重视外科导航技术在创伤骨科的应用与研究

作为外科导航技术在创伤骨科领域中的一员,这次有幸受《中华创伤骨科杂志》邀请进行“计算机辅助骨科导航技术”专刊的组稿。除背景资料的文献回顾外,本期将介绍内地与香港在该领域中的初步临床经验体会和成果,与读者分享。随着计算机及图像技术的迅猛发展,我们可借助计算机进行越来越多的外科手术。尤其在创伤骨科,医生可借助术前或术中所获得的影像进行骨折复位与固定。在临床实践中结合使用计算机和其它信息技术将无疑是未来的发展趋势。在本期专刊中我们将着重介绍外科导航技术在创伤骨科的适应证。经过几年的探索,我们已对下列骨科手术…     

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.     

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学》已出版

随着科学技术的进步，一种超越人能力的智能手术方法被发明和应用于临床，这就是计算机辅助骨科手术技术。它可以在三维影像的实时引导下进行0．25mm以下高精确性的手术。可以说这一技术的出现，开创了骨科手术的新时代。计算机导航辅助骨科技术是目前骨科领域的研究热点之一，其代表了未来医学领域的智能化发展方向。     

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.     

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。     

内容提要

随着导航技术的发展，矫形外科和创伤骨科从一种依赖于三维图像和手术经验的外科技术转变为计算机介导的重建及损伤基础上的介入治疗。这些技术将逐渐被广泛应用。本书分8章，讲解了导航技术概述，导航技术在颈椎内固定手术、胸腰椎内固定技术、骨盆后环损伤、骨盆前环及髋臼损伤、髋部骨折、膝部骨折、四肢骨折中的应用。     

第一届自动化与计算机辅助矫形外科研讨会纪要

第一届自动化与计算机辅助矫形外科研讨会于2004年11月20至21日在中国香港特别行政区举行。会议由香港中大学与国际计算机辅助矫形外科协会(International Society for Computer Assisted Orthopaedic Surgery，简称CAOS—International)主办。会议期间，与会的专家介绍了导航技术在创伤骨科、脊柱外科以及全髋关节成形术、全膝关节成形术等临床各领域的应用经验；     

计算机导航辅助脊柱外科手术

计算机导航辅助手术（computer—assisted surgery，CAS）于20世纪90年代开始被应用于脊柱外科领域。简单来说，它是通过导航定位系统（目前应用最广及精度较高的是光学定位系统，如红外线照像机）来识别患者的解剖结构、手术置入物和手术仪器的相互空间关系，计算机可实时提供内固定物在体内位置的多个方向上的虚拟图像。这样可以帮助术者明确内固定物在体内的位置，如螺钉在椎体内的位置。[第一段]     

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。     

骨科导航下小切口DHS内固定治疗股骨粗隆骨折

近年来，随着计算机技术、医学成像技术以及图像处理技术的不断发展，产生了一个全新的领域——计算机导航技术，也称为计算机辅助手术。在此技术的应用下，骨科手术有了相当大的进步，尤其是在一些要求比较精细的手术中，可以通过虚拟手术环境，为外科医师从技术上提供方便，使手术更安全、更准确，同时可最大限度的减少术中射线对人体辐射。本科于2004年6月开始引进深圳安科公司开发计算机导航系统，在使用DHS内固定的股骨粗隆骨折的7例手术中使用计算机导航技术，获得满意疗效，现汇报如下：     

导航辅助髋臼肿瘤切除与个体化定制假体重建

目的 探讨计算机导航辅助髋臼周围肿瘤精确切除与个体化定制假体重建的效果. 方法 选取1例左侧骨盆软骨肉瘤切除术后复发患者,男,55岁,二次术前行CT和MRI检查,利用三维图像融合技术判断髋臼周围肿瘤侵袭范围,确定外科边缘及截骨平面,根据截骨后骨盆缺损范围利用计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术设计并定制个体化髋臼假体.术前将CT数据、标记的截骨范围及假体安装参数导入导航系统中进行规划,术中在导航引导下精确切除肿瘤并验证切除边界的准确性,继而在导航辅助下完成个体化定制假体的精确安装,验证假体的匹配程度.切除标本后送病理学检查,测量患肢长度变化,并参照肌肉骨骼肿瘤学会93(MSTS 93)功能评分标准评定关节功能. 结果 三维图像融合技术可有效指导复杂区域肿瘤安全边界的确定.计算机导航辅助肿瘤切除和个体化定制髋臼假体重建能够满足髋臼肿瘤精准切除和重建的要求,切除边缘经病理学检查证实无肿瘤存在,导航验证及影像学证实假体安装准确,假体与截骨界面完美匹配,髋臼位置和角度理想.术后6个月假体在位良好、无松动,螺钉无断裂,肿瘤无复发、转移,无感染,MSTS93评分为16分.结论 综合利用计算机导航、图像融合、逆向工程、CAD/CAM可有效实现髋臼周围肿瘤的精确切除与个体化定制髋臼假体重建,实现手术目标.     

基于三维超声成像的软组织外科导航技术的临床应用进展

近年来医学影像技术飞速发展,通过将多模式的医学图像整合到手术导航系统中,可以有效提高外科手术的精确性和灵活性,增加手术安全性并缩短手术时间。我们对近年来新兴的基于三维超声成像的软组织外科导航技术,在医学外科领域的应用现状进行综述,系统阐述了其原理、临床应用及优缺点。     

计算机导航全膝关节置换系统

医学影像技术，计算机技术和空间示踪技术的发展与结合产生了计算机辅助骨科手术（computer assisted orthopaedic surgery,CAOS），该技术亦被称为计算机手术导航，计算机导航极大地提高了人工全膝和全髋关节置换手术的准确性和可重复性。近两年，计算机导航人工全膝关节置换技术在欧美得到了较为广泛的开展；从其初期的应用报告提示该系统可以极大地改善术中，术后下肢的力学对线，辅助术中软组织平衡调节，改善术后关节的活动范围，取得了很好的近期临床效果。     

徒手与在计算机导航下中上胸椎椎弓根螺钉置入技术的前瞻性对比研究

目的探讨徒手与在计算机导航下行中上胸椎骨折脱位椎弓根螺钉内固定的安全性和可行性。方法自2002年11月～2006年11月,笔者应用椎弓根螺钉内固定治疗中上胸椎骨折脱位32例,随机分为两组,一组徒手椎弓根螺钉内固定17例,另一组在三维成像C型臂(Iso-3D)导航下椎弓根螺钉内固定15例,两组行前瞻性对比研究。结果徒手行椎弓根螺钉内固定置入椎弓根螺钉122枚,穿破椎弓根内壁13枚;在计算机导航下行椎弓根螺钉内固定置入椎弓根螺钉110枚,穿破椎弓根内壁3枚。对穿破椎弓根内壁方面行t检验,两组有显著性差异(P0.05)。结论①在C型臂X线机监视下,由有经验的脊柱外科医师徒手行胸椎弓螺钉内固定术是安全的、可行的。②在上胸椎行椎弓根螺钉内固定以导航技术辅助为宜。③导航技术只是一种利于置入物精确控制的辅助手段,不能盲目依赖,尚需结合术者的经验。     

《计算机辅助骨科手术学》已出版

随着科学技术的进步,一种超越人能力的智能手术方法被发明和应用于临床,这就是计算机辅助骨科手术技术。它可以在三维影像的实时引导下进行0.25 mm以下高精确性的手术。可以说这一技术的出现,开创了骨科手术的新时代。计算机导航辅助骨科技术是目前骨科领域的研究热点之一,其代表了未来医学领域的智能化发展方向。计算机辅助骨科     

数字化微创技术在肝胆胰外科的应用

黄志强院士指出,到了20世纪,传统外科的手术技术已经成熟,限制着外科发展的已不是手术技巧本身,而是围绕着外科的“软件”^[1]。随着数字医学及微创外科的发展,数字化微创技术应运而生,是指将三维重建、可视化仿真手术等数字医学技术应用于外科临床工作,实现外科微创化。自20世纪90年代起,综合了计算机图像处理与分析、真实感计算机图形学、虚拟现实等技术的医学影像的三维可视化技术一直是国内外研究与应用的热点,在近10年的时间里有了突飞猛进的发展。在术前疾病诊断、手术设计及教学和仿真手术训练等方面是数字医学技术应用的一个重要领域。     

数字技术在脊柱外科的应用临床数字骨科（二）

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（rapidprototyping,RP）技术、计算机辅助手术导航技术、     

数字化精准手术导航在颅缝早闭治疗的应用进展

颅缝早闭症是一个或多个颅缝过早骨性闭合而导致的颅顶及颅底的畸形, 其修复手术涉及颅面骨及中枢神经系统, 难度大, 对形态要求高。借助各种形式的手术导航, 可提高手术的安全性与准确性。随着数字化技术的迅速发展及临床应用, 颅缝早闭症的修复手术正逐步从传统导板导航进入数字化导航的新时代。计算机辅助下, 手术导航可为颅缝早闭症修复手术提供实时、便捷、更有效的保障。