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手術機械人新視野

我的研究是以新視角、新維度去透視身體和器官,精確定位身體的特定部位,以進行更安全和更精確的機械人手術。

磁力共振圖像(MRI)導航的雙邊深腦神經外科手術機械人系統能將針頭精確定位於大腦深層區域,可用於治療柏金遜症等手術

磁力共振圖像(MRI)導航的雙邊深腦神經外科手術機械人系統能將針頭精確定位於大腦深層區域,可用於治療柏金遜症等手術

術中MR圖像顯示在屍體研究過程中把針頭精確定位到大腦中的目標位置

術中MR圖像顯示在屍體研究過程中把針頭精確定位到大腦中的目標位置

直徑小於2.8毫米的機械臂對離體組織進行實驗室測試

直徑小於2.8毫米的機械臂對離體組織進行實驗室測試

即使以長度超過1米的傳統內窺鏡作引導,亦可以用機械臂執行精細的任務

即使以長度超過1米的傳統內窺鏡作引導,亦可以用機械臂執行精細的任務

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

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

磁力共振掃描(MRI)在香港和世界各地廣泛用於診斷疾病,但其實該技術在外科手術中具有巨大且尚未開發的潛力。當磁力共振掃描結合新機械人系統中的兼容高效磁力共振(MR)的驅動技術,它可以輔助外科醫生執行需要高精準度的手術,並以詳細的身體圖像為實時導航,從而提高手術安全性、縮短手術時間及降低成本。

以腹腔鏡檢查和微創手術爲例,外科醫生必須依靠鏡頭。機械工程系副教授郭嘉威博士解釋:「某程度上,外科醫生無法清楚看到手術部位之下的關鍵組織。我的研究是以新視角、新維度去透視身體和器官,精確定位身體的特定部位,以進行更安全和更精確的機械人手術。我堅信MRI是一種非常獨特的醫學成像方法去在手術中透視身體。」

立體定向神經外科手術是最困難的手術之一。它可治療柏金遜症、重度抑鬱和原發性震顫以及用於基因治療的腦部活體組織檢查。其過程包括將針頭小心地插入大腦深層。當中精確度至關重要:若在大腦的錯誤區域穿孔會導致災難性和不可逆轉的後果。這程序複雜之處在於,在手術過程中大腦會失去水分並移位,令插入針頭如此精確的程序變得困難。由於立體定向框架通常需要頻繁的手動調整,干擾工作流程,現時這過程需要花費數個小時。為了緩解這些情況,郭博士及其團隊開發了小型的高性能磁力共振圖像導航的手術機械人系統。系統利用基於磁力共振的位置追蹤在圖像坐標中直接提供實時的定位反饋,從而提高精準度。由於機器人以液壓驅動不含金屬,可以與MRI兼容而互不干擾,在MR環境中安全使用亦不會降低圖像質素。機械人系統可以在MRI控制室的10米範圍内遠程操作。

郭博士將圖像導航比喻為駕駛時的GPS導航。相比尚未有GPS的年代,人們需要問路,如今GPS可實時更新路况提供更精確定位。

團隊正在努力研發更多可以用於其他微創手術程序的機械人。郭博士與他的團隊最近成功製作出一個可用於各項內窺鏡檢查機械人原型。他說:「我們已經開發了一種直徑很小的機械臂,它可以穿過傳統內窺鏡以切除在胃腸道等部位的腫瘤。」

機械工程系的郭嘉威博士獲頒2020年「香港大學青年創新者獎」。

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