计算机辅助导航技术在膝关节手术中的应用进展

近年来,随着骨科手术朝着精准、微创与智能的方向发展,计算机辅助导航(CAN)技术备受骨科医师青睐。在膝关节的手术中,导航通过获取实时运动学数据辅助外科医师对病灶精准定位,同时还具有减少手术创伤,减少透视手术辐射暴露等优点,但增加手术时间、延长学习曲线以及成本较高等问题限制了其推广与使用。CAN技术在辅助外科医师完成手术的同时有效改善了患者的早期疗效,相较于它的不足,其精准性在临床中更有价值,有广阔的发展前景。

外科手术计算机辅助导航技术

外科手术计算机辅助导航即利用计算机图形图像技术对放射影像学资料进行处理 ,重建二维或三维的医学图像模型 ,同时结合各种空间定位技术 ,在医师的双眼、手术工具及患者的头部之间建立一个实时的环路 ,实现手术过程中器械位置的实时或准实时显示。我们综述了外科手术计算机辅助导航系统的发展历史和研究现状 (重点阐述了其系统结构和关键技术 ,包括空间定位技术、图像处理与显示技术、系统配准技术、头部定位技术等

计算机导航技术辅助全髋关节置换的系统分析

背景:传统手术方法依赖术者的经验和目测解剖标志来安置髋臼假体往往会产生偏差,而在术中应用计算机导航技术可以很好地提高髋臼假体位置的精确度。目的:研究全髋关节置换应用计算机导航系统对髋臼假体植入位置精度的影响及临床意义。方法:计算机检索Cochrane Library、MEDLINE、EMBASE、中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库,手工检索相关的中文杂志,纳入符合要求的临床试验,用RevMan5.0.18软件进行统计分析。结果与结论:共纳入9篇临床试验合计695例。Meta分析结果显示:与传统手术相比,计算机导航技术在全髋关节置换后髋臼假体位置放置更精准超[RR=0.22,95%CI(0.14～0.34),P<0.00001]、双下肢不等长较传统手术轻[RR=-4.61,95%CI(-7.74～-1.48),P=0.004];而外展角度[RR=-1.76,95%CI(-5.02～1.50),P=0.29]、前倾角度[RR=-1.28,95%CI(-5.68～3.12),P=0.57]、术后脱位率[RR=1.25,95%CI(0.05～31.66),P=0.89]差异均无显著性意义。提示导航技术与传统手术在髋臼位置的精确度方面差异并无显著性意义。

计算机辅助技术在颅颌面整形中的应用

颌面畸形是颅颌面整形外科的常见疾病,其病因主要为先天性颅颌面骨发育畸形、创伤等,患者不仅存在颅颌面畸形,而且可引发颅内高压、视力及口腔功能受损等并发症,需及时干预治疗,重建生理解剖结构,改善局部功能障碍。但是,颅颌面骨骼结构复杂,临床矫治、修复难度较大。近年来,颅颌面整形外科的计算机辅助技术发展迅速,整形外科医生转向技术,不仅要改善他们的结果,还要改善他们获得高质量结果的频率。从其效率和权宜之计的角度来看,今天几乎所有人类的创造力都以技术的存在为条件。基于计算机的技术的进步,包括虚拟现实模拟器,增强现实,虚拟整形手术软件和计算机辅助设计/计算机辅助制造系统,为整形外科的教学和实践带来了新的模式。新技术为传统手术提供的效率可以通过更简化的检查和更流畅的术中体验,并相信手术的准确性,为颅颌面畸形的治疗带来了新希望。计算机辅助技术能够快速、准确地识别大量的影像学资料来辅助诊断,其在整形外科疾病的诊断、疗效评估等方面具有较大潜力。本文将探讨计算机辅助技术在颅颌面整形外科的应用效果。

脊柱外科计算机辅助导航技术系统及其国内外发展现状

计算机辅助手术,也称为计算机导航手术,利用卫星导航原理,通过各种方法获得图像信息,结合立体定位系统,对人体肌肉骨骼解剖结构进行显示和定位,从而在骨科手术过程中实现无框架立体定位。根据导航的技术原理,导航系统主要包括基于术前CT扫描的三维导航和基于术中C型臂X线荧光透视的二维导航。另外,将术前CT和术中X线或B超进行配准也是研究热点。国内导航研究相对较晚、水平较低。目前,CT导航和X光透视导航是两种最主要的脊柱外科手术导航技术,但各自都存在一定的不足。计算机辅助导航技术是提高手术成功率的有效手段和重要保障。但以目前导航技术的现状来看,还需要继续展开更加深入的研究。

计算机影像导航引导技术在脊柱内植手术中的应用

目的 探讨运用计算机影像导航技术在脊柱手术中的应用范围和临床意义。方法 对 12 0例脊柱患者采用计算机影像导航引导下的脊柱手术 ,其中采用X线虚拟导航引导模式 10 5例 ,包括引导腰椎椎弓钉加椎间钛笼植入 4 0例 ,胸腰段椎弓钉植入 10例 ,颈椎内固定植入 32例 ;采用CT三维重建虚拟导航引导模式 15例 ,包括颈椎后路螺钉植入 5例 ,中上段胸椎弓钉植入 6例 ,脊柱侧弯多节段胸腰椎弓钉植入 4例。内植物完成 ,术中C臂透视摄片以了解内固定位置情况 ,术后CT进行椎弓根层面扫描。结果 腰椎组 :椎弓钉进钉点偏差不超过 1mm ,角度偏差不超过 2 °,实际内植物与虚拟内植物重叠率平均 96 %。术后CT椎弓根位置扫描 :94 % (2 70 /2 88)腰、胸椎弓根内中心位 ,18枚位于椎弓根内偏外侧 ,临床无神经症状。结论 导航技术对同时需要多路径显示 ,多维定位要求的脊柱手术创造了理想新颖的引导模式。术者的操作在无辐射条件下具形象化、多维化 ,且实时感强 ,使内植物按设想路径精确制导。

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。

影像导航计算机辅助手术系统中的空间数据结构模型研究

影像导航计算机辅助手术系统(ICAS)是一种为术者提供术野周围重要解剖结构信息的辅助工具,可提高手术安全性和成功率。合理的空间数据结构模型是确保ICAS实现导航功能的关键因素之一。本研究提出了组合邻接表线索化八叉树模型(MALTO),并就基本操作的可实现性和实时性,分析比较了MALTO与4种常用模型的性能。研究结果表明:MALTO不但可以实现数据查找、搜索和计算等基本操作,且具有时间效率优势。因此,MALTO是适合于ICAS的空间数据结构模型。

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。

计算机导航辅助技术在骨肿瘤手术中的应用

计算机导航辅助技术在骨肿瘤手术中的应用在近10余年获得长足的发展。该技术帮助术者完成骨肿瘤既定设计边界的精确切除、保留了患者重要的正常骨组织,为骨重建创造了有利条件。尤其是在骨盆和骶骨肿瘤切除、保留关节的肿瘤切除、三维骨肿瘤切除以及定制假体或异体骨的复杂重建方面发挥了重要作用。本文主要就其发展和现状进行述评。

计算机辅助导航技术在脊柱外科中的应用

随着当代计算机技术的不断发展,计算机辅助导航技术逐渐应用于脊柱外科手术中,该技术通过相关影像学信息将手术与三维立体定位、计算机影像处理、可视化技术结合,动态显示内固定物与解剖结构的相对位置,同时还可以根据不同患者病变情况计划和模拟手术,以更加精准、安全、微创地实施脊柱外科手术。目前计算机辅助导航技术已经在椎弓根螺钉置入、人工椎间盘置换、椎体成形术、脊柱肿瘤手术等方面进行临床应用。作为前沿领域,计算机辅助导航技术将推动脊柱外科手术趋于智能化、安全化、微创化、个性化,并对脊柱外科的发展起到重要作用。

计算机辅助股骨干骨折复位技术研究进展

股骨干骨折复位是长骨骨折治疗的核心技术。本文在概述传统复位方法的基础上,分析了计算机辅助股骨干骨折复位技术的现状、特点和趋势。笔者首先分析了导航复位具有的空间映射、可视化界面等技术特征。其次,比较了串联机构机器人和并联机构机器人在骨折复位操作过程中的特点,即串联机器人操作空间大、灵巧性高,而并联机器人定位精度高、状态维持性好。然后,从计算机辅助股骨干骨折复位的人机操作模式角度,分析骨折复位本地操作的实时操作特性和遥操作的抗辐射特性。最后,讨论了骨折复位效果的评估方法及其未来发展趋势。

计算机辅助骨科导航技术面临的主要问题

计算机辅助骨科导航技术（Computer Assisted Orthopedic Surgery，CAOS）在骨科领域的应用最早是利用CT图像重建辅助椎弓根钉植入，后来进一步用于髋、膝关节置换。十多年来该技术发展极其迅速，现几乎在骨科所有领域均已开展临床实际应用，并取得初步成效。在髋关节置换方面，可使臼杯放置的角度达到十分理想化的程度，且能使手术过程更加微创。在全膝关节置换方面，不需进入髓腔，截骨更加准确，特别是在术中可随时模拟截骨状态测量和调节两侧软组织的平衡。在脊柱外科方面，可准确、安全地置入椎弓根钉，特别是在齿状突骨折的固定等方面。在关节镜外科，它大大改进了前交叉韧带修复术的准确性。在创伤外科，它大大改善了骨盆骨折的疗效，尤其是髋臼骨折、陈旧性骨折等。另外，在内固定物的放置方面，可提高锁钉的准确性、节约时间和减少X线照射时间。临床实践表明它可使骨科手术在精确和微创方面得到很大的提高和完善，从而进一步提高手术疗效，最终将促使骨科技术的发展呈现革命性飞跃。

计算机辅助骨科手术机器人技术发展及应用综述

肌肉骨骼系统在人体运动中起着至关重要的作用,这个系统的疾病通常会导致严重的长期残疾,是影响人类健康和活动能力的关键因素;计算机辅助骨科手术机器人系统已成为临床骨科中最重要和最具挑战性的系统之一,因为它们能够使用现代临床导航系统和机器人系统精确治疗肌肉骨骼疾病,具有有效降低辐射、减少医生体力等优势,成为解决传统骨科疾病的最佳选择之一;通过对机器人在骨科手术中的应用分析,重点介绍了骨科机器人的机构设计、导航技术、机器人控制、交互技术以及骨-机器人连接技术;在导航技术中,利用CT扫描设备获取图像和光学跟踪装置进行导航已成为主流;在机器人控制和交互技术中,既有遥操作,也有自动控制;借助文献梳理,进一步讨论了目前计算机辅助骨科手术机器人系统存在的问题及其未来发展。

计算机辅助导航技术在脊柱外科中的研究与进展

随着科学技术的快速发展,人们对于治疗结果的要求的提高,外科医生也在追求最精确、最微创的方法来解决患者的病痛。同时外科手术逐渐与科技深度结合,从以前的非可视手术操作到达了现在的导航技术下的精确操作,导航技术是现代医学的一场技术革命。本文主要对计算机导航技术及相关技术在脊柱外科中的原理步骤和应用的进展进行了综述。

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。