基于超声图像配准的计算机辅助骨科手术

计算机辅助骨科手术( CAOS)已在临床骨科多个领域得到应用,但面临着手术时间延长、骨块漂移及增加X线暴露等缺点.近年随着对微创、实时及非X线暴露等要求的提高,超声在CAOS中的应用日益受到重视.CAOS中借助超声回波测距原理形成的超声骨点云轮廓与术前三维CT图像进行实时配准,并通过同步动力化技术实现对手术过程的监控....     

计算机辅助骨科技术的现状与未来

近年来，计算机技术在外科领域应用日益广泛，计算机辅助骨科技术(CAOS)在神经外科导航的基础上发展迅猛，成功地应用到越来越多的骨科疾病中。它是在计算机技术支持下进行的骨科手术，包括了医学图像数据的获取、术前计划和模拟、配准、术中导航和机器人系统。它的应用提高了手术的准确性，减小了手术创伤，更好的进行手术计划和模拟，并且减少了射线的暴露量。章评述了CAOS的发展现状，提出了未来研究的设想。     

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。     

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。     

人工智能在骨科术中导航的应用进展

骨科手术复杂而精细。骨科导航系统的开发旨在通过分析术前、术中和术后数据, 提供增强现实的三维可视化环境, 提高治疗效果。随着数字化技术的迅速发展及临床应用, 人工智能技术被引入到骨科术中导航系统中。人工智能与器械设备、成像技术相结合, 增强了骨科医生的可视化能力, 使他们在手术过程中获得实时反馈和指导, 进而提供最佳临床决策。人工智能在骨科术中导航的应用还能提高手术的可重复性, 降低了人为错误的发生率。本文综述了人工智能在骨科术中导航的应用现状, 并介绍人工智能的基本概念以及基于人工智能的图像配准、实时跟踪和三维可视化技术的发展, 对目前存在的局限和不足进行探讨。     

计算机辅助技术在骨科手术中的应用进展

随着近十年来人工智能技术的飞速发展,计算机辅助骨科手术(Computer assisted orthopedic surgery,CAOS)在临床手术中的应用已经较为成熟,但是相对于发达国家,其在国内的发展还处于初级阶段;CAOS最早应用于脊柱手术中,现已经逐步完善了在关节、创伤、运动医学及骨肿瘤等方面的应用.CAOS在骨科手术中的应用具有手术时间短、辐射量少、定位准确等优势,目前已经是骨科发展的重要方向.推动CAOS和自主研发的骨科手术机器人的发展,优化计算机导航技术将是骨科技术程序化、智能化和个体化的关键所在.本文针对CAOS的发展进程及未来的应用前景做一综述.     

计算机辅助骨科手术在创伤骨科中的应用

计算机辅助骨科手术（computer—assisted orthopaedic surgery，CAOS）是利用计算机对数字化医学影像的高速处理及控制能力，通过虚拟手术环境为骨科医生从技术上提供支援，使手术更微创、更安全、更准确的一门新技术。正因为这是一项基于术中图像，应用相应定位手段，对手术部位及术中的手术器械进行实时跟踪、显示、引导而进行手术的技术，其工作原理犹如在航空、航海中为飞机和舰船进行导航一样，所以也有很多学者把CAOS称为影像辅助导航手术（image guidance fluoroscopic navigation surgery，IGFNS）。CAOS应用的是以计算机图像处理工作站及影像跟踪设备为核心的手术系统，此系统的基本功能是将医学影像设备提供的图像进行信息化处理，并结合立体定位系统（stereotactic localization system）对真正的人体肌肉、骨骼解剖结构进行显示和定位，     

计算机辅助技术在复杂骨盆骨折诊断与治疗中的应用

目的评价计算机辅助技术在复杂骨盆骨折诊断与治疗中的应用价值。方法对6例复杂骨盆骨折患者行薄层CT扫描获取病变部位的二维数据,采用计算机辅助技术行骨盆骨折的三维重建解剖学模型,快速成型制作出与实体1∶1大小的骨盆模型。依此对骨盆骨折做出明确的诊断、分型,制定手术方案,术前模拟手术,指导手术治疗。结果术中所见与虚拟三维重建图像及快速成型骨盆模型非常相似,术前的模拟手术使手术时间明显缩短,减少了术中失血。6例患者均获得了良好的骨折复位。结论计算机辅助技术能全面、直观、精确地显示骨盆的立体形态和各部位解剖结构的空间关系,对于骨盆骨折的诊断、分型及治疗均有很强的临床指导作用,它使手术更精确、更可靠、更方便,它在复杂骨盆骨折的治疗中有着广阔应用前景。     

计算机辅助骨科手术导航系统在芦山地震骨盆骨折治疗中的应用

目的 探讨计算机辅助骨科手术导航系统(CAOS)在芦山地震骨盆骨折治疗中的应用.方法 回顾性分析2013年4月20日至5月3日芦山地震中应用CAOS引导下手术治疗的6例骨盆骨折患者资料,男3例,女3例;年龄20 ～54岁,平均39.7岁.骨折按Tile分类:B型2例,C型4例.合并伤:双侧胫骨开放性骨折1例,肋骨骨折2例,股骨骨折3例,腰椎骨折2例,髌骨、肱骨骨折各1例,皮肤挫裂伤5例.6例患者于伤后3～10d(平均6d)均在CAOS引导下行手术治疗.术后复查骨盆X线片,并根据Matta标准评定疗效. 结果 6例患者共置入空心钉11枚,其中骶髂螺钉6枚(S15枚,S2l枚),耻骨支螺钉5枚(顺行2枚,逆行3枚).所有患者手术均顺利,术中无明显神经及血管损伤,术中置入每枚螺钉的平均出血量约为20 mL,术中平均总出血量为110 mL,术中平均置入每枚螺钉的透视时间为10 s,平均手术时间为110 min,术后复查骨盆X线片示骨折均复位满意,根据Matta标准评定疗效:优4例,良2例.手术切口均一期愈合,无切口感染、深静脉血栓形成、多器官功能障碍综合征等并发症发生. 结论 CAOS引导下手术由于其微创、术中出血量少、手术准确度高、术中透视时间短、手术时间相对较短等特点,可有效进行严重骨盆损伤、多发伤患者的损伤控制,可早期固定骨折,是治疗地震伤骨盆骨折的一种可行、安全、有效的方法.     

导航技术在创伤骨科手术中的应用

计算机导航技术在创伤骨科手术的优势明显,主要应用于骨盆和髋臼骨折、股骨和胫骨骨折内固定等,其最大特点在于术中能实时监控,提供术者多角度的操作图像,并根据患者个体差异,术中测量和选用适当的螺钉等内固定物,且使手术更安全、更稳定,减少术中出血量和手术时间,减少透视时间,近年来日益受到重视.该文回顾既往文献并结合相应临床经验,就导航技术原理、机制、目前应用情况及今后发展方向作一综述.