结构光扫描配准机器人辅助全膝关节置换手术系统研究.docVIP

PAGE PAGE 1 结构光扫描配准机器人辅助全膝关节置换手术 系统研究 （机器人项目组） 1. 项目背景概述 1.1 人工全膝关节置换手术概述 人工全膝关节置换(Total Knee Arthrophasty，以下简称TKA)是一种治疗膝关节疾病的新技术，能非常有效地根除晚期膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。TKA手术的远期疗效主要取决于精确的下肢力线和良好的软组织平衡，具体来说，成功的TKA手术应该做到以下几方面[[] Krackow KA, Philips MJ, Bayers-Thering M. et al. Computer-assisted total knee arthrophasty: navigation in TKA. Orthopedics, 2003, 26: 1017-1023, [] Krackow KA, Philips MJ, Bayers-Thering M. et al. Computer-assisted total knee arthrophasty: navigation in TKA. Orthopedics, 2003, 26: 1017-1023 [] Sikorski JM, Blythe MC. Learning the vagaries of computer-assisted total knee replacement. J Bone Joint Surgery (Br), 2005, 87: 903-910 [] Sharkey PF, Hozack WJ, Rothman RH, et a1. Install Award paper. Why are total knee arthroplasties failing today [J]. Clin Orthop, 2002(404): 7-13 精确的下肢力线； 良好的软组织平衡； 相等的屈伸位间隙； 正确的髌骨轨迹； 合适的假体型号； 可靠的骨水泥固定； 防止感染、栓塞等术后不良情况。 图1 人体下肢力线 TKA手术首先要确定患者的下肢力学轴线（力线），因为下肢力线是整个切除过程中的初始定位基准，也是影响手术成败的最重要原因之一，上图是通常情况下国内患者下肢力线，其中股骨胫骨机械轴为0°，解剖轴应外翻5°-7°，胫骨假体在矢状面上后倾4°且误差不超过2°，股骨假体外旋3°[[] Jeffery RS, Norris RW. Denham RA. Coronal alignment after total knee replacement [J]. J Bone and Joint Surgery (Br. [] Jeffery RS, Norris RW. Denham RA. Coronal alignment after total knee replacement [J]. J Bone and Joint Surgery (Br.), 1991, 73B: 709-714 [] Barrack RL, Sehrader T, Bertot AJ, et a1. Component rotation and anterior knee pain after total knee arthroplasty [J]. Clin Orthop, 2001, 392: 46-55 [] Jazrawi LM, Birdzell L, Kummer FJ, et a1. The accuracy of computed tomography for determining femoral and tibial total knee arthroplasty component rotation [J]. Arthroplasty, 2000, 15(6): 761-766 目前存在着三类主要的TKA手术方法： 1）常规手术方法 2）计算机辅助导航手术 3）机器人手术 其中，机器人手术代表了TKA手术的最高智能水平。 1.2 常规手术方法 常规手术通过患者术前的X线片确定下肢力线，术中依靠髓内外定位装置来进行划线截骨，术者凭肉眼判断软组织平衡与下肢力线。由于缺少客观指标，肉眼对肢体和假体的观察以及医生手感、经验会影响定位方式的准确性，而下肢力线偏差会导致患者膝关节处疼痛及假体早期松动[[] S. David Stulberg, Peter Loan, BEng, Vineet Sarin. Computer-Assisted Navigation in Total Knee Replacement: Results of an Initial Experience in Thirty-five Pati