脑机接口与医疗手术机器人的联合应用,主要通过以下方式为患者提供更精准、高效的治疗:
1. 术前规划与定位
- 脑功能区精准 mapping:脑机接口设备(如脑电帽、植入式电极)采集患者脑电信号,结合影像学数据(如MRI、CT),通过算法分析确定大脑功能区(如运动、语言、感觉区)的位置和范围。手术机器人根据这些信息,提前规划手术路径,避开关键功能区,降低手术风险。
- 个性化手术方案制定:根据患者脑功能特点和病变位置,手术机器人模拟手术操作,优化手术策略,如确定最佳切口、入路和切除范围,提高手术成功率。
2. 术中实时导航与操作
- 精准定位病变:手术机器人配备高精度传感器和导航系统,结合脑机接口提供的脑功能信息,实时跟踪手术器械与大脑组织的相对位置,确保手术器械准确到达病变部位,减少对周围正常组织的损伤。
- 辅助手术操作:在一些复杂手术中,手术机器人可协助医生完成精细操作,如微小血管吻合、神经修复等。脑机接口实时监测患者脑功能状态,反馈给手术机器人,调整操作力度和角度,确保手术安全。
3. 术后康复与功能重建
- 脑机接口驱动康复机器人:患者术后通过脑机接口设备采集脑电信号,将其转化为控制指令,驱动康复机器人辅助患者进行肢体运动训练。康复机器人根据患者脑电信号的意图,提供精准的运动辅助和阻力调节,促进神经功能恢复。
- 实时反馈与调整:脑机接口和康复机器人实时监测患者康复进展,根据患者脑功能变化和肢体运动能力,自动调整康复训练方案,提高康复效果。
典型案例:
- 脑肿瘤切除手术:如山东省立第三医院的案例,通过脑机接口电极片定位大脑功能区,手术机器人导航系统精准标记病变范围,术中唤醒患者配合动作,实时解码脑电信号,明确功能区与病变界限,实现肿瘤精准切除,同时保留肢体运动功能。
- 卒中后偏瘫康复:武汉市中心医院利用智能机器人辅助脊髓电极植入手术,结合脑机接口技术,通过神经调控和康复机器人训练,改善患者肌力和肌张力,促进肢体功能恢复。
脑机接口与医疗手术机器人的联合应用,正在推动神经外科和康复医学向更精准、个性化的方向发展,为患者带来更好的治疗效果和生活质量。