织进行实验室测试

直径小於2.8毫米的机械臂对离体组织进行实验室测试

即使以长度超过1米的传统内窥镜作引导,亦可以用机械臂执行精细的任务

即使以长度超过1米的传统内窥镜作引导,亦可以用机械臂执行精细的任务

郭嘉威博士的IRIS(Interventional Robotic and Imaging Systems)团队

郭嘉威博士的IRIS(Interventional Robotic and Imaging Systems)团队

磁力共振扫描(MRI)在香港和世界各地广泛用於诊断疾病,但其实该技术在外科手术中具有巨大且尚未开发的潜力。当磁力共振扫描结合新机械人系统中的兼容高效磁力共振(MR)的驱动技术,它可以辅助外科医生执行需要高精准度的手术,并以详细的身体图像为实时导航,从而提高手术安全性、缩短手术时间及降低成本。

以腹腔镜检查和微创手术爲例,外科医生必须依靠镜头。机械工程系副教授郭嘉威博士解释:「某程度上,外科医生无法清楚看到手术部位之下的关键组织。我的研究是以新视角、新维度去透视身体和器官,精确定位身体的特定部位,以进行更安全和更精确的机械人手术。我坚信MRI是一种非常独特的医学成像方法去在手术中透视身体。」

立体定向神经外科手术是最困难的手术之一。它可治疗柏金逊症、重度抑郁和原发性震颤以及用於基因治疗的脑部活体组织检查。其过程包括将针头小心地插入大脑深层。当中精确度至关重要:若在大脑的错误区域穿孔会导致灾难性和不可逆转的后果。这程序复杂之处在於,在手术过程中大脑会失去水分并移位,令插入针头如此精确的程序变得困难。由於立体定向框架通常需要频繁的手动调整,干扰工作流程,现时这过程需要花费数个小时。为了缓解这些情况,郭博士及其团队开发了小型的高性能磁力共振图像导航的手术机械人系统。系统利用基於磁力共振的位置追踪在图像坐标中直接提供实时的定位反馈,从而提高精准度。由於机器人以液压驱动不含金属,可以与MRI兼容而互不干扰,在MR环境中安全使用亦不会降低图像质素。机械人系统可以在MRI控制室的10米范围内远程操作。

郭博士将图像导航比喻为驾驶时的GPS导航。相比尚未有GPS的年代,人们需要问路,如今GPS可实时更新路况提供更精确定位。

团队正在努力研发更多可以用於其他微创手术程序的机械人。郭博士与他的团队最近成功制作出一个可用於各项内窥镜检查机械人原型。他说:「我们已经开发了一种直径很小的机械臂,它可以穿过传统内窥镜以切除在胃肠道等部位的肿瘤。」

机械工程系的郭嘉威博士获颁2020年「香港大学青年创新者奖」。

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