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虛擬實戰 與神同行–虛擬實境導航神經手術
將虛擬之計算影像經與實境融合及座標化 可以做到擴增實境的即時導航(AR Navigation)

湯其暾、陳元皓、鐘子超、許ㄧ智、楊梵孛

許多病患及家屬得知腦部疾病如出血或腫瘤必需開刀時,都會擔心手術風險與後遺症,其實隨著精準儀器和醫療科技的進步,應用虛擬實境的神經影像加入術中導航,精準無虞的腦微創手術正在如雨後春筍般蓬勃發展中。

以往傳統開腦手術需要大範圍翻開頭皮、鋸開頭骨,才能看清楚腦部結構與血管且對正常結構的傷害大,而虛擬實境導航神經手術的特點是微創傷口小精準度高,輔以使用病人自身影像組成的神經血管圖,可以像開車導航GPS定位般計畫最佳手術路徑,再配合內視鏡或顯微鏡不僅看得清晰而且可以依靠電腦虛擬的個人化腦部地圖減少手術迷路及非預期神經組織損傷。

就手術醫師而言,有許多神經徑路是抽象且無法用肉眼看到的,只能藉由以往學習過的大體解剖知識來推算辨認,而虛擬神經路徑圖(Virtual Neurotractograph)是利用高運算電腦演算處理病人的核磁共振擴散張量影像(Diffuse Tensor Image),計算神經的走向形成我們肉眼看到的神經纖維束圖,再利用手術導航融合手術真實環境就能邊看邊操作,這就是虛擬實境的“實戰”醫療應用。

目前大約八成的腦部病兆如腦下垂體腫瘤、顱底腦膜瘤、膠質細胞瘤、轉移性深部腦腫瘤、出血性腦中風及三叉神經痛等,可利用此項新創手術治療。

本團隊迄今已完成百例手術、其中更有生長在如腦幹附近或語言運動區等危險部位的病人,我們不僅在精準度上有國際水準且病人的預後及神經功能恢復也比傳統手術優越。

技術優勢
1.本案之虛擬實境導航神經手術,與立體定位或傳統開顱手術相較,可增加手術精確度,減少腦部手術病人的風險,使得住院天數縮短,且併發症極低,具有技術優勢。
2.結合虛擬神經導航定位之內視鏡手術,是創新個人化醫療,且可應用到術中即時確認及監測,具有商化潛力。
  • 與現行光學導航與磁場導航,虛擬神經導航手術在定位,應用及精準率有其勝出的優點
  • 藉由電腦運算加上頭戴顯示裝置可以將病人個製化的虛擬實際影像透視(上中小圖)進而數位化輸入手術參數應用在3D高清影像手術(下排圖示)
  • 手術導航畫面即時顯示血塊(紅色)與病人運動神經徑路(綠色及黃色)的三維空間定位,定位儀(藍色指示桿)為手術進入腦部的切口及目前實際位置(下中小格)
  • 虛擬神經導航技術搭配內視鏡進行血塊清除手術, 本團隊迄今已完成百例手術、其中更有生長在如腦幹附近或語言運動區等危險部位的病人,我們不僅與傳統手術在時間上精省,準確率更佳,併發症更少,加護中心住院天數更短且在運動功能及術後恢復能力更為出色
  • 藉由電腦運算將虛擬神經模擬(其他顏色)與病兆(如紅色腫瘤)邊界做清楚分別
  • 由手術醫師團隊,工程師團隊與護理師團隊們共同在手術室打造“虛擬實戰”的成功
  • 國際知名亞洲地理頻道跨海拍攝及接受主持人錦榮專訪:頭戴顯示裝置+VR實境導航腦微創手術,肯定手術除更加精準,更可以增加手術的成功率
  • 國內專訪3D+內視鏡+V實境,腦部手術更精準,也可以協助病患瞭解手術
湯其暾  
學歷 國防醫學院臨床科學研究所博士候選人
國防醫學院醫學系畢業
現職 國防醫學院三軍總醫院神經外科部腦中風醫學暨功能性神經外科主任
國防醫學院兼任助理教授
教育部部定助理教授
經歷 三軍總醫院神經外科部 腦中風醫學暨腦神經功能科主任
三軍總醫院3D列印中心執行委員
三軍總醫院高擬真教學中心委員
台灣顱底外科醫學會理事及秘書長
國際外科學院台灣總會財務長及理事
國健署罕病工作小組負責醫師美國史丹佛醫學中心立體定位電腦刀中心 進修醫師; CyberKnife Radiosurgery course, Standford medical center, CA
德國貝特洪堡Rosenthal Clinic進修Thoracoscopic Spinal Fusion program; Endoscopic transthoracic fusion program, Rosenthal Clinic, Germany
英國劍橋大學生物工程所訪問學者Visiting scholarship, Bioengineer Department, Cambridge College, UK

 

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