科研案例

金屬中心 ▶ 研發動態影像多節脊椎手術輔助系統

 技術特色 
整合定位、導航和機械手臂打造脊椎手術完整解決方案，創新微型化12面體的定位標記，占據空間體積大幅縮小70%，可動態追蹤3個椎節位置。

 產業擴散 
技轉健寶生技、神農、培爾生技等廠商，技轉金逾新臺幣6,500萬元，後續預計衍生新創公司，提升高階醫材產業競爭力。

臨床上脊椎手術極度要求精準，誤差嚴格控制在2公厘內，否則可能會傷及周遭神經和血管， 嚴重甚至造成病患癱瘓。國際上採用影像導航系統輔助醫生執刀，相關導航定位技術架構自1998年國際大廠推出上市後，國內外大廠即沿用至今，然其存在定位精準的問題，成為醫師臨床應用上的一大挑戰。

在經濟部產業技術司科技專案支持下，金屬中心研發「動態影像脊椎手術輔助系統」，輔助醫師實現更精確、安全、高效率的複雜長節脊椎手術，榮獲2023年美國愛迪生獎(Edison Awards) 銀獎肯定。

影像導航的運作方式，是在脊椎插上定位標記，藉此判別脊椎位置。現有手術導航系統的定位標記體積較大，占據太多空間，不僅容易產生遮蔽，且因無法安裝於實際需手術的椎節上，導致定位精度會在手術中產生累積誤差，從第三節起便累積2.4公厘以上的誤差值，已超過應控制範圍。當累積誤差愈來愈大，醫師便須停下手術，反覆執行影像的定位校正，進而造成醫師手術時的負擔。
 

▲ 動態影像脊椎手術輔助系統，整合定位設備、導航影像與機械手臂引導。

微型化定位標記 大幅縮小占據體積70%

金屬中心研發的全新定位技術，採用微型化12面體的定位標記設計，占據空間體積大幅縮小70%，可安裝於實際需手術的椎節上，突破角度限制與視覺阻礙，不會遮蔽醫生施打路徑。過去在長椎節手術影像校正時，患者需拍攝數百張X光影像確認施打位置，透過這套系統可協助患者減少輻射影像使用量98%。

由於定位標記體積縮小，可實際安裝於手術椎節上，一個定位標記可以綁定該椎節與前後椎節共3節，提供精準定位，當患者姿態變化，綁定在手術椎節上的定位標記能針對位置與姿態提供坐標，讓導航圖資即時修正，有助醫師即時掌握脊椎的真實狀態，「這系統是全球第一套針對多節脊椎做到動態追蹤，又是縮小定位標記的脊椎手術影像導航技術，」金屬中心組長黃炳峰說。

整套系統還結合國內的機械手臂廠商，提供定位、導航和機械手臂引導等整體完整解決方案，同時與臨床醫師緊密合作，包括與臺北醫學大學附設醫院、高雄榮民總醫院、臺中榮民總醫院等進行12案以上的臨床試驗，由脊椎專科醫師實際操作於大體上，進行骨釘施打測試，可連續施打6節以上脊椎，準確率高達98%。

布局下世代手術影像導航輔助系統

克服精細的脊椎手術後，團隊下一階段也瞄準更為複雜、空間有限的骨盆腔適應症，比起許多大廠投入的脊椎手術市場，骨盆腔手術屬於藍海市場，此次科技專案所研發的微型化定位標記，有利協助產業取得先機。

2020年~2023年已技術移轉健寶生技、神農、培爾生技等廠商，技轉金逾新臺幣6,500萬元，後續預計成立衍生新創公司，將以整體系統取得臺灣衛生福利部食品藥物管理署(TFDA)與美國食品藥品監督管理局(FDA)上市許可，加速智慧醫療產業蓬勃發展。
 

▲ 脊椎專科醫師實際操作系統於大體上進行骨釘施打測試，準確率達98%。
 

• 成果案例出處：2023科技專案成果案例彙編