立体定向神经外科手术是治疗各种运动和神经精神疾病的方法之一，如帕金森病(PD)，特发性震颤和严重抑郁症。它涉及一种可以使用外部定位系统定位手术目标的技术，该系统广泛应用于脑活组织检查，肿瘤消融，药物输送以及深部脑刺激(“DBS”)。仅帕金森病是阿尔茨海默病后第二常见的神经系统疾病，预计到2030年将影响全球超过870万人。因此，这种手术的任何改善都将使大量人群受益。

由郭家伟博士领导的HKU机械工程团队最近设计了第一个能够在磁共振成像(“MRI”)扫描仪内进行双侧立体定向神经外科手术的神经外科机器人系统。该团队还与CUHK神经外科医生Danny Chan Tat-ming博士和潘伟生教授进行了该系统的临床前验证。这项创新的技术突破可以促进帕金森病和其他神经精神疾病的治疗。

像心脏起搏器一样，DBS治疗可以通过植入电极向深部脑部目标传递电信号。它有助于恢复正常的神经细胞活动。这种手术对准确性的要求非常高，仅针对微小的核结构，而不是破坏周围的关键组织。如果没有手术“路线图”的术中更新，大脑可能会在颅骨打开后发生移位，并且不可避免地降低了定位精度。在患者在局部麻醉下苏醒时进行常规DBS。外科医生必须依靠与患者的口头或身体互动来确保电极放置顺利。这些手术并发症促使HKU领导的团队开发出一种由MRI引导的紧凑型机器人。

该团队成功解决了许多未满足的技术挑战。例如，MRI扫描仪具有非常强的磁场，并且在MRI环境中禁止大多数金属部件，包括机器人中常用的电磁(EM)电机。该团队开发了一种由液体驱动的完全磁共振(“MR”)兼容的远程操作系统。即使在机器人操作期间，它也不会产生任何EM干扰或影响成像质量。操纵器设计用于对左右脑部目标执行灵巧操作，并且侵入性锚固所需的区域非常小。紧凑的机器人设计可以容纳在标准MRI头部线圈内，用于成像和干预。还开发了先进的3-D跟踪标记，

该项目的成功将代表迈向更安全，更准确和有效脑部手术的重要一步。据信所有这些组件可以应用于需要MRI引导的其他干预，例如心脏导管插入术，前列腺或乳房活组织检查。研究小组计划进行进一步的临床研究，以确定该系统的功效。

由工程师和外科医生组成的团队最近被授予最大的机器人科学家国际论坛最佳会议论文奖，IEEE国际机器人与自动化会议2018(ICRA'18)于5月21日在澳大利亚布里斯班举行。 ICRA是世界顶级会议，机器人科学家可以在这里介绍和展示他们的最新作品。来自学术界和工业界的3,000多名参与者每年都参加会议。今年，ICRA '18审查了来自61个国家的2,539篇论文，这是其历史上的新纪录。共有1,030篇论文被选中进行展示。

今年，该团队在所有9个机器人类别中的35名决赛选手中获得了最佳成绩，包括机器人视觉，认知机器人，机器人操纵和无人驾驶飞行器。其他入围的大学和公司包括麻省理工学院，哈佛大学，斯坦福大学和DeepMind大学。该团队项目也入围同一会议的医学机器人论文奖的入围名单。