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经颅磁刺激线圈定位难题,Axilum Robotics机器人“快、准、狠”破解

Mailman 2019-03-14 09:14

近年来,协作机器人备受关注。


协作机器人的概念最初由美国伊利诺州西北大学的两位教授J.Edward Colgate和Michael Peshkin提出。与工业机器人自动作业或被安装在防护网中作业不同的是,协作机器人能和人类在共同工作空间中进行近距离互动。 


随着协助机器人在准确性、灵活性和安全性上能够满足一些细致工作的需求,基于协作机器人的解决方案开始渗透精神病学等医疗细分领域。 


Axilum Robotics就是一家典型的医疗机器人公司,其主营业务为开发协作机器人辅助经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)治疗。 


公司由Benjamin Maurin博士带领一支来自斯特拉斯堡大学的医疗机器人专家组成,创立地点在法国斯特拉斯堡。  


成立8年后,Axilum Robotics公司已经成长为一家基于协作机器人技术辅助经颅磁刺激治疗的代表性创新企业。在这背后,Axilum Robotics有着怎样的故事?


协作机器人与TMS的电火石光


2004年,法国经颅磁刺激(TMS)技术研究人员Jack Foucher博士和法国斯特拉斯堡大学(university of Strasbourg)医学机器人研究小组的前主管Michel de Mathelin教授会面,Jack Foucher博士提出为TMS开发机器人辅助解决方案的想法。 


面对有时需要达30次重复相同程序的治疗和为了确保刺激的准确性,Jack Foucher博士一直在寻求一种经颅磁刺激技术自动化的解决方案。 


经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是一种非侵入性神经刺激技术,最早由医生和物理学家Jacques-Arsène d'Arsonval在巴黎法兰西学院提出。1985年,英国谢菲尔德大学的Anthony Barker教授发明了第一台现代化经颅磁刺激仪。 

 

患者接受经颅磁刺激治疗时,需要佩戴专业的磁疗帽,磁疗帽中有线圈。当仪器启动后,电流通过线圈就会产生磁场。磁疗帽等于在患者脑部形成一个外部磁场。这个磁场产生的磁信号可以透过颅骨屏障,刺激大脑皮层,调控脑神经,在脑内引起相关的生理反应,从而起到治疗作用。


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图片来源于Axilum Robotics官网


经颅磁刺激技术具有无创和无痛的优点,可辅助药物治疗。随着该项技术的发展,经颅磁刺激在精神病、神经疾病和康复领域获得越来越多的认可。在2008年,美国FDA就批准了经颅磁刺激(TMS)技术用于药物难治性抑郁症的治疗。


但在临床上,经颅磁刺激(TMS)技术有很大的局限性,磁刺激调控患者脑神经需要长时间连续刺激,而且对刺激精度要求高,传统方式依赖医生手动移动线圈位置,花费时间长,效率低,且很难做到位置、角度、线圈方向都同时满足要求。即便有经验的操作人员在导航系统引导下能够正确定位线圈的位置,但是因为治疗过程比较长,被治疗患者头部会有移动,几乎不可能保证在长时间过程中刺激位置和角度完全一致。Jack Foucher博士一直在寻求一种经颅磁刺激技术自动化的解决方案。


Benjamin Maurin博士受Jack Foucher博士的启发,通过协作机器人辅助临床专业人员进行经颅磁刺激治疗是一套可行的实践方案。但这项技术还没有公司真正完成从研发到临床应用,Benjamin Maurin博士决定“第一个吃螃蟹”。


首个TMS-Robot 


2011年4月7日,Benjamin Maurin博士带领一群顶尖的医疗机器人专家在法国斯特拉斯堡创立Axilum Robotics公司,专注为研究人员和医疗保健专业人员提供机器人解决方案,协助经颅磁刺激(TMS)技术自动化,以简化医疗技术程序和改善医疗资源管理。 


2年后,Benjamin Maurin团队在法国斯特拉斯堡ICube实验室成功研发出了第一个机器人TMS-Robot,这是世界上第一个辅助经颅磁刺激线圈定位的协作机器人。

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TMS Robot,图片来源于Axilum Robotics官网


TMS-Robot机器人兼容Magstim、Rapid2磁刺激器和Brainsigh2神经导航系统,包括一个7自由度的机器人手臂和一个2自由度的计算机控制的患者座椅。

 

TMS-Robot机器人与神经导航系统结合,允许自动执行预先计划的图像引导经颅磁刺激。一旦在神经导航系统中定义了刺激目标和线圈自转, TMS-Robot机器人会自动将线圈定位到目标处,确保线圈和头部接触,并补偿治疗期间患者的任何头部移动,保持线圈相对于大脑的位置和方向。TMS-Robot机器人定位精度误差小于1mm,可重复误差小于0.1mm,大大提高经颅磁刺激治疗过程的精确度、可靠性和可重复性。  


TMS-Robot机器人在2013年通过ISO 13485质量管理体系认证。目前,TMS-Robot机器人在9个国家的20多个中心都已配备,去年7月,国内杭州师范大学采购的一批全自动经颅磁刺激定位机器人系统即为Axilum Robotics公司研发的TMS-Robot机器人。 


继TMS Robot后,Benjamin Maurin博士及其团队并没有止步。


2018年,该公司推出了第二台新型全自动经颅磁刺激定位机器人TMS-Cobot,主要面向美国市场。 


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TMS-Cobot,图片来源于Axilum Robotics官网


8年,从“0”做到“1”


进军美国市场是Axilum Robotics公司迈向国际市场的良好开端。在Benjamin Maurin看来,Axilum Robotics从“0”做到“1”,核心技术是关键。技术背后的关键支撑,是一支规模不大却互补的团队。   

 

成立8年,Axilum Robotics公司的团队规模不到10人,但其核心技术团队主要来自斯特拉斯堡大学。斯特拉斯堡大学是世界学术百强大学之一,学生和教授中有17名诺贝尔奖得主,1名菲尔兹数学奖得主,2011年12月当选突尼斯总统的蒙瑟夫•马佐基也是该校校友。


联合创始人Benjamin Maurin博士担任公司研发总监,创立Axilum Robotics公司之前,Benjamin Maurin博士从斯特拉斯堡大学获得医学机器人博士学位后,先后在Lohr Group、Adept Technology和Cerebellum Automation等高科技公司担任机器人系统控制领域工程师顾问,在机器人、视觉和软件开发方面积累了超过10年的经验。  


联合创始人、总裁兼首席执行官Michel Berg博士负责公司的运作管理。他毕业于巴黎HEC商学院(HEC School of Management),《经济学人》杂志评鉴其为法国排名第1、全世界排名第22的商学院。Michel Berg曾在礼来制药(Eli Lilly)和世界上最大的私有制药企勃林格殷格翰集团(Boehringer Ingelheim)担任业务总监和国际市场营销,积累了制药业和医疗设备领域的丰富经验。  


产品总监Romuald Ginhoux博士则为Axilum Robotics公司提供软件工程和项目管理方面的经验。Romuald Ginhoux曾在英国电气工程师学会(IEE)担任图像处理和计算机视觉研发工程师,后来在医学成像软件和服务公司MEDIAN Technologies担任系统分析员。他也是斯特拉斯堡大学的机器人博士。


未来,商业化Axilum机器人


Axilum Robotics的第二台新型全自动经颅磁刺激定位机器人TMS-Cobot今年好消息不断……   


2月初,TMS-Cobot通过欧洲CE认证,两周后,美国食品及药品管理局(FDA)也批准TMS-Cobot的 510(K)许可。 


510(K)许可的批准意味着TMS-Cobot机器人可以在美国市场上市,这为Axilum Robotics将其TMS-Cobot机器人商业化铺好了基石。


据BIS研究的数据显示,预计到2021年,协作机器人的市场份额将达约20亿美元,共计15万台。Axilum Robotics很清楚,协作机器人技术发展迅速,但市场还没有完全打开,企业抢占时间窗口赢得先机就显得尤为重要。 


在2月下旬,Axilum Robotics公司就通过授权美国MagVenture公司将TMS-Cobot机器人与其经颅磁刺激治疗仪MagVenture TMS搭配销售,为占得市场先机落下关键棋子 。  


目前来看,Axilum Robotics公司会不会成为神经科学领域的垄断者,我们还不能妄断结论,但可以看出,Axilum Robotics的雄心远远不会止步TMS-Cobot,我们拭目以待。

(编辑:谭欣)


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