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手術機器人經皮複位固定膝關節內骨折

前 言

複雜的關節內骨折通常需要切開複位內固定(ORIF),但開放手術往往造成廣泛的軟組織損傷、更長的住院時間和康復時間,經皮複位、固定技術有望解決這些問題。目前在關節內骨折術中的應用的透視是2D的術中成像,而二維的場景很難為醫生提供充足的信息,如骨折的對位、旋轉及多角度的實時參照;另外,徒手骨折複位由於軟組織的牽拉(肌肉、韌帶等)也很費力,這些因素可能會導致骨折的複位不佳。

機器人輔助複位和3D導航的整合可望克服這難題。機器人手術系統開創了一種新的手術工作流程,代表了新一代微創骨折手術的重要里程。本文簡單介紹如下:

機器人輔助骨折手術系統

有人設計了一種經皮治療膝關節內骨折的圖像引導手術機器人系統,即機器人輔助骨折手術(RAFS)系統。該系統期望達如下4點目的:

(1)對複雜的關節內骨折通過同時操作兩個骨折塊,使其精確對位並恢復關節功能;

(2)經皮處理骨折,使軟組織損傷最小化;

(3)複位程序進行術前計劃、以提高術中三維圖像的指導;

(4)能在真實手術環境中集成與測試。

RAFS手術系統簡介

RAFS手術系統主要部件包括:骨折自動控制器、系統工作站、導航系統。

RFM–CPs

2個骨折自動控制器(機器人手,Robotic fracture manipulators,RFMs)及其搭載平台(機器人臂,Carrier platforms,CPs)。RFM–CPs系統(機器人手-臂)允許同時進行2個骨折塊的操作。

系統工作站

系統工作站是圖形用戶界面(Graphical user interface,GUI),允許醫生通過導航系統與RFMs-CPs交互。高級實時控制器處理用戶命令,並對低級控制器生成動作指令,控制機器人系統的運動。

導航系統

為了實時更新手術流程,即計算術中每個針與它相連骨折片之間的相對位置,介入了導航系統。導航系統包括了一個複位軟體、一個光學跟蹤系統和用戶控制器。

導航系統需要外科醫生進行術前計劃,操作術前CT數據建模的三維模型的骨折複位過程。

光學跟蹤系統通過插入屍體骨內的針尾端連接的光學註冊工具,實時更新術中影像圖像與術中骨折的實時三維位置。

複位軟體接收術前CT數據建模的骨折三維模型(醫生可操作的虛擬複位),同時接收術中骨折塊及其內插骨針的圖像信息。

註冊框架將其與術前CT數據記通過已知標誌進行登記,計算同步轉換

。然後通過連接在釘尾部的骨折自動複位器完成骨折的複位。

總結與展望

RAFS系統開創了一種新的手術工作流程,並且已經在實驗室和屍體標本進行了測試。 RAFS系統能夠以可接受的精度(錯位

參考文獻

聲明: 1、本文部分圖片源於網路及文獻,僅為便於理解、交流、學習之用,請勿轉作它用!2、由於筆者水平有限,不妥之處敬請留言指正!


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