椎弓根螺钉的不同结构特点对螺钉电阻的影响

目的:研究椎弓根螺钉的不同结构特点(实心与空心螺钉、直径)对螺钉电阻的影响,进而探讨其对刺激肌电监测椎弓根螺钉置入准确性的可能影响.方法:选择临床常用的两个厂家(强生和美敦力公司)的12枚椎弓根螺钉,每个厂家各6枚,强生公司实心与空心螺钉的直径均为5.0mm、6.0mm和7.0mm;美敦力公司实心与空心螺钉的直径均为4.5mm、5.5mm和6.5mm.用万用电表测量通过椎弓根螺钉的电流,用电位差计测量螺钉杆上间隔20mm节段的电位差,通过欧姆定律计算椎弓根螺钉的电阻值.结果:美敦力公司的4.5mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.142±0.003)Ω和(0.398±0.002)Ω,5.5mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.110±0.007)Ω和(0.347±0.003)Ω,6.5mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.086±0.002)Ω和(0.290±0.003)Ω.强生公司的5.0mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.149±0.001)Ω和(0.291±0.001)Ω,6.0mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.123±0.004)Ω和(0.237±0.001)Ω,7.0mm实心与空心椎弓根螺钉电阻分别为(0.095±0.001)Ω和(0.148±0.001)Ω.相同直径的空心椎弓根螺钉较实心椎弓根螺钉具有较大的电阻,差异有统计学意义(P＜0.05).无论实心椎弓根螺钉或空心椎弓根螺钉,随着直径的增大,椎弓根螺钉的电阻值逐渐减小,差异有统计学意义(P＜0.05).结论:长度与直径相同的空心椎弓根螺钉较实心螺钉具有较大的电阻,长度相同的实心或空心小直径椎弓根螺钉具有较大的电阻,应用刺激肌电监测椎弓根螺钉置入时要注意其带来的影响.     

术前计划在脊柱微创手术机器人椎弓根螺钉置入操作中的价值探讨

[目的]探讨术前计划在脊柱微创手术机器人椎弓根螺钉钻孔中的应用价值,总结应用经验,优化系统的结构设计.[方法]实验牛脊骨标本16具,随机分为两组.术前对实验组牛脊骨标本(8具)拟进钉平面进行横断面CT扫描,测量左右椎弓根螺钉术前计划进钉角度、进钉点与棘突的间距,术中应用C型臂标定牛脊柱标本各个椎体与机械臂钻头的相对位置,应用脊柱微创手术机械人系统按照术前计划进行椎弓根螺钉置入前的钻孔操作.对照组牛脊骨标本(8具)术中直接在C型臂X线透视下应用脊柱微创手术机器人进行椎弓根螺钉的钻孔操作.记录系统连接平均建立时间,每个钻孔平均操作时间,透视次数及累计透视时间.术后行CT扫描,评估两组克氏针的位置情况.[结果]系统连接建立时间平均为(351.7±24.9)s.实验组与对照组每个钻孔操作平均时间为(89.5±6.1)s与(447.5±90.7)s,术中X线平均透视时间为(2.9±0.8)s和(11.5±3.8)s,平均透视累计时间为(2.9±1.0)s和(11.1±3.2)s.各指标差异均存在明显统计学意义(P=0.000,t=-11.143; P=0.000,t=-6.243;P=0.000,t=-7.002).术后CT评估,实验组克氏针完全位于椎弓根内68枚,手术操作成功率达到85.0％.对照组克氏针完全位于椎弓根内63枚,手术操作成功率达到78.8％.两组准确率差异无明显统计学意义(x2=1.053,P=0.412).[结论]通过术前计划,应用脊柱微创手术机器人系统进行椎弓根螺钉钻孔操作,手术时间、X线累计透视时间都明显缩短,术前计划在脊柱微创手术机器人椎弓根螺钉钻孔操作中具有重要的临床应用价值.目前脊柱微创手术机器人的研制仍然处于初级阶段,值得进行更加深入的研究完善.     

CT与C型臂辅助遥控型脊柱微创手术机器人系统打孔可靠性研究

目的利用术前电子计算机X射线断层扫描技术(CT)和术中C型臂X线机辅助遥控型脊柱微创手术机器人系统进行牛脊骨标本打孔,评价该系统的精确性。探讨实验前CT、术中C型臂系统辅助遥控型脊柱手术机器人系统打孔的可行性。方法遥控型脊柱微创手术机器人系统由中科院沈阳自动化研究所与第三军医大学新桥医院骨科合作研发,可进行遥控打孔。由于该系统目前尚不能与虚拟手术系统或导航系统结合,因此本实验中预先在牛脊骨标本棘突置入克氏针作为标志物,然后进行CT摄影并以此为依据进行术前计划。根据C型臂X线机影像调整手术机器人系统前端夹持气钻位置,当C型臂X线机影像显示该气钻位置与椎弓根理想置钉位置重合时,遥控机器人系统进行打孔操作。之后再次拍摄CT并评估该系统精确性。结果遥控脊柱微创手术机器人系统进行打孔操作,可避免打孔过程中X射线对医师的损伤,该系统平均打孔时间为330(280～378)s/孔,平均X线透视次数为6(5～8)次。打孔数据与计划角度差值无统计学差异(P=0.209)。该系统存在一定的学习曲线,熟悉该系统后,应用此方法角度偏差能控制在4°之内。结论脊柱微创手术机器人系统打孔精确,利用实验前CT扫描结果进行实验前计划,根据该计划辅以C型臂系统遥控脊柱微创手术机器人系统进行打孔具有可行性。     

脊柱微创手术机器人系统辅助打孔的实验研究

目的 探讨应用脊柱微创手术机器人系统进行牛骨标本打孔的可行性. 方法 脊柱微创手术机器人系统是由沈阳自动化研究所机器人重点实验室与第三军医大学新桥医院骨科合作研发的一种基于机械臂技术的可用于骨科临床进行遥控打孔操作的机器人系统.由于该系统尚不能与导航系统结合,故本研究设计了一种以术中C型臂X线机影像为依据,结合“克氏针置入计划”来判断该系统精确性的方法.使用该方法对17具牛脊骨标本进行打孔操作,分别置入克氏针.对C型臂X线机屏幕上显示的实际置入克氏针情况与“克氏针置入计划”进行对比,同时记录打孔操作过程中C型臂X线机透视次数、累计时间及打孔操作时间,并对置入克氏针的实际情况进行分析. 结果 脊柱微创手术机器人系统C型臂X线透视侧位片的精确度要比正位片高.侧位片偏离在1mm内者占91.6％在2 mm内者占99.5％,全部偏差均在 3 mm内.正立片偏离在1mm内者占71.1％,在2 mm内者占89.6％,在3 mm内者占94.8％.通过脊柱微创手术机器人系统的辅助打孔时间平均为420 s/孔(330～577 s),平均透视13次(8～21次),平均透视累计时间为9 s(8～19 s).同时,该系统存在一定的学习曲线,经过一段时间训练之后,系统C型臂X线透视正、侧位片精度均可控制在2 mm内且 C型臂X线正位片偏差在1mm内达92.1％,侧位片偏差在1 mm内者达95 6％.结论 脊柱微创手术机器人系统可遥控进行打孔操作,避免了操作过程中X射线对术者的损害,同时其精确性可满是临床需求,但该系统存在一定的学习曲线.     

计算机辅助手术系统概述及其在骨科中的应用

近年来,随着科学技术的不断发展、多学科交叉的不断深入及医学仪器的改进,计算机辅助手术(computer assisted surgery,CAS)得到了飞速的发展.CAS在骨科中的具体应用称为计算机辅助骨科手术(computer assisted orthopaedic surgery,CAOS).     

一种基于生成对抗网络的无监督域自适应磁共振图像分割方法EI北大核心CSCD

智能医学图像分割方法正在快速地发展和应用,但面临着域转移挑战,即由于源域和目标域数据分布不同导致算法性能下降。为此,本文提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的无监督端到端域自适应医学图像分割方法。设计网络训练调整模型,由分割网络和鉴别网络组成。分割网络以残差模块为基本模块,增加对特征的复用能力,降低模型优化难度,并将分割损失与对抗损失相结合,在鉴别网络的作用下学习图像特征层面的跨域特征。鉴别网络采用卷积神经网络,并带入源域标签训练,用来区分生成网络的分割结果是来自源域或目标域,整个训练过程无监督。使用膝关节磁共振(MR)图像公开数据集和采集的临床数据集进行实验,与经典的特征级域自适应方法和图像级域自适应方法对比,所提方法的平均戴斯相似性系数(DSC)分别提高了2.52%与6.10%。本文方法有效提高了分割方法的域自适应能力,显著提高了对胫骨和股骨的分割精度,可以较好地解决磁共振图像分割中的域转移问题。