高精度耳蜗植入手术机器人

瑞士伯尔尼大学医院和伯尔尼大学ARTORG生物医学工程研究中心的外科医生和工程师团队研发了一种高精度手术机器人，可实现耳蜗植入。正如航天电子设备可使飞行员通过驾驶舱的读数驾驶飞机，该手术机器人能辅助外科医生完成那些原本不可能的外科手术。

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以预设角度规划的机械耳蜗植入轨迹。黄色：面部神经，橙色：鼓索神经，浅蓝色：耳蜗，深蓝色：外耳道后壁，紫色：小骨，绿色：规划轨迹，灰色：机械钻孔点。

要将电子人工耳蜗植入设备置入失聪病人的耳朵内，外科医生必须在耳朵后面割开一条精确的通道，穿过头骨直接到达耳朵内部。然后将植入电极小心地嵌入耳蜗中，该电极随后将架通内耳的损坏部分，使得病人能重新听到声音。目前该过程主要是手动执行，耳鼻喉科医生直接通过肉眼观察这个穿过头骨到达耳蜗的通道。

伯尔尼研究项目的目标是研究机器人耳蜗植入技术，该技术将能引导新的植入过程。研究者发现使用外科手术规划软件和机械钻孔过程能产生耳后约2.5毫米直径的直达耳蜗的通道。然而，这样的机械过程的大小和规模意味着机器人无需外科医生手动操作即可完成钻孔过程。机器人耳蜗植入研究的挑战是设计开发具有失效保护的安全系统，能对人类外科医生能力之外(无法直接看到)的机器人钻孔过程进行跟踪和控制。与航空电子设备能帮助飞行员仅仅通过驾驶舱内的仪表读数驾驶飞机一样的方式，该外科机器人能帮助外科医生完成原本不可能的手术。

通过将可靠的计算机控制安全机制应用于机器人对病人头骨钻孔过程中，实现了在实际病人上的首次手术。在面部神经和鼓索神经之间的安全距离打开微创通道，以便将电极以预先规划的角度通过该通道送入耳蜗中。结合三种作为医生的眼睛、耳朵和触觉的联锁安全部件，实现安全的导航和钻孔，避免了对这些神经和内耳微观结构的损伤。

Weber教授对安全措施解释道：“机器人在钻孔的时候依靠许多传感器，包括高精度光学跟踪系统，能感受骨头质地的阻力传感器，以及类似雷达的神经刺激探针，该探针向骨头发送微弱的脉冲电流并据此计算机器人是否正处于规划的轨迹上。”外科医生可根据仪器信息得知机器人在任意时刻的位置，控制实现安全的钻孔。

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机器人在模拟人头上钻孔

伯尔尼大学医院耳鼻喉科、头颈外科教授Marco Caversaccio说道：“该耳蜗植入机器人是十年来各学科研究者共同努力的结果，包括生物医学工程师，神经系放射学家，神经学家，听力学家，健康专家以及外科医生。”在将该项设备从实验室投入实际医院使用之前，将进行严格的技术和实验室测试以保证病人的安全。

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穿过乳突骨的机器人耳蜗植入钻孔轨迹

Caversaccio补充道：“我们的结果大大鼓励了我们，因为我们克服了使用机器人进行耳蜗移植手术技术中的重重挑战。”后续的计划包括将药物输送到内耳中。这些计划将受到来自瑞士转化和创业医学研究所的支持。

本文译自 https://phys.org/news/2017-03-high-precision-surgical-robot-cochlear-implantation.html，由 CliffBao 编辑发布。