精准导航技术在创伤骨科中的应用与展望

在过去的几十年里, 骨科手术中的导航技术取得了巨大的发展。通过协助外科医师定位手术区域, 识别目标骨, 规划内固定策略, 术中引导内固定置入点和方向, 甚至自动执行内固定操作, 该技术在骨科手术中缩短手术时间、减少术中辐射、减轻手术创伤和提高精确度的能力和潜力已经得到了证明。然而, 与导航技术在关节置换、骨肿瘤和脊柱手术中的广泛使用相比, 其在创伤骨科中的应用相对较少。本文旨在介绍导航设备的技术原理, 概述目前导航系统在创伤骨科中的临床应用, 分析当前导航系统在临床实践中进一步推广应用所面临的挑战及未来前景。     

增强现实技术手术导航在颌面外科的应用进展

随着增强现实技术的迅速发展, 基于增强现实的手术动态导航系统逐渐完善, 在急需实时精确导航定位的颌面外科中应用较多。该文综述了增强现实技术手术动态导航系统的构成、颌面外科临床的应用现状及其存在的不足, 以期对进一步研究和大面积开展增强现实技术手术动态导航有所助益。     

人工智能技术应用于骨科机器人辅助术中导航的研究进展

骨科机器人作为一种智能医疗设备已经在部分骨科手术中实现了临床应用, 并且取得了良好的效果。人工智能(AI)技术由于具有强大的信息处理能力和决策能力, 在骨科机器人发展的过程中发挥了重要作用。骨科机器人的发展方向是自动化、智能化。由于AI技术在术前规划的应用中展示出了优势, 越来越多的研究人员开始将AI技术应用到骨科机器人的术中导航。本文概述了将AI技术应用于骨科机器人术中导航的探索研究, 阐述了AI技术在提高精度、降低辐射的研究中发挥的优势, 并根据研究现状展望了将AI技术应用于骨科机器人的研究方向。     

创伤骨科中数智技术的应用

数智技术包括人工智能、大数据、手术导航、手术机器人、虚拟现实等, 已广泛应用于创伤骨科基础和临床研究领域。为了让创伤骨科医生对当前技术应用现状有一个快速、整体的了解, 本文围绕创伤骨科骨折切开复位内固定的工作流程, 对骨折X线图像的识别与分类、基于薄层CT图像骨折块图像分割、虚拟骨折复位、三维骨折线热图、解剖锁定钢板设计、智能导航和骨科手术机器人、骨折复位机器人以及手术过程可视化方面进行综述。     

增强现实导航技术联合吲哚菁绿分子荧光影像在肝门部胆管癌根治术中应用研究

目的 探讨增强现实导航技术联合吲哚菁绿（ICG）分子荧光影像在肝门部胆管根治性手术的可行性、安全性及近期效果。方法 回顾性分析南方医科大学珠江医院肝胆外科2019年4月至2020年8月期间完成的3例增强现实联合ICG分子荧光影像导航肝门部胆管癌根治术病人的临床资料,收集病人薄层CT数据,构建三维模型后制定个体化手术方案。术前24～72 h根据肝功能情况经外周静脉注射ICG,术中利用腹腔镜增强现实手术导航系统,采集实时手术影像,再通过视频采集卡输入笔记本电脑,在增强现实手术导航系统中实现将三维模型投影到手术视频,实现术中情况与术前三维模型实时融合导航,指导手术治疗。结果 3例病人构建三维可视化模型后,均成功行增强现实导航技术联合ICG分子荧光影像技术指导下肝门部胆管癌根治术。Bismuth-Corlette三维可视化分型Ⅲb型2例、Ⅳa型1例,1例罕见的门静脉右前支缺如变异。Ⅲb型2例行左半肝切除联合左侧尾状叶切除术、Ⅳa型1例行右半肝联合全尾状叶切除术。手术时间分别为420、410、380 min,术中出血量分别为360、310、250 mL,术后住院时间分别为9、8、8 d。术后出现少量胸腔积液1例,经内科治疗后康复出院,围手术期无肝功能衰竭及死亡病例。结论 增强现实导航技术联合ICG分子荧光影像在肝门部胆管根治性术中应用效果良好、安全可行、值得进一步探索。     

增强现实导航技术联合吲哚菁绿分子荧光影像在肝门部胆管癌根治术中应用研究

目的 探讨增强现实导航技术联合吲哚菁绿（ICG）分子荧光影像在肝门部胆管根治性手术的可行性、安全性及近期效果。方法 回顾性分析南方医科大学珠江医院肝胆外科2019年4月至2020年8月期间完成的3例增强现实联合ICG分子荧光影像导航肝门部胆管癌根治术病人的临床资料,收集病人薄层CT数据,构建三维模型后制定个体化手术方案。术前24～72 h根据肝功能情况经外周静脉注射ICG,术中利用腹腔镜增强现实手术导航系统,采集实时手术影像,再通过视频采集卡输入笔记本电脑,在增强现实手术导航系统中实现将三维模型投影到手术视频,实现术中情况与术前三维模型实时融合导航,指导手术治疗。结果 3例病人构建三维可视化模型后,均成功行增强现实导航技术联合ICG分子荧光影像技术指导下肝门部胆管癌根治术。Bismuth-Corlette三维可视化分型Ⅲb型2例、Ⅳa型1例,1例罕见的门静脉右前支缺如变异。Ⅲb型2例行左半肝切除联合左侧尾状叶切除术、Ⅳa型1例行右半肝联合全尾状叶切除术。手术时间分别为420、410、380 min,术中出血量分别为360、310、250 mL,术后住院时间分别为9、8、8 d。术后出现少量胸腔积液1例,经内科治疗后康复出院,围手术期无肝功能衰竭及死亡病例。结论 增强现实导航技术联合ICG分子荧光影像在肝门部胆管根治性术中应用效果良好、安全可行、值得进一步探索。     

国产人工智能与骨科机器人在关节置换手术中的应用现状与前景

近年来, 人工智能与骨科机器人作为医疗领域的研究热点以及重要发展方向, 为骨科手术提供了精确的术前规划以及手术导航。人工智能与骨科机器人可以真正实现关节置换手术精准化。人工智能在关节疾病影像诊断、图像分割、术前规划等方面具有巨大的优势, 通过更加精确的智能图像分割、更加快捷准确的术前规划可有效降低复杂初次关节置换及翻修术的手术难度, 降低临床医生与工程师的沟通成本, 理论上可以提高假体选择的准确性。骨科机器人基于X线片或CT扫描信息, 在精准术前规划的基础上进行术中的精准骨骼操作, 避免术者经验及操作带来的偏差, 实现不同级别医生手术水平的同质化, 降低关节置换手术的学习曲线, 在复杂手术中具有理论上的优势。     

三维可视化技术应用于腹腔镜精准肝切除术的研究进展

目的探讨三维可视化技术在腹腔镜精准肝切除术中的作用。方法检索国内外有关三维可视化技术应用于腹腔镜精准肝切除术的基础与临床研究相关文献,并对其进行综述和分析。结果三维可视化技术应用于腹腔镜精准肝切除能有效缩短手术时间、减少术中出血量、降低输血率和降低总并发症发生率。三维可视化技术应用于术前评估手术切除面及残肝体积已相对成熟。在三维可视化技术应用于腹腔镜肝切除术中导航方面,虽有多家机构尝试进行激光测准、图像配准实时术中导航等尝试,但因技术限制尚未广泛应用于临床。结论现有研究结果显示,三维可视化技术应用于腹腔镜精准肝切除术可提高病灶可切除性和增加围手术期安全性,但术中导航仍有待进一步发展才有望广泛应用于临床。三维重建对腹腔镜精准肝切除增加患者获益的现有证据仍然有限,仍需更严格的大宗病例的随机对照研究证实。     

增强现实导航在腹腔镜和机器人辅助肝脏手术中的应用现状

近年来, 腹腔镜和机器人辅助手术在临床中广泛应用, 各种术中图像导航系统也迅速发展。然而, 肝脏本身具有复杂的管道系统, 致使肝脏手术难度较大。增强现实图像导航系统将肝脏三维重建图像与现实肝脏解剖结合, 为术者呈现具体的肿瘤位置与周边血管、胆管的关系。相比于其他术中图像导航方式, 增强现实图像导航具有独特的优势。本文概述了目前增强现实图像导航系统中的核心技术进展, 着重介绍其在腹腔镜和机器人肝脏外科手术中的应用, 并总结目前仍面临的技术难题和困境, 进一步提出未来该领域值得研究的方向。     

计算机辅助导航系统及其骨科应用

计算机辅助导航系统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,使手术器械的位置在术中通过影像实时显示,从而确保手术的安全。因精确性、安全性及快速性的特点使其在临床逐渐得到广泛应用,在脊柱、脊髓、关节外科、创伤外科等方面也充分发挥了重要作用。随着科技的发展,计算机辅助导航系统将发挥更大的作用。     

扩展现实技术在骨科临床中的应用

扩展现实(XR)包括了虚拟现实、增强现实、混合现实等多种可视化技术, 是指通过计算机将真实与虚拟相结合, 打造一个可人机交互的虚拟环境, 具有沉浸性、交互性、构想性、虚实结合等特征, 近年来XR技术在医学教育、精准医疗、远程医疗、手术辅助与导航等方面的应用有了长足的进展, 日益受到关注。本文简述XR概念的提出及其技术发展历程, 重点对XR技术的骨科临床应用进展, 尤其是骨科手术应用方面的进展进行了系统的综述, 剖析了现存的问题和难点, 对其未来发展趋势进行了展望, 以帮助读者更全面和深入地认识及理解基于XR技术的智能骨科发展历程、现状和趋势。     

混合现实技术在肝胆外科领域中的应用

混合现实是将虚拟的数字世界与现实世界融合在一起的全新三维呈现技术, 在肝胆外科领域已经得到了初步应用。相比于虚拟现实、增强现实及三维可视化技术, 混合现实技术在手术前评估及制定手术方案、术中实时精准导航及三维虚拟教学中具有独特优势, 是实施精准肝胆外科手术的新一代辅助工具。本文对混合现实技术在肝胆外科领域中的应用及研究进展进行阐述, 探讨其应用潜力和目前的局限性。     

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。     

临床脊柱外科治疗的新兴技术发展前沿与展望

近年来, 脊柱外科领域正经历一场突破性的变革。人工智能在提高脊柱畸形诊断能力, 推动个体化治疗和预测手术结局方面展现出强大潜力;脊柱机器人手术辅助系统、术中增强现实技术等提高了手术操作的稳定性与安全性, 但仍需解决成本、精度与交互设计等问题。三维打印技术在脊柱外科的临床应用已日益成熟, 拓扑优化等新兴设计理念以及以碳纤维聚醚醚酮为代表的新兴材料, 为创建更符合解剖结构和生物力学需求的脊柱内植物提供了新方向。本文分析了各技术在提高手术操作精准性、减少并发症和满足个体化治疗需求方面的优势和挑战, 旨在提供一个综合性的视角, 推动脊柱手术技术朝更安全、高效的方向健康发展。     

骨科手术导航系统研究现状

实验和临床研究证明骨科手术导航系统能明显提高手术精度,减少手术创伤。将为骨科手术带来革命性的变化。该文综述了计算机辅助外科手术导航系统的基本原理、分类及研究概况,分析了各类导航系统的功能特点及影响导航精度的相关因素,指出骨科手术导航系统的临床价值、应用范围及评价方法,并对其应用前景作出了展望。     

三维可视化联合吲哚菁绿分子荧光影像技术在复杂性肝胆管结石诊疗中应用研究

目的 探讨三维可视化技术联合吲哚菁绿（ICG）分子荧光影像技术在复杂性肝胆管结石诊疗中的临床应用价值。方法 南方医科大学珠江医院肝胆一科2019年1月至2021年12月收治66例复杂性肝胆管结石病人,术前应用薄层CT数据构建三维可视化模型,明确脉管系统变异情况,根据血流拓扑关系进行个体化肝分段、虚拟仿真手术。术中荧光影像技术实时侦测胆总管、目标肝段分界、判断肝断面是否存在胆漏。收集手术相关数据,整理并分析。结果 术前根据三维模型分析脉管系统变异情况,发现门静脉变异6例、肝动脉变异6例、胆管变异2例,术中使用ICG分子荧光影像技术进行实时导航,术中未发生脉管、胆道系统副损伤,围手术期未出现死亡病例,手术时间（324.2±121.8）min,术中出血量97.0(50.0,145.0)mL,术后住院时间7.0(6.0,9.0)d,术后并发症Clavien-Dindo分级Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别为5例、6例、3例,未出现Ⅳ、Ⅴ级并发症,结石清除率96.7%。结论在复杂性肝胆管结石诊疗中应用三维可视化技术联合ICG分子荧光影像技术,可实现术前精准评估和术中实时导航,提高手术的精准性、安全性,减少严重...     

数字骨科技术临床应用高级培训班通知（2013第三期）北大核心CSCD

第三期“数字骨科技术临床应用高级培训班”定于2013年9月在西安举办,该培训班由中华医学会医学工程学分会数字骨科学组主办,第四军医大学西京骨科医院承办,《中国数字医学》杂志社及《中华创伤骨科杂志》社协办,Stoker公司及Mimics公司提供技术支持。内容：①数字骨科学应用现状及最新进展;②数字导航下的精准脊柱外科手术技术;③数字导航技术在关节置换手术中的应用;④数字技术在骨肿瘤外科临床应用拓展;⑤骨科图像分割、三维有限元模型的建立及三维可视化技术的实现与软件的应用;⑥快速成型及数字技术在严重、复杂创伤骨科中的应用方法及临床效果;⑦Micro—CT技术及骨科图像分析技术应用实例;     

导航辅助下全膝关节表面置换10年临床疗效观察

[目的]评估导航辅助下人工全膝关节置换术中应用的长期临床疗效。[方法]应用三维红外导航系统实时定位引导下进行手术,对其手术结果、临床疗效、X线资料进行评估。[结果]相较于传统膝关节置换手术方法,计算机术中导航能明显优化假体的位置,减少假体放置的失误率;假体装置误差率不大于±1°,手术切口显著缩短,但手术时间相应延长(P0.05)。而在出血量、术后功能评分及假体10年生存率方面,差异无统计学意义。[结论]三维导航辅助全膝关节置换能够提高全膝关节置换中截骨、假体置入操作的精确性,提高假体安装精确度,确保手术的准确性,降低手术的失误率。     

数字技术在创伤骨科的应用 临床数字骨科（一）

近年来,数字技术的飞速发展为骨科疾病的临床诊疗和基础研究提供新的手段,其与传统骨科互相融合、互相促进、互相影响,逐渐形成具有时代特征的现代数字骨科。目前应用于骨科的数字技术主要包括医学影像处理与三维建模技术、三维虚拟仿真与可视化技术、临床计算机辅助设计／计算机辅助制造（computerassisteddesign／computerassistedmanufacturing,CAD／CAM）技术、有限元技术、手术导航与机器人辅助技术、     

数字化智能化技术在颅颌面整形外科的应用

数字化技术广义上是指计算机技术、信息网络技术、精密设计制造技术、三维重建与可视化技术、手术模拟仿真、模型快速成型、手术实时导航、远程医疗、机器人辅助技术及人工智能等先进技术,近年来在颅颌面整形外科领域的应用日益增多,如影像资料处理、三维信息采集与储存、术前规划与手术模拟、模型的精确制造、个性化手术导板及修复体的定制、手术导航、机器人辅助手术、医学大数据处理、远程医疗等,该文就上述方面进行了梳理和评价。