從摸黑救命到精準導航，臺灣打造全球首套顱內手術定位系統

每年全球有超過1,200萬人中風，臺灣每年腦中風住院人數也高達七萬人，其中顱內出血（ICH）死亡率更高達25%。而這類緊急手術挑戰性極高，在經濟部產業技術司支持下，金屬中心啟動「3D磁感定位精準ICH手術導航系統」研發，串聯高雄榮民總醫院神經外科臨床與國立中山大學電機、機電技術團隊，聚焦未被滿足的高風險醫療需求，打造臺灣首套3D ICH顱內手術導航技術，開啟這場用科技守護生命的創新之路。

從零開始，守護腦出血患者的黃金時間

顱內手術是急診中的大刀。醫師需在腦內狹小空間中精準操作，但傳統多倚賴2D影像與經驗判斷，無客觀深度與方向資訊，稍有誤差便可能誤傷健康組織，導致失能甚至死亡。「以前醫師在顱內開刀，就像在黑暗中摸索，沒有深度資訊，難度非常高。」金屬中心團隊指出。此外，為了取得手術視野，傳統開顱手術需要勾腦切開傷口如高爾夫球大小，增加感染與出血風險，是臨床醫師長年面對的困難。

高雄榮總神經外科鄭宇文醫師率先提出需求：是否能在微創條件下快速、安全、精準地一次定位到準確深度移除血栓，避免反覆器械插拔風險？金屬中心因此啟動技術研發，由跨域團隊投入開發。「我們不是憑空設計技術，而是一步步針對醫師提出的難題，找到對應的解方。」劉宗鑫說。

啟動「體內導航」新世代，逐一打破三大關卡

與骨科常見的「體外光學導航」不同，顱內屬於「體內導航」場域，光學受視線遮蔽限制無法精準定位體內的器械尖端，必須另闢新路。金屬中心團隊決定從零打造磁感定位系統，挑戰第一關卡：多功能內視鏡與場發射器產生干擾，導致訊號不穩。因此，定位系統專為科脈生技多功能ICH內視鏡設計匹配，採用精微磁感測器內嵌於內視鏡末端（伸入體腔中） 與穿刺導引模組（Trocar），並開發場型模擬器與專屬定位演算法，有效排除雜訊干擾，讓定位數據穩定可靠。

第二關卡在於即時運算，手術過程瞬息萬變，導航資訊必須同步處理與顯示，否則將失去臨床意義。為解決延遲問題，團隊開發專屬特用晶片，具備控制複合發射，與高速同步多通道接收、解調、演算能力，讓導航畫面能即時回饋，系統精度達到ASTM2554-22標準 0.65 mm，團隊成員蔡依樵形容：「這顆晶片就像導航的大腦，能即時判演算內視鏡位置與方向。」。最後一道關卡則是臨床導入的便利性。若設備笨重、流程繁瑣，將難以被醫院接受。因此團隊在系統設計上反覆驗證，打造出便攜式、輕量化設備，能快速安裝於手術室內，大幅提升臨床實用性。

臨床應用展開，MIT自主導航邁出第一步

歷經三年研發，金屬中心打造出全球首套「3D磁感定位精準ICH手術導航系統」，並於2024年榮獲美國愛迪生獎肯定。該系統目前已與高榮神經外科合作進行大型動物模擬與手術驗證。

「以前只能看到內視鏡2D影像，現在能多角度確認病灶位置與深度，操作精準度提升非常多。」引述鄭宇文醫師回饋。搭配CT/MRI等生醫影像融合與註冊技術，將手術畫面直接對齊患者解剖影像，為醫師創造出無失真、精準對位的 3D體內視角，這不僅提升資深醫師精準度，也讓年輕醫師更快熟悉操作，大幅縮短學習曲線。採用ICH多功能內視鏡數據顯示，再發病率由22%~67%降低至6%、出血率15%~20%降低至2%；手術預期可減少80%的斷層造影輻射量，同時提升病人安全與醫療人員健康。

目前技術也正擴展應用至其他體內精準微創場景。金屬中心正與中國醫藥大學洽談合作，開發能量消融導管複合導航磁刺激神經治療系統應用，透過術中3D磁感定位取代大量術中斷層造影，減少輻射曝露風險，同時提升手術安全性與效率。

在口腔復健領域，團隊與三軍總醫院牙醫系合作，將磁感測器應用於中風病患的吞嚥復能。僅0.3mm的感測器可貼附於口腔內，精準紀錄舌肌運動與舌壓力變化，幫助醫師量化進食與語言能力的復原進度，讓復健更具依據、病患恢復更有信心。這項應用也被視為開啟智慧口腔復健新模式的契機。

未來，金屬中心更規劃推進磁感導航技術至肺、肝、腎、乳房等體腔手術場域，並整合AI與模組化平台，打造跨科別智慧醫療導航核心系統。「過去導航系統都靠進口，現在我們能自己開發、自己升級，還能走出去。」團隊成員胡博期說。這不只是技術突破，更是臺灣智慧醫療邁向自主創新的重要里程碑。

相關連結：金屬中心