创伤骨科医用机器人技术获进展
北京积水潭医院创伤骨科的王满宜教授在此次会议上就计算机辅助骨科手术及医用机器人技术在创伤骨科的最新应用进行了介绍。
王满宜教授指出，21世纪科学技术的发展已日渐进入由生物学、信息学、物理学等相互融合的生物智能时代，外科学发展的显著特征是智能化、微创化。目前，微创外科已由早期传统的诰怠⑶痪导际踔鸾ソ沟接捎跋裱А⑿畔⒖蒲А?br>机器人技术、遥控技术等高新技术组合的计算机辅助微创导航术(CANS)。相关研究表明，创伤骨科正在成为计算机辅助导航骨科手术(CAOS)临床应用的热点领域，CAOS及医用机器人技术会显著提高创伤骨科的治疗效果，使手术更微创、更精确、更安全。
北京积水潭医院创伤骨科在国家“863”计划重大项目、首都医学发展基金重大资助项目及北京市科技新星计划项目等课题的支持下，联合在国内智能化导航外科机器人方面居于领先地位的北京航空航天大学机器人研究所，自2001年开始计算机辅助导航骨科手术及医用机器人在创伤骨科应用的研究。针对我国国情，目前已研制出具有自主知识产权、符合我国现有医疗资源配置的CAOS系统及相关的关键技术，部分研究成果已应用于临床，取得了非常令人鼓舞的效果。相关进展主要体现在以下几方面：
, http://www.100md.com
■导航定位技术
课题组在引进美国Stryker主动式红外示踪骨科导航手术系统的同时，还从加拿大引进了基于可见光定位的导航定位仪实验样机(Micro tracker)，自主设计出黑白颜色对比识别的跟踪定位方法，开展除红外光学定位方法以外的其他光学定位方法研究，以解决光学定位设备昂贵，术中遮挡的问题；自主研发机器人双目视觉定位技术，并与医用机器人结合，搭建创伤骨科手术中的精确立体定位平台。上述关键技术，均已在模型骨、尸体实验及部分临床病例中得到应用，并进行了误差测定，定位精度在0.4~0.8毫米之间，完全可以满足CAOS手术的需要。
■小型化、模块化骨科机器人
针对我国创伤骨科疾病的发病特点，充分考虑我国现有的手术室环境和医学影像设备，科研人员对自主研发的骨科机器人进行小型化、模块化设计。目前，这种机器人主要应用于长骨骨折，其整个系统采用框架式机械结构、非全自动化操作，具有骨折复位、导航定位、术中控制三个模块，在操作中具备6个自由度；其采用通用模块化设计。可以加用不同的设备接口，进行不同骨折部位的手术；骨科机器人备有遥操作线控接口，可以实施远程手术。目前，这种机器人已成功地用于40余例长骨骨折闭合复位带锁髓内针手术，同原有骨科手术相比，其在骨折复位、远端锁钉植入、内植物型号选择的准确性及减少术中X线下暴露时间方面，有显著优势。
, 百拇医药
■骨科生物力学分析系统
评价骨折部位的内固定物的位置、数目、固定强度是否合理，需要进行生物力学的测试。目前，北京积水潭医院创伤骨科采用对骨折图像进行三维重建、计算机有限元分析的虚拟仿真实验与尸体骨力学实验验证的方法，进行骨折内固定物的生物力学研究。现已初步建立股骨颈骨折经皮空心钉内固定的有限元模型。此分析系统有望作为CAOS手术的术前规划、术后效果评价的软件系统。
■医学图像处理技术
科研人员对传统C-臂机的二维透视图像进行了锥束成像技术研究。目前可以进行图像校准、拼接。并将CT数据转化为DICOM数据格式，完成了图像二维向三维重建的可视化技术。
■远程医疗相关技术
北京积水潭医院创伤骨科利用现有的宽带技术，自主研发图像传输软件，现可以进行手术视频传输；并将骨科机器人进行主-仆式远距离操作设计，开展远程手术研究。目前，他们已经在局域网建立远程手术的操作模型，进行了图像、操作规划指令异地实时传输，下一步将开展真正的远程手术。
本报记者 应洪舒, 百拇医药
王满宜教授指出，21世纪科学技术的发展已日渐进入由生物学、信息学、物理学等相互融合的生物智能时代，外科学发展的显著特征是智能化、微创化。目前，微创外科已由早期传统的诰怠⑶痪导际踔鸾ソ沟接捎跋裱А⑿畔⒖蒲А?br>机器人技术、遥控技术等高新技术组合的计算机辅助微创导航术(CANS)。相关研究表明，创伤骨科正在成为计算机辅助导航骨科手术(CAOS)临床应用的热点领域，CAOS及医用机器人技术会显著提高创伤骨科的治疗效果，使手术更微创、更精确、更安全。
北京积水潭医院创伤骨科在国家“863”计划重大项目、首都医学发展基金重大资助项目及北京市科技新星计划项目等课题的支持下，联合在国内智能化导航外科机器人方面居于领先地位的北京航空航天大学机器人研究所，自2001年开始计算机辅助导航骨科手术及医用机器人在创伤骨科应用的研究。针对我国国情，目前已研制出具有自主知识产权、符合我国现有医疗资源配置的CAOS系统及相关的关键技术，部分研究成果已应用于临床，取得了非常令人鼓舞的效果。相关进展主要体现在以下几方面：
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■导航定位技术
课题组在引进美国Stryker主动式红外示踪骨科导航手术系统的同时，还从加拿大引进了基于可见光定位的导航定位仪实验样机(Micro tracker)，自主设计出黑白颜色对比识别的跟踪定位方法，开展除红外光学定位方法以外的其他光学定位方法研究，以解决光学定位设备昂贵，术中遮挡的问题；自主研发机器人双目视觉定位技术，并与医用机器人结合，搭建创伤骨科手术中的精确立体定位平台。上述关键技术，均已在模型骨、尸体实验及部分临床病例中得到应用，并进行了误差测定，定位精度在0.4~0.8毫米之间，完全可以满足CAOS手术的需要。
■小型化、模块化骨科机器人
针对我国创伤骨科疾病的发病特点，充分考虑我国现有的手术室环境和医学影像设备，科研人员对自主研发的骨科机器人进行小型化、模块化设计。目前，这种机器人主要应用于长骨骨折，其整个系统采用框架式机械结构、非全自动化操作，具有骨折复位、导航定位、术中控制三个模块，在操作中具备6个自由度；其采用通用模块化设计。可以加用不同的设备接口，进行不同骨折部位的手术；骨科机器人备有遥操作线控接口，可以实施远程手术。目前，这种机器人已成功地用于40余例长骨骨折闭合复位带锁髓内针手术，同原有骨科手术相比，其在骨折复位、远端锁钉植入、内植物型号选择的准确性及减少术中X线下暴露时间方面，有显著优势。
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■骨科生物力学分析系统
评价骨折部位的内固定物的位置、数目、固定强度是否合理，需要进行生物力学的测试。目前，北京积水潭医院创伤骨科采用对骨折图像进行三维重建、计算机有限元分析的虚拟仿真实验与尸体骨力学实验验证的方法，进行骨折内固定物的生物力学研究。现已初步建立股骨颈骨折经皮空心钉内固定的有限元模型。此分析系统有望作为CAOS手术的术前规划、术后效果评价的软件系统。
■医学图像处理技术
科研人员对传统C-臂机的二维透视图像进行了锥束成像技术研究。目前可以进行图像校准、拼接。并将CT数据转化为DICOM数据格式，完成了图像二维向三维重建的可视化技术。
■远程医疗相关技术
北京积水潭医院创伤骨科利用现有的宽带技术，自主研发图像传输软件，现可以进行手术视频传输；并将骨科机器人进行主-仆式远距离操作设计，开展远程手术研究。目前，他们已经在局域网建立远程手术的操作模型，进行了图像、操作规划指令异地实时传输，下一步将开展真正的远程手术。
本报记者 应洪舒, 百拇医药