首都医科大学宣武医院赵国光教授带领项目组围绕癫痫、帕金森病（PD）、脑出血等疾病的精准诊疗，紧扣神经外科手术机器人领域的核心“卡脖子”技术，开发了具有国内完全自主知识产权的基于“神经外科手术机器人”的临床微创诊疗体系并成功完成临床转化，实现了覆盖全国各省市的推广普及。

目前，该项目在国内120家医院实现临床应用推广，辅助实施8130例神经外科相关手术；大力推动了优质医疗资源向基层的沉降，惠及超千万家庭。近期，“基于国产手术机器人的神经外科微创治疗体系及临床转化系列研究”项目荣获中华医学科技奖医学科学技术一等奖。

   自主创新攻坚克难 研发出适用于神经外科的机器人微创治疗体系

项目组完全自主创新研发的一整套机器人技术体系，为国内第一个获得核准的神经外科手术机器人。项目在实现视觉导航时，创新性地采用了环境光视觉跟踪定位技术，仅利用手术室自身环境光即可在实时视频中自动捕获目标的三维位置和俯仰翻滚偏转姿态，误差≤0.2 mm，可同时动态追踪100个目标的空间位姿。此项技术无激光类仪器的辐射伤害，避免了红外光定位易受环境影响和高值红外耗材依赖国外进口的弊端。

◆立体定向和神经导航混合增强，精准定位脑功能障碍相关疾病的病灶。

本项目的机器人系统能同时集成全自由度的自动化机械臂和分体独立的环境光定位导航仪；结合了多种人工智能算法；攻克光学导航和机械臂定位混合增强的技术；首次开发出立体定向和神经导航相结合的机器人架构。因此，本项目研发系统适用于整个神经外科。

◆全流程自动化，推进神经外科手术标准化进程。

项目组基于人工智能研发了具有自主知识产权的视觉模板自动匹配技术，利用定位导航仪的实时视频图像，攻克了手术空间自动避障和基于虚拟空间的路径自动规划定位技术，实现了手术空间障碍物和医务人员的自动避障功能，达成全自动的机械臂注册；在手术空间方面则利用自研的视觉跟踪定位技术自动定心捕捉特征点，实现自动化手术注册：达成了各类立体定向手术操作的标准化，使结果统一化和同质化，降低了对专家经验和技巧的依赖，易于取得优质的手术效果，便于从示范中心到辐射基层的全面推广普及。

◆手术定位精度提升至0.5 mm以内，克服神经外科手术中的人为误差，降低神经外科手术并发症的发生几率。

立体定向手术常需对大脑核团进行定位穿刺，而国内外其他神经外科手术机器人以半自动注册为主，缺乏智能化校验和纠错手段，据国外研究机构系统性回顾研究，国际上手术机器人靶点的误差平均为1.7 mm。针对上述问题，项目组实现了快速和高精度的识别靶点位置，提高手术规划的有效性。通过上述综合机器人技术，手术定位精度有效提高达到0.5 mm以内，减少了手术并发症，保障手术定位精度。

   全面推动了手术机器人在癫痫微创治疗中的诊疗及干预应用

◆基于多模态影像学技术进行癫痫网络分析，应用国产神经外科机器人完善框架手术的术中导航规范操作，改进神经外科手术效率。国产神经外科手术机器人一大优势是可通过PET和MRI等影像数据对癫痫病灶进行准确的识别和导航定位。

◆通过国产神经外科机器人进行高精准的立体定向脑电图（SEEG）电极植入，探索癫痫发生脑网络机制。是研究癫痫网络机制的重要手段，国产神经外科机器人的应用有力保证了SEEG电极植入过程中的准确性和安全性。

◆基于国产神经外科机器人的立体定向射频热凝技术，进行癫痫的微创治疗。项目团队证实通过多电极点构建的毁损网络可在三维空间中实现病灶的全方位覆盖，测试并构建了完整的微创治疗理论体系，获得了立体交叉毁损体系的发明专利授权。

   针对PD的脑深部刺激术治疗，结合人工智能技术手段，指导PD的早期干预，优化了治疗方案。

◆PD机器人手术治疗相关临床研究。基于国产神经外科手术机器人的毁损手术是治疗PD的重要手术方式，项目组发现了震颤型PD者的内苍白球存在电活动与肢体震颤节律一致的震颤细胞。该细胞的发现和定位，对于指导手术毁损的部位和范围具有重要意义。在国产神经外科手术机器人引导下的移植手术，治疗PD的临床安全性、可行性和有效性均得到了保证。

◆推广机器人引导下PD的脑深部电刺激疗法，制定中国专家共识。

脑深部电刺激术（DBS）是目前治疗PD的重要手段。项目组围绕DBS治疗PD进行了多项重要的临床研究，脑深部电刺激时心率明显加快，收缩压和舒张压均有不同程度的升高。因此，国产机器人引导的DBS术中对病人施行电刺激时，能严密监测心率和血压的变化，稳步施术，避免并发症的发生。

   提出并推广机器人治疗脑出血应用体系，助力国家百万减残工程

脑卒中是造成我国居民死亡的第一因素。我国每年脑卒中新增发病约超过200万人，其中，脑出血患者占比达18.8%~47.6%，给国家和社会带来了巨大的疾病负担。本项目研发的国产机器人系统具备的多项功能，可最大程度地降低脑出血微创手术的技术门槛和人为误差，实现手术流程的标准化，获得更好的脑血肿清除效果，益于核心医院到辐射基层的普及推广。

◆应用国产机器人辅助远程脑出血的微创治疗，缩短手术时间、降低死亡率及并发症发生概率，全面提升手术治疗效果。

◆机器人辅助脑出血的微创治疗相关内镜手术，达成快速定位，提高脑出血手术效率。

- 小 结 -

基于机器人辅助手术的精准治疗，医院开展了临床应用探索，期望为进一步的精准药物治疗、精准手术/调控治疗提供新的理论依据，从而提升癫痫、PD和脑出血等高难度神经系统疾病的治愈率。

项目开发的自主化神经外科手术机器人已在国内著名神经外科医院及各省市中心医院予以示范应用，解决了目前医疗健康领域社会关切的医疗资源分布不均、进口设备价格高昂等问题，提升了国产神经外科医疗机器人的应用水平，使我国有限的医疗专家资源得到充分地利用，并实现了资源共享和优势互补，以中心城市大医院为核心对周边城市医院形成了辐射作用，以期全面提高我国神经外科整体治疗水平。