加拿大外科医生和科学家研制出7维手术导航仪

　　加拿大外科医生和科研人员合作，研制出一种可以在手术期间，对人体全身进行透视性扫描的导航装置，它有些类似于汽车的全球定位系统，可以大大提高手术的精密度，包括切割、解剖、在骨头上打入骨螺钉，偏差不会超过半毫米。

　　科学家们将这种装置称作7维手术导航仪。它是由多伦多的Sunnybrook健康科学中心的医生和怀尔逊大学的工程师合作首创的，可以让外科医生在不用动刀切开人体的情况下，就可以清楚地看到人体内各种组织的图像。

　　维克多·杨博士是Sunnybrook健康科学中心的神经外科医生，也是最初提出设计这样一种仪器的人。他希望将这种仪器用于大脑和脊椎手术，大大提高精确度，改善手术效果，减少因手术偏差造成的昏迷和瘫痪。

　　手术精确度的重要性是不言而喻的。退休牙医彼得·萨蒙博士去年秋天重重地摔了一跤，脊椎受到损伤，医生说他康复的机会微乎其微。他的妻子也以为他从此只能靠呼吸机维持生命了，今后一生都会处于瘫痪之中。但维克多?杨博士对他的脊椎进行了两次手术之后，彼得·萨蒙不仅可以自己呼吸了，胳膊和腿也可以轻微活动了。

　　图片来源: CBC / Doug Nicholson

　　但其他很多患者则没有这么幸运。按照目前的技术条件，通常在做给脊椎打钉的手术时，会有3%的打偏的风险。这使杨医生想到，如果能发明一种7维手术导航仪，就可以减少手术不精确的情况。

　　多年来，医生一直在使用X透视机和CT扫描仪图像来确定手术部位。虽然它已经大大提高了手术的准确性，但仍存在一系列问题。最主要的问题是通过分析病人的CT或MRI扫描来确定具体的手术位置时，医生尝试用一个个标记标出图像上的特定的解剖部位，然后通过计算机将这些标记链接起来，给外科医生显示一个皮肤表面下的计算机化三维图像。

　　而像脊椎手术和脑部手术，需要非常精准。杨医生说，“通过观看扫描图来确定皮肤下的结构是很困难的”。而且扫描可能是几个月前做的， 到手术时，身体的解剖学变化和患者躺在手术台上的姿势都会影响到手术的精确性。在这种情况下，是否能精准地进行每一步手术一方面依赖于外科医生确定的地标是否精准，另一方面还要取决于患者的身体是否有变化，通常都是假设没有变化。杨医生说：““这是一个很大的假设”。

　　现在从技术上讲，是也可以实现即时手术导航，但要依靠在手术室安装庞大的CT扫描机。这样做不仅成本很容易就达到上百万美元，而且通常需要30分钟才能调整好，所以很少有医院采用。

　　因此杨医生说： “我们希望设计一种装置，不仅精确，而且易于使用，更便宜，让所有的患者都能受益，” 于是，他与研发工程师和科学家组成了一个手术导航仪设计团队，设计出了新的7维手术导航设备。

　　? Doug Nicholson

　　7维的设备看起来像一个特殊的光盘，挂在手术台上方。它利用光子生物材料科学技术 – 检测表面轮廓和身体内部的解剖部位。该装置扫描出的图像与患者的CT或核磁共振扫描精准吻合后，产生一个准确的三维立体动画图像，并投射到手术室的电脑屏幕上，使手术医生可以在操作过程中实时观看图像。这样就等于完全排除了外科医生以前手术时的假设成分，使扫描图像与患者体内的生理状况达到高度精准的吻合。医生在手术台上的每一个动作之后，导航装置都会产生新的图像。杨医生说：‘“这个仪器完全是实时跟进，你可以看着螺钉一毫米一毫米地打进骨头中”。他希望7维手术导航设备将使手术更安全，大大降低修正性的重复手术。

　　由于设备本身只是在手术室原来的灯之外，再在手术台上方另装一盏灯，外科医生需要做的只是在调整照明灯时也移动导航灯，基本上不需要额外的动作。这种容易操作性和几乎为零的设置时间就意味着手术可以做得更快，成本更低。

　　杨医生说： “在手术室，每一分钟的费用都要达到100美元到200美元，所以花大约30万美元，在手术室里添加7维手术导航仪设备，医院可以节省数额可观的费用。”

　　到目前为止，杨医生和他的研发团队的同事已经使用7维设备为10名患者做了手术，主要是用于脊柱、脑部和头颈部位的手术。从这些早期测试看，设备不是没有缺点，但并不属于关键技术问题。例如外科医生头上戴的微型头灯可能减低7维设备的图像敏感清晰度。杨医生和他的团队正在研究如何调校导航仪图像，使其可以容纳额外的光线，或发明不会产生干扰的头灯。