计算机辅助手术系统在全膝关节置换中的应用.pdf

维普资讯 国内讲堂 计算机辅助手术系统在全膝关节置换中的应用 于建华 (天津医院关节外科中心 300211) 现代全膝关节置换术 (TKA)已经成为治疗晚 目前应用的导航追踪手段分为 ：(1)红外光学定 作者简介 期膝关节病变成熟可靠的方法 ，来 自挪威和瑞典的 位方法 ；(2)电磁定位方法；(3)超声信号定位方法 ； 中国医师协会骨科医师 报告显示假体在体内10年生存率可达到90％～95％ (4)机械手定位方法。红外光学定位方法是 目前使 分会委员。研究方向关 用最广泛的定位方法 ，通过摄像机观察 目标 ，然后 节外科与创伤骨科口 虽然优 良的远期效果与适应证选择 ，假体设计 ，手 术器械改进及术后康复相关 ，但更取决于精确的假 根据立体视觉原理重建 目标的位置 ，可跟踪多个 目 体力学对线和 良好的软组织平衡 。现代TKA的机 标 ，精度可达 1mm，但其接收装置容易受术 中遮 械定位系统是基于 肉眼对肢体和假体的观察来实现 挡及周围光线或金属物体反射的干扰 。 的，这就明显影响了其可靠性 。即使经验丰富的医 根据导航工具与手术环境交互方式的不同，手 生采用机械定位系统，股骨与胫骨对线误差超过 术导航系统分为主动式、被动式和半主动式。 ±3。的发生率可达 10％以上 。研究表明机械轴线 主动式导航系统 ：即手术机器人系统，这种导航 在 ±3。以内的假体 10年生存率可达到90％，超过 系统在进行手术操作时不需外科医生参与 ，机器人 ±3。则降为 73％。Jeffery等的研究也显示 ，机械 可 以按照预定的计划进行精确的操作 。 轴线在 ±3。之内，12年假体松动率3％。超4。则 被动式导航系统：这种导航系统可将手术器械与 松动率增加至24％。 解剖结构之间的空间位置关系的实时资料提供给医 近年来不断发展的计算机导航技术在 TKA手 生 ，手术操作仍 由医生来完成 ，是 目前临床最常用 术中的应用越来越普及 ，不同种类的导航系统和新 的导航方式。 的软件系统应运而生 ，初期应用报告显示导航系统 半主动式导航系统 ：这种导航系统下外科医生可 不仅提高 了TKA 下肢对线和假体位置 的准确性 ， 在术前预定的范围内进行手术 ，如果手术超越机器 而且可以辅助术 中软组织平衡 ，改善术后关节活动 人控制的安全范围，系统则会终止操作，属于第二 范围。 代医用机器人手术系统 。 根据是否采用术前 CT和 x线等影像资料为基 1 手术导航系统的基本组成和分类 础 ，手术导航系统又分为影像依赖及非影像依赖两 医学影像技术、计算机技术和空间示踪技术 的 大类。 发展与结合产生了计算机辅助骨科手术 (CAOS)， 影像依赖系统是应用术前或术 中采集 的手术部 该技术亦被称为计算机导航手术 。 位的医学影像进行手术现场的图像注册 ，从而对手 手术导航系统一般由四个部分组成 ：(1)手术导 术 目标和手术器械进行定位导航。非影像依赖系统 航工具：用于发射或反射光信号以确定手术工具的位 利用预先储存 的手术部位的通用医学影像数据库与 置。(2)位置跟踪仪：通过接受光 电信号来监视跟踪 暴露充分的解剖结构进行现场配准，无需术前和术 手术器械的位置。(3)监视器 ：反映手术器械 的位置 中采集 图像。影像依赖导航系统根据采集图像的医 和患者的影像资料 。(4)工作站 ：将虚拟坐标系与世 学影像设备及所需图像种类的不同又分为 ：(1)基于 界坐标系通过计算 匹配。 CT的导航系统，以术前采集的手术部位的CT图像 继续医学教育 第21卷第 12期 曩