神經外科手術被稱為“刀尖芭蕾”，面對精密復雜的人腦，醫生的每一步操作都必須精準無誤，這無疑是一種考驗。令人欣喜的是，神經外科手術機器人正不斷創新并越來越多地應用于臨床，成為醫生的得力助手。

人們常常將對未來的想象寄托于科幻作品，“意念控制”“腦機接口”等名詞如今已是耳熟能詳。然而，伴隨科學技術的創新突破，這些看似遙不可及的遐想正向我們的現實生活加速走來。

放眼國外，美國知名企業家埃隆馬斯克創立的Neuralink公司，在腦機接口方面的研究動態吸引了世界目光。阿里巴巴達摩院發布的2021十大科技趨勢中也提到了腦機接口，指出腦機接口幫助人類超越生物學極限，并例舉了其在健康領域的應用價值。其實，腦機接口在我國醫療領域已經擁有了成功的應用案例。

三劍客”創業選擇了手術機器人

2020年1月16日，浙江大學對外宣布了“雙腦計劃”重要科研成果，浙江大學求是高等研究院“腦機接口”團隊與浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科合作完成了國內第一例植入式腦機接口臨床研究。通過將微電極陣列植入大腦皮層，72歲高齡的高位截癱患者，可以靠“意念”控制機械手執行抓取等動作，生活變得更加便利。

華科精準公司一角

手術的成功，凝結了醫生和專家的智慧，同時也離不開機器人的功勞。為了實現微電極陣列的精準植入，醫生在手術過程中沒有采用傳統的人工植入方式，而是選擇借助精確程度更高的手術機器人輔助植入。據悉，華科精準（北京）醫療科技有限公司（以下簡稱“華科精準”）打造的手術機器人，憑借獨特的步進電極植入技術，為手術提供了有力支撐。

成立于2015年的華科精準是一家專注于醫用機器人技術和智能醫療產品創新的公司，聚焦神經外科領域。神經外科研究人體神經系統，神經系統分為中樞神經系統和周圍神經系統。其中，大腦是中樞神經系統最高級的部分，對如此精密復雜的器官進行手術，無疑對醫生操作的精準性提出了很高要求。因此，有人將神經外科手術比喻為“在萬丈深淵上走鋼絲”，將神經外科醫生稱作“刀尖上的舞者”。

既然神經外科手術如此精細，華科精準為何還要選擇進入這一領域？故事還要從公司的創始人說起。華科精準共有三位創始人，分別是王岢、吳迪和劉文博。王岢畢業于北京大學醫學部，在醫療領域積累了豐富的臨床、科研和經營經驗；吳迪畢業于西安交通大學醫學院（現西安交通大學醫學部），曾就職于首都醫科大學宣武醫院；劉文博博士畢業于清華大學醫學院，對神經外科手術導航系統有著深入研究。三人都擁有醫學背景，憑借對神經外科的深刻認識和理解，他們堅信手術機器人在該領域的價值前景，于是踏上了神經外科手術機器人的研發之路。正如華科精準聯合創始人兼CTO劉文博所言：“不是我們選擇了手術機器人的某一個方向，而是我們在神經外科領域選擇了手術機器人。”

“神經外科手術機器人的產業化可追溯至法國，最初主要的應用領域是功能神經外科，治療癲癇、帕金森等疾病，”劉文博介紹道，“它有把電極植入腦部的需求，這種手術對于醫生而言，最難的是找到準確的位置和方向，進行準確植入。”在手術機器人應用于神經外科以前，醫生需要借助立體定向框架輔助定位。使用時，立體定向框架需釘至患者顱骨以保證位置固定，即便使用麻藥，這種操作對患者帶來的痛苦，尤其對于兒童而言，依然明顯。此外，這種傳統的定位方法耗時長，而且存在植入死角，難以充分滿足臨床需求。在這一背景下，神經外科手術機器人應運而生，它在提高定位精度的同時，縮短了手術時間，減輕了患者痛苦。

如今，神經外科手術機器人的應用場景已不局限于功能神經外科。“腦腫瘤活檢、腦出血引流、三叉神經球囊壓迫術等，神經外科中需要微創植入的操作，神經外科手術機器人都可以支持。”劉文博直言。為了讓神經外科手術機器人能夠更好地服務于醫生和患者，華科精準專注于技術創新，不斷迭代產品。2020年底，華科精準自主研發的新一代HoloShot智能感知技術“神經外科手術導航定位系統（型號：SR1-3D）”獲批上市，這是繼SR1和Q300后，華科精準推出的第三款手術機器人產品。

搭載3D結構光技術的SR1-3D

從產品名稱不難看出，“3D”是SR1-3D手術機器人的最大亮點，這里的“3D”指的是3D結構光技術。對于大多數普通人而言，對于3D結構光技術的了解，或許大多都來自于智能手機的人臉識別，它的主要功能是計算物體的位置和深度等信息，進而復原三維空間。在消費、安防等領域，3D結構光技術不乏應用案例，相比之下，在醫療領域的實踐較少。據了解，華科精準打造的SR1-3D手術機器人是世界上首款采用3D結構光和HoloShot智能感知技術的手術機器人產品。對此，劉文博坦言：“只要用過，就會知道它比之前的技術要好多少。”

華科精準神經外科手術機器人概念樣機

3D結構光技術究竟會對神經外科手術機器人帶來哪些升級？在探尋答案之前，我們需要先了解神經外科手術機器人的工作流程。“神經外科手術機器人的工作流程主要分為三大步，”劉文博介紹道，“第一步是醫生借助計算機，基于患者術前的核磁共振、CT影像等規劃穿刺路徑；第二步是將醫生基于影像規劃的路徑與患者的實際空間位置進行匹配，簡單說就是讓機器人知道患者的頭部位置，從而準確定位；第三步是機器人根據醫生術前規劃的路徑，自動運動至目標位置。”

面對這三步操作，華科精準神經外科手術機器人需要借助“腦”“眼”“手”來具體執行。其中，“腦”由計算機組成，可協助醫生規劃穿刺路徑。華科精準神經外科手術機器人運用Angio Render技術（顱內血管3D可視化技術）、多模態三維影像重建技術，可直觀展現患者的顱內血管結構和重要功能組織，幫助醫生合理規劃穿刺路徑，縮短規劃時間。所謂“手”，即機械臂，用于實現精準動作。這里的“眼”，便是3D結構光技術，可用于病人注冊和環境感知。

據劉文博介紹，病人注冊方法在不斷迭代，最初是采用標記點注冊，這種方法一般需要選擇3～5個點進行匹配，并在手術當天對病人進行CT掃描，耗時較長，且標記塊較大易產生位移，在實際操作中精度會有所降低。之后出現了激光注冊，通過激光掃描病人頭部輪廓，不再需要貼標記塊，避免了皮膚位移帶來的影響，精度更高，且手術當天病人無需掃描CT影像。或許有人會好奇，既然有了激光注冊，為什么還要探索3D結構光技術？劉文博的答案是：“一方面，激光掃描耗時相對比較長，一般需要5-10分鐘。另一方面，盡管與標記點注冊相比，精度有了很大提高，但它掃描的依然是稀疏點。”

與激光注冊相比，采用3D結構光技術的SR1-3D手術機器人，僅需數十秒即可采集近似完整頭顱的數百萬個表面及環境特征的深度和位置信息，病人注冊效率和精度都得到了大幅提升，機器人對環境的感知能力也得到了大幅提高。“SR1-3D剛剛獲批上市不久，目前主要應用在首都醫科大學附屬北京天壇醫院，已經進行了70例手術，醫生使用后是發自內心地認可這一技術。”劉文博表示。

不止于手術機器人

基于在神經外科領域的多年積累，華科精準與許多臨床醫生建立了良好聯系，從而可以更深入地了解臨床痛點，根據臨床反饋針對性提升神經外科手術機器人的產品功能。HoloShot智能感知技術就是華科精準基于對神經外科手術機器人的理解，面向臨床需求鉆研突破的成果，包括基于結構光的病人智能定位技術及智能避障技術、基于高靈敏度力傳感的觸覺感知及人機協作技術，該技術已實現圖像自動配準、病人自動注冊、機械臂自動定位、安全風險自動感知等高級別機器人智能感知功能。融合了HoloShot智能感知技術的SR1-3D手術機器人，未來將服務于更多醫生和患者。“向全國推廣需要時間，但我有充分的自信。”劉文博如是說。

實際上，華科精準的產品不僅有神經外科手術機器人，還包括醫用導航、醫用電極、醫用激光等。劉文博強調：“我們是圍繞微創精準神經外科打造一系列的產品，希望幫助神經外科的醫生。”據悉，國內首例“磁共振引導下腦轉移瘤激光消融術（LITT）”前不久在首都醫科大學附屬北京天壇醫院成功實施，華科精準開發的磁共振引導激光消融治療系統和激光消融微創治療套件，在術中實現了良好應用。