国际骨科学杂志 年 月 第 卷 第 期 , , ,导航技术在创伤骨科手术中的应用

    周凯华 罗从风

    摘要 计算机导航技术在创伤骨科手术的优势明显 ,主要应 用 于骨盆和砚臼 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 中浏

    全和选用适 当的螺打等内固定物 ,且使手术更安全 、更稳定 ,减少术 中出血童和手术时间 ,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。

    关健词 导航系统 创伤骨科 骨折 内固定

    导航技术最先应用于神经外科手术 ,但随着计算机

    及图像技术的迅猛发展 ,导航下骨科手术也逐渐成熟起

    来。

    由于在手术过程中能示踪手术工具等,帮助术者更

    精确、更安全地进行多种复杂手术 ,计算机辅助导航系统

    在创伤骨科具有许多不可替代的优越性 。

    骨折手术治疗

    涉及的解剖结构相对复杂,特别是关节周围及骨盆、散臼

    骨折涉及许多重要神经 、血管,故常规手术风险较大。

    应

    用导航技术并借助术中所获得的影像进行骨折复位和固

    定 ,可提高手术的安全性和准确性 。

    手术导航系统组成和分类

    手术导航技术也称无框架立体定向技术,采用互动

    式和图像导航形式 ,将计算机图像处理及可视化技术与

    临床手术结合起来。

    其工作原理 ,首先需对患者位置及

    手术工具进行定位示踪 ,多采用红外线技术 ,以 摄

    像机作为传感器 ,利用安装在患者和手术器械上 的装置

    发出信号 ,显示空间位置 ,判断出患者骨骼及手术器械位

    置和姿态 ,并在术中将手术工具实时空间位置及运动轨

    迹信息直观地提供给术者,协助其准确完成手术仁’ 三。

    第

    二步是图像采集 ,此多基于 线透视的导航系统。

    计算

    机先需内部校准 臂机采集的图像 通常通过在 臂机

    影像增强器处装一校准模板来实现 ,对 线透视图像进

    行几何校准 ,然后再显示最后的图像。

    图像采集完成后

    即可用来模拟手术路线匡 。

    手术导航系统一般由 部分组成 ①患者示踪器 即

    通常安装在患者手术部位附近的信号发射器 ,可示踪患

    者位置 ②导航手术工具 即可发射或反射光信号的手术

    器械 ,也可将普通手术工具配上信号发射器组装而成 ③

    手术工具示踪器 通过接受光 、电信号来监视追踪手术器

    械的位置 ④监视器 显示患者和手术器械的位置 ⑤与

    计算机连接的 臂机 ⑥工作站 将虚拟图像与真实图像

    通过计算匹配。

    手术导航系统按信号传导分类 ①光学定位 红外

    线 是目前导航系统中的主流定位方法 ,优点是定位精

    确度高 可达 二,处理灵活 ,但受其红外线接受装置

    作者单位 ,上海交通大学附属第六人民医院骨科

    限制,易受术中物体遮挡及周围光线或金属物体镜面反

    射影响。

    ②磁定位 精确度高,属非接触式定位 ,但对工

    作空间中任何金属物体的介人都很敏感 ,易影响定位的

    精确性 。

    ③声学定位 易受温度、空气移动及空气不均匀

    的影响。

    ④机械定位 优点是不受障碍遮挡 ,且可在特定

    位置夹住或放置手术器械 缺点是较为笨拙 ,施加在机械

    手上的压力可使数据发生变化。

    手术导航系统按导航工具与手术环境交互方式不同

    进行分类 ①主动式导航系统 手术中无需人为干涉 ,完

    全依靠机械手进行操作 ,但因机械手灵活性较差 ,无法满

    足复杂手术的要求。

    ②被动式导航系统 术中通过提供

    手术工具与解剖结构之间的空间位置及运动轨迹 ,协助

    术者准确完成手术操作,是 目前临床最常用的导航方

    法 。

    ③半主动式导航系统 属第二代机器人手术系统

    它只允许术者在机器人控制的安全范围内进行操作,否

    则会终止操作,从而确保手术的安全性 。

    手术导航系统按导航影像建立的基础分类 ①基于

    的导航系统 是最早应用于临床的导航系统 主要用

    于腰椎弓根螺钉固定困 ......