计算机辅助手术导航系统在脊柱外科手术中的应用进展

近年来脊柱外科手术得到了很大发展,但脊柱解剖结构复杂,毗邻重要血管神经,手术难度和风险性很高.同时脊柱手术趋向微创化、精准化,迫切需要更安全有效的技术措施辅助手术.自上世纪90年代以来,计算机辅助骨科手术(computer-assisted orthopedic surgery,CAOS)应运而生,旨在通过手术过程中应用机器人设备或者定位导航系统,从而提高术野的可视度和手术精度.自Nolte等[1]应用计算机辅助微创导航手术系统实施了第1例腰椎椎弓根螺钉内固定术后,计算机辅助手术导航系统逐渐发展,并在脊柱外科手术中广泛应用[2～7].计算机辅助手术导航系统又称图像引导手术导航系统(image-guided surgical navigation system)、图像引导外科手术(image-guided surgery)等.本文将近年来计算机辅助手术导航系统在脊柱外科手术中的应用进展综述如下.     

计算机导航系统辅助脊柱内镜手术治疗腰椎管狭窄症的解剖学实验研究

目的探讨计算机导航系统辅助脊柱内镜手术穿刺定位的可行性,为临床微创手术治疗腰椎管狭窄症时遇到的定位问题提供新的解决方法。方法选择10只健康成年日本大耳白兔,采用计算机导航系统辅助依次定位L_(1、2)、L_(2、3)、L_(3、4)、L_(4、5)及L_5S_1椎间孔,准确置入穿刺针并置入脊柱内镜,观察脊柱内镜视野,兔子清醒后观察四肢主动屈伸情况,以及解剖后观察穿刺位置的安全性。结果 10只兔子共进行了50次导航操作,术中脊柱内镜观察到穿刺针置入椎间孔的准确率为100%,术后兔子四肢主动活动满意率为100%,解剖后观察腰椎及周围结构正常率为100%。结论计算机导航系统辅助脊柱内镜手术穿刺定位增加了手术安全性,降低了并发症发生率。骨科计算机导航系统将成为临床上采用脊柱内镜手术治疗腰椎管狭窄症时的新辅助定位技术。     

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.     

手术导航系统下切除椎管内外肿瘤

目的 :探讨导航系统应用于椎管内外肿瘤切除手术的临床意义。方法 :自 2 0 0 1年 3月至 2 0 0 1年 9月我院在导航系统 (Stealthstationsystem)辅助下共施行了 14例椎管内外肿瘤切除术。 结果 :本组患者均达到手术全切 ,术后恢复良好 ,无手术致残。结论 :应用计算机辅助导航系统切除椎管内外肿瘤的手术定位精确 ,可减少损伤、缩短手术时间 ,提高外科医生对手术部位及相邻脊柱解剖结构的辨别能力。     

使用计算机导航技术辅助脊柱骨折和不稳定的固定手术

目的 讨论应用红外线主动诱导计算机辅助三维导航系统进行脊柱外科复杂结构的手术以期提高手术安全性。方法 2002年12月～2004年7月，我们共施行红外线主动诱导计算机辅助三维导航下脊柱外科手术90例，其中各种骨折病例38例，施行椎弓根固定236枚。由于腰椎椎弓根较粗，术中透视比较容易，除非畸形明显，除正侧位X线片判断位置困难的病例外，均使用二维导航技术，其余使用三维导航技术。结果 本组236枚螺钉术后均进行了CT检查，位置不满意4枚(1．7％)，位置误差率0．23～0．56mm(导航仪自动计算)；而过去应用单纯G型或C型臂透视下先后进行了272枚颈椎椎弓根螺钉固定，其中有29枚(10．7％)位置不满意，相比之下，前者结果满意。结论 计算机导航使得手术部位的确定变得简单、手术时间缩短、手术的安全性明显提高。     

脊柱导航系统的临床应用现状与展望

计算机辅助手术导航系统 (computeaidedsurgerynaviga tionsystemCASNS) ,是经典 (框架 )立体定向技术、现代影像诊断技术、微创手术技术、电子计算机技术和人工智能技术结合的产物。 1986年美国的Roberts[1] 等率先将这一技术应用于神经外科临床以来 ,CASNS已得到迅速的发展 ,现已逐步被各国外科医生和研究人员所接受 ,在神经外科以外的领域也得到了研究和推广。 2 0世纪 90年代Steinmann[2 ] 等将CASNS用于脊柱外科 ,有些学者认为是脊柱外科发展的一个里程碑。本文综述了目前CASNS在脊柱外科领域中应用的现状 ,并对其前景进行了…     

O型臂导航系统在脊柱外科手术中的应用进展

<正>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~([1])。O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     

计算机辅助骨科手术的应用和进展

计算机辅助手术(CAS)是近年来在外科手术领域发展最为迅速的一个领域。CAS在骨科手术中的具体应用被称为计算机辅助骨科手术(CAOS)。CAOS的含义是利用当今医学领域的先进成像设备如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、数字血管减影(DAS、超声成像(US)以及医用机器人(MR)所得到的多模图像数据，在计算机的帮助下，对医学图像信息进行处理并结合立体定位系统，对人体骨骼的解剖结构进行显示和定位，并由计算机规划手术路径，制定合理、定量的手术方案，进行术前手术模拟，在适当的图像监视和立体定位系统下，利用一定的导引系统，在骨科手术中使用计算机和医用机器人进行手术干预，为骨科医生提供强有力的工具和方法。CAOS在提高病灶定位精度，减少手术损伤，执行复杂外科操作，提高手术成功率方面有卓越的表现，配准和定位是CAOS的核心技术。CAOS已应用在脊柱外科、人工关节置换术、创伤骨科、骨肿瘤治疗中。     

数字技术在脊柱外科的应用

计算机重建技术、数字化影像学处理技术、三维( three-dimensional,3D)仿真虚拟技术、计算机辅助设计(computer aided design,CAD)与计算机辅助制造(computer aided manufacturing,CAM)技术、人体骨骼快速建模和快速成型(rapid prototyping,RP)技术、计算机辅助手术导航技术、机器人辅助手术技术等数字技术的快速发展,为骨科疾病临床诊断的准确及时、临床治疗的精确有效以及医疗质量和安全的保障提高提供了强有力的技术支持,也为相关的疗效预测和基础研究开拓了新天地.作为骨科领域中所涉及解剖结构最为复杂的脊柱外科,尤其受益于数字技术的飞速发展.现将脊柱外科领域运用的主要数字技术介绍如下.     

计算机辅助脊柱手术

计算机辅助手术应用于脊柱手术是近年来的一个热点。脊柱手术是一类高风险手术,精确而方便的手术方法是每一位脊柱外科医生的梦想。计算机辅助技术在脊柱手术中的应用让我们拥有了实现梦想的可能。计算机辅助技术在脊柱手术中的应用包括胸腰椎椎弓根螺钉置入和经关节螺钉固定C1,2(寰枢椎)。本文主要侧重介绍椎弓根螺钉的置入,因为内固定正成为脊柱手术中越来越重要的一部分。     

计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术在创伤骨科的应用

本文介绍了计算机辅助导航骨科手术(CAOS)及医用机器人技术在创伤骨科应用中的主要进展、当前在临床应用中存在的主要问题和相关对策,并对其未来的发展趋势进行了预测,同时简要介绍了北京积水潭医院创伤骨科在计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术方面的研究进展。当前骨科手术导航定位所应用的医学图象导引系统已经由使用单一的C型臂、CT等传统影像设备向应用三维C型臂、多模态图像处理系统等新型影像设备转变,基于多模态图像的导航系统将有可能成为导航手术的主流。医用机器人已经在自动化程度和人机交互模式方面,有了长足进展,摆脱了原有工业机器人的结构模式。医学图像后处理技术及其它相关信息技术极大地丰富了导航和机器人外科,只有在不断完善光学定位技术的同时,加大对其它定位方法的研究,才能够提高定位精度;要对相关设备进行开放式结构设计,使不同导航系统的注册软件能够互相兼容,手术器械能够通用,降低设备成本。骨科医生要正确认识计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术,在充分了解CAOS的技术特点、基本原理、操作程序的基础上,对要实施的手术具有深刻的理解,才能开展CAOS手术。目前,迫切需要建立CAOS技术标准、临床适应证和手术操作规范,进行CAOS产品之间的技术比较和评估,便于医生选择合适的CAOS产品。伴随快速发展的信息技术,数字化手术室、智能化微创导航手术系统、医用机器人辅助的远程医疗将有可能成为未来CAOS技术的主要组成部分。     

三维医学图像重建及计算机手术导航在脊柱外科的应用

近几年，伴随计算机图形技术的迅猛发展及超级图像工作站、医学影像设备的不断升级，将空间三维定位系统、计算机医学图像处理及三维可视化技术应用于临床，建立定量诊断、手术模拟与预测、立体定向导航和远程医疗等计算机辅助外科手术系统的研究，已成为生物医学工程研究的热门领域，其应用前景引人瞩目。     

计算机辅助脊柱外科手术的应用现状及进展

计算机辅助手术(computer aided surgery,or computer assisted surgery,CAS),也称为计算机导航手术、影像导航手术(image-guid edsurgery,IGS),是近十年来脊柱外科迅速发展的一个领域。随着导航系统软硬件技术水平的提高,以及临床实践的反复论证,其直观、客观、精准的优势日益突出,但由于其成本高、使用复杂,尚未能在临床广泛应用。本文将就CAS的临床应用情况和技术进展进行综述。     

计算机辅助骨科手术的临床医学评价方法

随着计算机技术和精密机械自动控制技术的日益成熟，医学影像设备成像质量的不断提高，把计算机医学图像处理及三维可视化、医用机器人、空间三维定位导航系统和临床手术结合起来，研制开发计算机辅助手术导航系统(computer assisted surgery，CAS)，正逐步被医生和工程人员所接受。由于骨科手术所涉及的骨骼、关节及其周围软组织     

骨盆骨折计算机辅助手术进展

计算机辅助骨科手术(CAOS)的发展使骨科手术发生了里程碑式的变化,已成功应用于骨盆截骨、简单髋臼骨折、骶髂螺钉固定等多种骨盆手术中。骨盆复杂的解剖结构,使得现有的空间配准技术对复杂的骨盆骨折存在较大局限,成为CAOS导航研究的难点所在。在传统的CT三维重建基础上进行虚拟手术规划,借助超声测距原理将术中超声图像与术前的多模态医学图像实时配准,通过同步动力化技术跟踪骨折复位情况、确认手术效果,可实现骨盆骨折手术的微创、实时、非X线暴露的三维导航目的。该文就CAOS应用于骨盆骨折的近期研究进展作一综述。     

协同式脊柱手术机器人优势应用场景综述

继循证医学、转化医学之后，学者们积极推动了精准医学理念的发展。近年来，随着人工智能、计算机图像导航、机器人控制等学科的交叉融合，骨科手术机器人的研究日趋成熟，目前已成为脊柱外科高风险、高难度手术及微创手术的核心智能产品，为国家专项计划支持推广的医疗装备。研究表明，经手术机器人辅助下的穿刺、通道建立及置钉等操作，显著地提升了操作的精准性，减少了手术二次创伤，降低了术中神经损伤的风险，对脊柱外科的发展具有里程碑式的意义。本文通过检索国内外脊柱手术机器人相关文献报道，对其具有明显应用优势的相关术式进行了介绍，并分析其不足之处的原因及对应策略。     

计算机辅助外科的现状

计算机辅助外科(ｃｏｍｐｕｔｅｒａｉｄｅｄｓｕｒｇｅｒｙ,ＣＡＳ)是一种基于计算机对大量数据信息的高速处理及控制能力,通过虚拟手术环境为外科医生从技术上提供支援,使手术更安全、更准确的一门新技术。近年来,随着ＣＴ、ＭＲＩ等图像诊断仪[1]的发展,使计算机虚拟现实技术在医学中的应用得到了飞速的发展。计算机利用这些图像信息进行三维图像重建,为外科医生进行手术模拟、手术导航(ｎａｖｉｇａｔｏｒ)、手术定位、制订手术方案提供了客观、准确、直观、科学的手段。同时由于这些图像信息具有准确性和可靠性,故而被广泛作为医疗机器…     

脊柱三维运动分析系统及其在腰椎稳定性分析中的应用

脊柱三维运动的测量是分析脊柱三维运动的基础。由电子计算机三维立体视觉模型建立的脊柱三维测量系统，在椎骨上设置有三个不共线标志的标尺，由互相成角度的两个摄像机将标尺运动的图像输入计算机图像处理系统，通过对标志点的识别、定位，分析脊柱节段的三维运动。     

第五届全国脊柱内固定新理论、新技术研讨班通知

上海长海医院骨科将于2005年10月28至31日在上海举办第五届全同脊柱内同定新理论、新技术研讨班，研讨班为全国继续医学教育项目，结业后将授予Ⅰ类继续医学教育学分10分，研讨班将邀请国内外和军内外著名脊柱外科专家授课，主要内容包括颈椎病及上颈椎疾病诊治、脊柱侧凸三维矫形理论与技术、脊柱后凸矫治、椎问融合技术、脊柱外伤诊治等，侧重脊柱内固定基础理论、各种脊柱内同定原理及应用，并进行阅片、教学查房、手术示教等。     

青岛大学医学院附属医院脊柱外科简介

青岛大学医学院附属医院脊柱外科是以治疗各类脊柱疾病,包括脊柱创伤、畸形、感染、肿瘤和退行性疾病的专业科室。我科具备专用设备和器械,如脊柱微创器械、脊柱导航系统和脊髓监护电生理仪等,为复杂手术治疗提供了保证。整个团队专业理论和医疗技术全面,服务对象主要为山东省病人。年门诊量约30,000人,现有床位41张,年手术量近千例,主要为脊柱退行性疾病、脊柱肿瘤和脊柱畸形等。