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基于深度学习神经网络技术的脊柱椎弓根螺钉自动规划研究
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作者 赵经纬 张蕴显 +4 位作者 施崭 张琦 杨智 刘波 何达 《中国数字医学》 2024年第4期84-91,共8页
目的:针对骨科手术机器人螺钉手工规划效率低下的问题,实现基于CT的脊柱椎弓根螺钉自动、高效、高质量规划。方法:采用深度学习神经网络对标注分割和螺钉的CT图像进行有监督的机器学习,实现脊柱椎弓根螺钉的自动规划;本实验使用44例腰... 目的:针对骨科手术机器人螺钉手工规划效率低下的问题,实现基于CT的脊柱椎弓根螺钉自动、高效、高质量规划。方法:采用深度学习神经网络对标注分割和螺钉的CT图像进行有监督的机器学习,实现脊柱椎弓根螺钉的自动规划;本实验使用44例腰椎CT共440枚螺钉作为训练集,使用11例CT生成110枚螺钉作为测试集,以手工规划作为对照组,通过盲法专家评价评估螺钉规划效果,并通过记录规划时间评估规划效率。结果:该自动规划方法生成的螺钉规划临床可用率为95.4%,自动规划时间与平均手工规划时间分别为68.8 s和177.6 s。结论:该自动规划方法可初步实现高效、高质量的脊柱椎弓根螺钉自动规划,但仍需临床医生监督复核。 展开更多
关键词 智能骨科 深度学习神经网络 AI辅助诊疗 手术自动规划
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建立骨质疏松性椎体压缩骨折术后再骨折预测模型
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作者 施崭 范明星 +1 位作者 王祺龙 何达 《实用骨科杂志》 2024年第3期205-210,共6页
目的探讨骨质疏松性椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)术后再骨折风险,构建风险预测模型,确定有效防治措施。方法选取2021年8月至2022年6月北京积水潭医院收治的119例OVCF患者作为研究对象,根据术后再骨... 目的探讨骨质疏松性椎体压缩骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)术后再骨折风险,构建风险预测模型,确定有效防治措施。方法选取2021年8月至2022年6月北京积水潭医院收治的119例OVCF患者作为研究对象,根据术后再骨折与否分为再发组和非再发组,其中再发组22例,男11例,女11例;年龄55~86岁,平均(72.02±5.58)岁。非再发组97例,男50例,女47例;年龄55~86岁,平均(70.79±6.81)岁。统计两组一般资料,采用Lasso-Logistic回归模型筛选OVCF术后再发骨折自变量,采用赤池信息准则(Akaike’s information criterion,AIC)、贝叶斯信息准则(Bayesian information criterion,BIC)比较全变量Logistic回归、逐步Logistic、Lasso-Logistic回归预测效能,构建诺莫图模型,采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)、校准曲线分析OVCF术后再发骨折诺莫图模型效能。结果术后随访8~20个月,平均(12.00±2.40)个月。单因素分析显示,再发组身体质量指数(body mass index,BMI)、骨密度T值、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase 5b,TPACP-5b)、核因子kB受体激活因子配体(receptor acti-vator nuclear factor kappa B ligand,RANKL)、骨保护素(osteoprotegrin,OPG)、术后抗骨质疏松治疗、白细胞介素(interleukin,IL)-17、长期糖皮质激素使用史、脊柱畸形指数(spinal deformity index,SDI)值、手术段Cobb角、后凸角度与非再发组比较,差异有统计学意义(P<0.05);Lasso-Logistic回归模型分析显示lambda.lse值0.049为最优模型,此时进入模型的变量涉及骨密度、SDI值、IL-17、术后抗骨质疏松治疗,经BIC、AIC验证表明所构建模型拟合和预测效果相对较好;诺莫图模型的ROC下面积(area under the curve,AUC)为0.865,敏感度及特异度分别为95.45%、68.04%,且校准曲线显示,其预测效能与实际吻合较好。结论OVCF术后再骨折的发生受围手术期多方面影响,涉及骨密度T值、SDI值、IL-17、术后抗骨质疏松治疗,基于以上因素可有效预测患者再骨折风险,为临床防治再骨折提供参考依据。 展开更多
关键词 脊柱畸形指数值 骨质疏松性椎体压缩骨折 术后再骨折 风险 预测模型
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骨科机器人辅助微创腰椎内固定术临床效果观察 被引量:8
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作者 黄洁 韩冰 +5 位作者 刘稷轩 施崭 高新雪 闫硕 王豫 田伟 《北京生物医学工程》 2020年第2期145-151,共7页
目的比较骨科机器人辅助微创腰椎内固定术和传统开放腰椎内固定术的手术和护理效果差异,并从术后护理角度对患者术后早期下地时间进行探讨。方法本研究为前瞻性随机对照研究,纳入2019年4月1日至7月30日收入北京积水潭医院脊柱外科行单... 目的比较骨科机器人辅助微创腰椎内固定术和传统开放腰椎内固定术的手术和护理效果差异,并从术后护理角度对患者术后早期下地时间进行探讨。方法本研究为前瞻性随机对照研究,纳入2019年4月1日至7月30日收入北京积水潭医院脊柱外科行单节段腰椎手术的患者。采用随机数表法将符合纳排标准的患者分为机器人辅助微创内固定术组和传统开放内固定术组。术后首次下地时间在机器人辅助微创腰椎内固定术组缩短至术后4 h,而传统开放腰椎内固定术组患者仍保持术后24 h。评价指标包括Gertzbein-Robbins螺钉分类标准、首次下地活动持续时长、围手术期疼痛评分、手术时间、术中出血量、术后住院时间和术后并发症等。结果本研究共纳入患者60名,平均年龄(54.58±7.04)岁,其中男性患者33名(55%)。两组患者在基线信息方面无显著性差异。螺钉位置可接受率及优良率方面,机器人辅助微创内固定术组均优于传统开放内固定术组。围术期护理方面,术后4 h及术后24 h的疼痛评分采用视觉模拟评分法(visual analog scale,VAS),机器人辅助微创内固定术组显著优于传统开放内固定术组。此外,机器人辅助微创内固定术组比传统开放内固定术组具有更长的首次下地活动持续时长。在手术时间、术中出血量和术后住院时间方面,机器人辅助微创内固定术组也存在明显优势。结论骨科机器人辅助微创腰椎内固定术能够提高椎弓根螺钉置入的精准性。在护理方面,术后早期下地活动能够提高患者围手术期体验,同时并不增加并发症的发生率。 展开更多
关键词 骨科机器人 护理 腰椎内固定术 椎弓根螺钉置入 位置精准性 早期下地
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天玑骨科手术机器人高精度工作区域研究 被引量:2
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作者 范明星 施崭 +3 位作者 张琦 王令珑 房彦名 田伟 《北京生物医学工程》 2022年第3期266-270,共5页
目的研究天玑骨科手术机器人的高精度工作区域,提高机器人辅助手术精度。方法设置天玑骨科手术机器人的光学导航系统位置,使其与精度测试模型所处实验平面垂直距离保持1.5 m,以精度测试模型所处位置为工作区域中心O,建立以O点为原点的... 目的研究天玑骨科手术机器人的高精度工作区域,提高机器人辅助手术精度。方法设置天玑骨科手术机器人的光学导航系统位置,使其与精度测试模型所处实验平面垂直距离保持1.5 m,以精度测试模型所处位置为工作区域中心O,建立以O点为原点的平面直角坐标系,在平面内缓慢移动精度测试模型,当其刚好不能被光学导航系统追踪时记为到达工作区域边界,记录边界范围。使用三坐标测量仪测量原点O与边界间不同位置点的机器人定位精度,并比较不同位置点间的精度差异。结果天玑骨科手术机器人在光学导航系统距离手术区域1.5 m时的工作区域为长1263 mm、宽878 mm的长方形。机器人在各象限中心点间的定位精度无统计学差异(P=0.13),但定位精度距离视野中心距离增加将导致定位精度降低(H=103.39,P<0.001),箱式图对比分析发现当操作位置距离视野中心距离大于400 mm时精度显著变差。结论天玑骨科手术机器人的工作区域为长方形,应尽量保持手术区域位于视野中心400 mm范围内,从而获得更稳定的手术精度。 展开更多
关键词 骨科手术机器人 机器人辅助手术 精度 光学导航 工作区域
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机器人辅助开放与微创入路胸腰椎骨折内固定手术的对比观察 被引量:3
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作者 赵经纬 何达 +3 位作者 韦祎 韩晓光 范明星 施崭 《骨科临床与研究杂志》 2020年第4期202-207,共6页
目的评价并对比机器人辅助开放手术与微创手术螺钉置入的精度和手术安全性。方法回顾2015年11月至2019年12月北京积水潭医院脊柱外科接受机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的患者120例;男67例,女53例;年龄(49.7±13.6)岁;按照开放和... 目的评价并对比机器人辅助开放手术与微创手术螺钉置入的精度和手术安全性。方法回顾2015年11月至2019年12月北京积水潭医院脊柱外科接受机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的患者120例;男67例,女53例;年龄(49.7±13.6)岁;按照开放和微创入路分为两组,其中,开放手术71例,微创手术49例。使用术后CT影像,依照Gertzbein和Robbins评分进行椎弓根螺钉精确性评价。分析机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的临床和影像学指标以及手术时长、出血量、住院时间、关节突关节侵犯等指标。结果120例患者骨折为(1.3±0.7)节段,置钉(6.2±2.4)枚。共置入744枚螺钉,其中703枚未突破椎弓根皮质(A级),32枚突破皮质小于2 mm(B级),9枚错误置入(C级)。开放手术与微创手术在置钉精确性方面差异无统计学意义(χ^2=0.976,P=0.323)。穿破椎弓根皮质的41枚螺钉中,穿破外侧皮质33枚。开放组手术时间显著大于微创组(Z=-2.566,P=0.005);开放组出血量显著大于微创组(Z=-4.714,P=0.000);开放组术后住院时间大于微创组,差异有统计学意义(Z=-2.173,P=0.030)。结论机器人辅助的胸腰椎骨折内固定手术在开放和微创入路下均精确、安全。 展开更多
关键词 脊柱骨折 外科手术 微创性 人工智能 机器人辅助手术
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机器人辅助经皮内镜下腰椎间盘切除术的初步疗效报告 被引量:2
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作者 王含 刘亚军 +4 位作者 范明星 施崭 敖进涛 田伟 蒋继乐 《中华骨科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期84-92,共9页
目的探讨机器人辅助下经皮内镜椎间盘切除术(transforaminal percutaneous endoscopic lumbar discectomy,tPELD)治疗腰椎间盘突出症的可行性及其临床疗效。方法回顾性分析接受天玑TM骨科手术机器人辅助下tPELD手术治疗单节段腰椎间盘... 目的探讨机器人辅助下经皮内镜椎间盘切除术(transforaminal percutaneous endoscopic lumbar discectomy,tPELD)治疗腰椎间盘突出症的可行性及其临床疗效。方法回顾性分析接受天玑TM骨科手术机器人辅助下tPELD手术治疗单节段腰椎间盘突出症14例连续病例的病历资料(机器人组),男7例,女7例;年龄为(46.6±14.8)岁(范围16~72岁)。机器人组在术中获取实时三维影像并在机器人系统内规划穿刺路径,再由机械臂引导术者进行精准穿刺和工作通道建立完成手术。选取同期接受传统"C"型臂X线透视辅助下tPELD手术的25例连续病例作为对照组,年龄(45.5±13.7)岁(范围16~68岁)。所有患者均完成至少12个月的随访。主要观察指标为术中透视次数、疼痛视觉模拟评分(visual analog scale,VAS)、Oswestry腰椎功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI),以及采用改良Macnab分级评估临床疗效,记录并发症发生情况。结果两组患者的年龄、性别分布、腰椎间盘突出类型、手术节段、术前VAS和ODI的差异均无统计学意义(P>0.05)。机器人组除1例由于技术原因术中转为开放手术外,余13例均成功完成机器人辅助tPELD手术。机器人组术中透视(8.8±5.5)次明显低于对照组(21.3±8.3)次,差异有统计学意义(t=4.842,P<0.01)。机器人组术后即刻VAS为(2.85±1.79)分,末次随访时为(1.50±1.04)分均较术前(7.62±0.92)分有明显下降(F=69.747,P<0.01);末次随访时ODI为18.89%±12.16%较术前71.19%±12.12%有明显下降(t=15.430,P<0.01)。两组间术后即刻VAS(t=0.568,P=0.574)、末次随访VAS(t=0.713,P=0.481)及末次随访ODI(t=0.171,P=0.865)的差异均无统计学意义;末次随访时改良Macnab分级优良率机器人组92.30%,对照组84.00%,差异无统计学意义(χ^(2)=0.517,P=0.472)。两组均未出现神经根损伤、硬膜损伤、颅内压升高等严重并发症,机器人组出现复发1例(复发率7.7%),对照组出现复发2例(复发率8.3%),差异无统计学意义(χ^(2)=0.001,P=0.973)。结论机器人辅助经皮内镜下腰椎间盘切除技术能够协助术者简单、准确、安全地建立工作通道,并取得良好的临床效果。 展开更多
关键词 腰椎 椎间盘移位 椎间盘切除术 经皮 机器人 内窥镜检查
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