计算机辅助导航系统在骨科的应用进展

近年来,计算机辅助导航系统发展迅速,并已成为微创外科技术的重要组成部分。该系统由导航工具、位置跟踪仪、监视器和工作站组成,将空间立体导航技术、计算机图像处理及可视化技术与临床手术结合起来,使手术器械的位置在术中通过影像实时显示。因精确性、安全性及快速性的特点使其在临床逐渐得到广泛应用。随着计算机技术和影像技术的日益成熟,以及对手术精确度要求的提高,计算机辅助导航系统被用于骨科的各个领域,并得到越来越多的外科医师认可。文章以近几年国内外论文为依据,介绍计算机辅助导航系统的基本原理、组成部分及分类,综述计算机辅助导航系统在创伤外科、关节外科和脊柱外科的应用进展,以及存在的相关问题,并对其应用前景做出展望。

计算机辅助导航系统引导下的椎弓根螺钉置入术

目的探讨计算机辅助导航系统在椎弓根螺钉置入手术方面的应用价值。方法2002年8月~2006年6月,采用计算机辅助导航系统引导下进行椎弓根螺钉置入手术66例,与传统手术66例进行比较。结果导航组手术时间[(142.3±5.3)minvs(173.4±7.1)min,t=-28.301,P=0.000]和术中出血量[(798.3±10.9)mlvs(912.2±14.3)ml,t=-51.463,P=0.000]显著少于传统手术组。导航组椎弓根螺钉X线片和CT扫描准确性显著高于传统组(χ2=29.424,P=0.000;χ2=36.829,P=0.000)。结论计算机辅助导航系统引导下进行椎弓根螺钉置入手术较传统手术方法具有更加精确、安全、微创的特点。

计算机辅助导航系统及其在骨科的应用

计算机辅助导航系统将空间立体导航技术、计算机图像处理及可视化技术与临床手术结合起来,使手术器械的位置在术中通过影像实时显示,从而确保手术的安全。因精确性、安全性及快速性的特点使其在临床逐渐得到广泛应用,并逐渐形成计算机辅助外科,在骨科领域如脊柱外科、关节外科、创伤外科等方面导航系统也充分发挥了重要作用,逐渐形成计算机辅助矫形外科。

计算机辅助导航系统及其骨科应用

计算机辅助导航系统（Computer Assisted Navigationsystem，CANS）将空间立体导航技术、计算机图像处理及可视化技术与临床手术结合起来，利用计算机计算出信号传输和接收发射器位置点的数据，得出所需的各种曲线和角度，使无形、虚拟的人体参数转变成直接的动画图像。同时可使手术器械的位置在术中影像上实时更新显示，让医生随时了解手术器械的位置与患者解剖结构的关系，避开重要的解剖结构，确保手术的安全。还可以模拟手术器械的前进和后退，存储手术路线，测量植入物的角度、长度及直径，便于医生客观地进行手术。利用CANS可减少术中X线机的使用，进而减少患者及手术室工作人员的X线摄入，维护其健康。

应用计算机辅助导航系统行颧骨骨折整复术的护理

对13例应用计算机辅助导航系统行颧骨骨折整复术病人的围术期护理经验进行回顾性总结。护理重点包括:做好术前准备工作,对病人的心理状况进行评估,针对不同的心理问题进行个性化宣教,术后密切观察病人的切口情况,做好口腔护理,指导病人正确饮食和张口训练。术后病人恢复了骨折部位的结构及面部轮廓,达到了精确复位的目的,实现了面部对称,且无术后并发症发生,均治愈出院。

计算机辅助导航系统在下颌骨缺损修复重建中的初步应用

目的 探讨计算机辅助导航系统（computer assisted navigation system,CANS）在下颌骨缺损修复重建中的效果。方法 2012年4月-2014年9月,收治8例下颌骨良性病变切除后一期行修复重建的患者。男5例,女3例;年龄22～50岁,平均34.5岁。造釉细胞瘤4例,牙源性角化囊肿3例,髁状突骨瘤1例。病变切除后缺损部位参照CRABS方法分类：右侧CRAB、左侧RABS、左侧CR、右侧RAB、左侧C、右侧RABS＋左侧S型各1例,右侧AB型2例。术前戴预制的咬合板行颌面部CT及常规供骨区CT检查,应用BrainLab Iplan软件及SurgicaseCMF 5.0软件对颌面部等CT数据分割、三维重建、术前设计及虚拟手术,术中利用模型外科技术切除下颌骨肿瘤,采用BrainLab导航系统实时验证下颌角和髁状突等部位的定位。术后利用Geomagic studio12.0软件通过二维测量和三维色谱偏差分析法进行手术精确度评价;随访观察颜面部对称性、并发症和复发情况。结果 8例患者均顺利完成术前设计、模拟手术和实时导航手术。术后CT复查和三维色谱偏差分析示截骨部位、切除范围、重建外形与术前设计基本一致,下颌角点和髁状突外极点在术前设计复位点与术后CT模型上就位点距离分别相差（1.83±0.19）mm和（1.61±0.24）mm。术后患者均获随访,随访时间2～6个月,平均3.5个月。除肋骨移植患者张口度轻度受限外,余未见明显并发症。患者面部对称性良好,随访期间未见肿瘤复发。结论 CANS可显著提高下颌骨缺损修复重建术的精确性,有效减少并发症,恢复面部对称性,是一种有效的下颌骨缺损修复重建手术的辅助方法。

计算机辅助导航系统在脊柱手术中的应用

一、计算机导航系统的类型 计算机辅助导航系统（computer assisted navigation system）是利用X线、CT、MRI等图像信息,将空间立体定位系统、计算机图像处理、可视化技术与临床手术相结合,显示人体解剖结构,术中动态追踪手术器械与解剖结构的相对位置关系,从而实现无框架立体定位,避开重要的解剖结构,确保手术的安全.按照导航影像建立的不同,目前应用于脊柱手术中的导航系统主要包括术前CT影像导航、术中X线二维成像导航、术中三维C型臂（Iso-C 3D）成像导航、术中O型臂成像导航4种类型.

计算机辅助导航系统及其骨科应用

计算机辅助导航系统将空间立体导航技术、计算机图像处理及可视化技术与临床手术结合起来,使手术器械的位置在术中通过影像实时显示,从而确保手术的安全。因精确性、安全性及快速性的特点使其在临床逐渐得到广泛应用,在脊柱、脊髓、关节外科、创伤外科等方面也充分发挥了重要作用。随着科技的发展,计算机辅助导航系统将发挥更大的作用。

计算机辅助导航系统在颞下颌关节强直手术中应用研究

目的探讨计算机辅助导航系统(computer assisted navigation system,CANS)用于颞下颌关节强直手术的疗效。方法对10个正常成人头颅标本的20侧颞下颌关节确定关节窝顶点、髁突头顶点等11个点作为测量点,用游标卡尺对头颅标本关节窝内外径、前后径等12个距离进行实际测量;对头颅标本行256排螺旋CT扫描,应用Surgicase5.0软件在CT影像测量上述距离。将实际测量数据与CT影像数据进行两两配对比较分析,差异无统计学意义(P>0.05),验证了两种测量方法的等效性。在此基础上,选择2015年9月至2017年3月来中国医科大学附属口腔医院口腔颌面外科就诊的经临床及影像学检查确诊为双侧骨性颞下颌关节强直的患者10例,将其术前CT影像数据导入Brain LAB计算机导航系统工作站进行模拟设计,数字化重建关节窝形态并对相关指标进行测量。术后复查CT并测量相关数据,将测得数据与术前模拟数据进行比较分析,评价CANS引导颞下颌关节骨性强直手术的应用疗效。结果 10例患者术后均无并发症发生,张口度为35~40 mm,未发现复发病例。术后CT测量数据与术前设计吻合,实际截骨数据与术前模拟截骨数据相比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论在颞下颌关节成形术中,CANS可明确截骨范围,对周围重要解剖结构可进行定位及保护,减少术中和术后并发症的发生。

计算机辅助导航系统在骨肿瘤方面的治疗进展

计算机辅助导航系统（computer assisted navigation system，CANS）是近年来外科领域发展迅速的一项新成就，其结合了外科机器人，三维图像重建，计算机辅助成像和计算机模拟操作等相关技术。计算机辅助技术在骨科手术中的具体应用被称为计算机辅助骨科手术（CAOS），因其精确性、安全性及快速性的特点而在骨科各领域已得到广泛应用。然而在治疗骨肿瘤方面却应用不多，但具有巨大的发展潜力。

计算机辅助导航系统下取出头枕部子弹1例报道

计算机辅助导航系统（computer assisted navigation system，CANS）已成功应用到外科手术的诸多领域，为临床上多种手术的开展提供了可能与保障；与传统手术相比，CANS具有更精确、更安全、更微创的优势；将计算机辅助导航系统应用到枪击伤子弹取出手术中，国内外的报道并不多见，但这势必会为战伤子弹取出提供新的思路与方法。2016年5月，本院收治了1例枪击伤头枕部子弹存留的患者，并在导航系统下成功取出子弹，现报告如下。

计算机辅助导航系统在复杂眶周骨折中的应用

目的评价计算机辅助导航系统在复杂眶周骨折切开复位内固定术中的作用。方法6例复杂眶周骨折患者术前行CT扫描，将数据导人外科规划软件，3D重建及分割骨块后，利用健侧数据镜像后位置指导移位骨块复位，进行虚拟外科手术。在导航系统引导下，患者行骨折复位术，骨折块移动到预先设计的位置。术后CT测量评价导航精度及骨的对称性。结果通过导航系统将CT影像与术中解剖结构相匹配，误差在1mm以内。所有患者在导航引导下行骨折切开复位内固定术，术后CT扫描，与术前计划比较，图像基本一致，健侧与患侧颧骨突度及宽度比较，差值小于2mm，术后患者外形明显改善。结论对于复杂眶周骨折，导航引导下的切开复位内固定术能够提高手术效果。

计算机辅助影像导航系统在颈椎外科中的应用

由于脊柱本身解剖结构的复杂性,目前脊柱手术的准确定位在很大程度上依赖于术者的经验、解剖知识及三维空间想像能力。人们认识到随着计算机技术的成熟,在提高手术安全性方面脊柱三维成像技术有其独特的应用价值。利用颅脑外科中成熟的无框架立体定向影像系统,结合脊柱本身解剖结构的特殊性,尝试通过计算机辅助导航系统(Computer-assistedSurgeryCAS)来帮助脊柱手术中的准确定位,并通过临床应用检验其准确性,将显示其广阔的应用前景。

计算机导航辅助下动力髋螺钉内固定治疗股骨转子间骨折30例手术配合

动力髋螺钉内固定治疗股骨转子间骨折术中需要频繁透视,以确认松质骨拉力螺钉在股颈通道内的入钉点及置入过程的准确定位。计算机辅助导航系统(CANS)使手术器械的位置在术中影像上实时更新显示,使医生随时了解手术器械的位置与患者的解剖结构,可提高手术的安全性及准确性;还可模拟手术器械的前进和后退,存储手术路线,测量植入物的角度、长度及直径,便于医生客观地进行手术。做好手术配合可提高手术成功率。

计算机导航辅助下颅颌面骨纤维异常增殖症轮廓修整33例效果评价

目的:探讨计算机辅助导航系统在颅颌面部骨纤维异常增殖症轮廓修整中的应用效果。方法:收集2010年1月—2013年12月于上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颅颌面科就诊的33例颅颌面骨纤维异常增殖症患者,按照治疗方法分为2组,实验组17例,术前利用计算机导航系统的软件设计治疗方案,术中在该导航系统辅助下进行病变部分切除及轮廓修整术;对照组16例,用传统方法进行病变部分切除及轮廓修整术。术后1周和3个月拍摄颅颌面部CT并进行三维重建,应用Geomagic Qualify软件对手术区域与相应术前模拟设计区域的偏差、2组病例术后颅颌骨的对称性进行测量,应用SAS 6.2软件包对测量结果进行t检验,并对出现误差的原因进行分析。结果:以镜像模型为参考模型,导航组中手术区域的平均偏差值为(2.1285±1.2957)mm,非导航组为(4.4814±2.1940)mm,2组存在显著差异(P<0.01)。术后模型与术前模拟设计相比的平均偏差为(2.1400±1.2482)mm。结论:计算机导航系统辅助下进行的颅颌面部骨纤维异常增殖症轮廓修整术具有较高的精度,与传统手术方法相比,能更好地恢复患者颅颌骨的对称性。

计算机辅助导航技术在骨科手术中的应用

影像导航技术问世之前，骨科医生在术中，凭借人体的骨骼解剖特点、术前患者的影像学资料（X线片、CT、MRI）和术中的X线透视进行定位。但是，解剖变异或解剖标志的缺乏等往往会导致术中的定位偏差。因此，手术者的实践经验就非常重要。然而，即使是非常有经验的骨科医生，用传统方法进行较精确定位的手术，也有出现偏差的可能性。临床和实验研究已经显示，用传统定位方法行腰椎椎弓根钉植入的失误率为20％～30％。然而，如果应用影像导航技术，椎弓根钉植入的失误率只有0～4％。近年来，计算机辅助影像导航系统用于术前制定手术计划和术中导航，在手术过程中跟踪手术器械，帮助骨科医生更精确和更安全地进行多种复杂手术。因此，该技术有许多不可替代的优越性，已被越来越广泛地应用于骨科手术中。

O型臂导航系统在脊柱外科手术中的应用进展

近些年。随着脊柱外科手术技术及内置物的不断更新进步，脊柱外科得到了很大的发展，但脊柱解剖结构复杂，毗邻重要血管神经．手术的复杂性、高风险性也越来越明显。计算机辅助导航系统应运而生，其主要作用是提高术野的可视度，使手术操作更加微创、安全、精准.0型臂导航系统可短时间内获得较高质量的三维CT图像，直接输入到导航计算机中自动匹配、注册，使术者能够近乎“直视下”精准的完成手术操作，被公认为是目前脊柱外科领域最先进的导航技术。笔者就0型臂导航系统在脊柱外科中的应用进展综述如下。