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    中华创伤骨科杂志 "##. 年 / 月第 / 卷第 / 期 0’() 1 23,’+4 5367-68 179: "##.% ;+9% /% <+% /

    计算机辅助技术目前已经广泛应用于脊柱、关节

    置换、 运动医学及创伤等骨科手术的各个领域=>?. @。由

    于骨具有刚性结构、不易变形的特点，计算机捕获

    的骨骼图像与术中实际解剖符合率高，重复性好，因此计算机辅助技术特别适用于骨科手术。计算机

    辅助手术也涉及到临床和其它诸多领域，包括术前

    计划及模拟手术、术中导航系统和机器人辅助系统

    等= ! @。本文将集中讨论机器人辅助手术在创伤骨科

    的应用，以及香港中文大学在外科导航臂发展方面

    的经验。

    导航系统

    导航系统是借助术前获得的三维图像 (如 05) 或

    术中实时的三维或二维 A 线透视图像， 然后将这些信

    息与术中真实解剖在空间中相对应， 这就是图像的注

    册。在图像注册的过程中有两种常用方案：基准法或

    形态法。基准法要求在成像前准标必须固定在相关的

    解剖结构上， 术中准标与探针接触后将其所处的空间

    信息传输到电脑。形态法则可使用不同的测量方法8

    如光学示踪器、 激光表面扫描或视频影像等。通过追

    踪外形曲线和解剖平面的变化，将术前获得的影像资

    料与术中测量所得到的图像信息建立关联，这样就完

    【摘要】 本文旨在介绍计算机辅助外科手术在术前计划、 手术模拟和术中导航的应用， 以及医用自动化

    机械臂的引入和手术导航系统的基本原理等。手术导航要求很高的精确度， 因此引入和发展医用自动化机械

    臂十分必要。我们简要地回顾了目前的医用机器人系统， 同时也介绍了在香港中文大学所发展的机械臂系统

    以及在手术中的应用。导航指引下远端置入髓内钉的实验室测定显示机械臂的使用可以获得更好地可重复

    性和准确性。手术导航机械臂已经广泛应用于远端髓内钉的置入， 经皮置入骶髂关节螺钉、 髂骨螺钉、 髋螺钉

    等骨科治疗中。医用机械臂无疑将是计算机辅助手术未来发展的主要技术之一。

    【关键词】 计算机辅助骨科手术； A 线透视导航； 机械臂； 螺钉

    【中图分类号】 B!CD 【文献标识码】 E 【文章编号】 >!/>?/!## F"##. G#/?#!"#?#.!"#"$%& ’() &"*+,$-. ’//%/$-) ".$0"+’-)%& /,.1-.2!"#$ #%&’( #$ )*%+,%&( -./#$ ,012+34%

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    机器人和计算机辅助骨科手术

    邓 宁 吴伟坚 梁国穗

    作者单位： 香港特别行政区香港中文大学矫形外科及创伤学系

    邓宁 (>[/"?) ， 男， 主治医生。研究方向：创伤外科。

    ·计算机辅助骨科导航技术··!"#·

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    中华创伤骨科杂志 "../ 年 0 月第 0 卷第 0 期 1’() 2 34,’+5 6478-79 28:; "../% <+:% 0% =+% 0

    成了图像的注册。 通过将研究物体与立体定向框架系

    统连接， 也可以运用红外线、 激光、 超声波、 电磁波等

    传感系统将所研究物体定位， 这些信息会自动传输到

    计算机， 校准和计算出解剖结构或手术器械的空间位

    置。

    最常用的传感系统是红外线视觉跟踪系统，有红

    外线反射示踪 (被动式) 和红外线发射示踪 (主动式) 两

    种。 另外一个重要的组件是带有光学传感器的相机， 它

    可以接受来自示踪器的红外线信号，然后经过三角测

    量， 我们可以获得示踪器的相对空间位置。 当示踪器置

    于患者的某个部位， 比如某块骨， 这时骨的空间位置就

    可以在坐标中标记出来。示踪器也可以固定在手术工

    具上， 比如钻头， 我们就可以知道钻头在坐标上的空间

    位置了。在 > 线透视导航系统中，一种叫做仿真模型

    的特殊示踪器可以将 > 线图像的坐标位置传输到计

    算机， 同时提供图像的校准和参考坐标。 当数字化图像

    经注册输入计算机后9 该图像所代表的解剖结构与器

    械之间的相对位置就可确定9并用于手术导航。

    机器人辅助手术系统

    目前的导航手术系统可以达到小于毫米的精确

    度。但是9 由于受人体自身的生理条件所限? 0 @

    A表 # B 9

    当术者单靠手持工具操作时会由于不稳出现偏差9 导

    致导航手术系统的精度下降 ......