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四年才圓夢,新創鈦隼打造MIT腦部「自駕」機器人有多難?

2018年11月7日傍晚,花蓮慈濟醫院外科手術室,結束了一起腦室引流手術。幫患者排除腦部積水,並不算是高難度挑戰,但這次手術特別的是,機器人在過程中扮演了重要角色,共同完成了台灣首例的腦部手術導航人體試驗。

「這一天,對台灣很重要,因為這代表我們自製高階醫材的能力,會再次受到肯定,」鈦隼生物科技創辦人兼執行長陳階曉說。

醫師規劃手術路徑,機器人照著「Google Map」動作

團隊人數約15人左右的鈦隼生物科技,獲得花蓮慈濟醫院的大力支持,讓他們有機會能完成首例人體試驗。
蔡仁譯/攝影

這台重達三百公斤的腦部導航機器人,將電腦主機、醫療認證等級的觸控式螢幕、機器視覺系統,以及機械手臂整合在一起。鈦隼工程師花了不少心力,調整這些來自國外的硬體設備,並規劃緊急停止按鈕,提高機器人安全性;另一方面,他們花了更多心思,自行寫出能將病患電腦斷層掃描(CT)、磁振造影(MRI)與機器視覺整合的軟體程式。

簡單來說,這台腦部導航機器人,能讓醫生在手術前,透過不同切面影像「看穿」患者腦部構造,再按照自己的判斷,在螢幕上畫出手術路徑,讓機器人幫忙執行手術。以這次的腦室引流手術為例,就是讓機器人負責把引流管放進病患腦室裡。

陳階曉說,操作方式跟Google map很像,只是設計路線的人是醫生,在螢幕上選擇「進入點」和「目標點」,讓機器負責跑,就可以了。

「真正的手術時間,應該省掉了一半。」負責這起人體試驗的醫師,花蓮慈院神經外科部主任邱琮朗解釋,「過去從事腦室引流手術,需要靠醫生經驗,把管子放進腦室裡,排除多餘的腦室液;問題是,並非每次都能一次到位,若放的位置不好,需要重來兩到三次,不僅耗時,也對患者帶來風險。」

機器視覺輔助手術,未來還要推AI決策系統

這僅是慈濟醫院和鈦隼合作的第一起腦部導航手術,雙方預計未來會完成十例人體試驗。

「執行腦部手術,最好讓誤差壓在0.2公分以下,」花蓮慈濟醫院院長林欣榮醫師用「地圖導航」來比喻。他說,透過衛星圖看街道,誤差相對比較高,但即使距離差一公尺以上,也不太影響實際感受。然而若是針對腦部,就需要越準越好,「現行多數的腦部手術誤差,都在0.3、0.4公分左右。」

畫面左上角的機器視覺影像,就是將患者的電腦斷層掃描與實際五官整合而成的結果。
蔡仁譯/攝影

只不過,手術導航系統/機器人這樣的概念,並非首次出現。近年來,台灣部分醫院也開始引進類似系統,為什麼鈦隼敢說自己和別人不一樣,有把握將誤差值控制在0.1公分以下?

擁有醫工博士背景的陳階曉解釋,主要差異在於技術原理,常見方式是透過「反射式光學球」定位座標點,不過因為同時確認的座標數量有限,無法達到太精細的程度;相較之下,他們採取機器視覺合成影像,最多甚至能確認上萬個座標,就可以達到更小的誤差範圍。

而即便曾成功完成過兩次動物實驗,讓機器人在約0.5公分大小的豬腦室操作手術,鈦隼團隊對首例人體試驗(first in human)仍相當謹慎,希望從單純的手術做起,「未來也會試著做腦瘤切片、帕金森氏症的晶片植入等不同手術。」

對病患而言,加速手術的過程和準確度,當然是好事。不過,由於是首次嘗試腦部導航手術,醫師認為還有改善空間,像是定位過程消耗較多的時間,但仍給予正面肯定。

陳階曉強調,此次人體試驗成功,帶給團隊相當大的信心,更會加速推出可幫助「決策」的AI版本機器人,包含判斷手術路線可能影響到腦部哪些區域、術後風險是什麼?讓醫師能更有效地和患者溝通。

2019年,他們將在歐洲、美國和台灣申請產品上市,努力讓這台MIT腦部導航機器人,能跑進更多醫院、更多手術裡。

本文授權轉載自數位時代,作者:吳元熙

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