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1、第17卷第22期中国矫形外科杂志Vol17,No222009年11月OrthopedicJournalofChinaNov2009综述Review机器人技术在矫形外科中的应用与发展田和强,吴冬梅,杜志江,孙立宁(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨150080)摘要:矫形外科是医疗机器人的重要应用领域,本文综述了典型医疗机器人在矫形外科中的应用与发展,并对机器人技术在矫形外科中所涉及的手术机器人机构、医学图像处理、手术仿真、术中配准、手术安全等关键技术进行了分析
2、,同时指出了今后的发展方向。关键词:矫形外科;医疗机器人;图像处理;手术仿真;术中配准;手术安全中图分类号:R687文献标志码:A文章编号:1005-8478(2009)22-1717-04ApplicationanddevelopmentofrobotictechnologyinorthopedicsurgeryTIANHeqiang,WUDongmei,DUZhijiang,etal.StateKeyaboratoryofRoboticsandSystem,Ha
3、rbinUniversityofTechnology,Harbin150080,ChinaAbstract:Orthopedicsurgeryisimportantapplicationofmedicalrobot.Theapplicationanddevelopmentoftypicalmedicalrobotsinorthopedicsurgeryaresummarizedinthispaper.Thekeytechniquessuchassurgicalrobotprototypedesig
4、n,medicalimageprocessing,surgerysimulation,intraoperativeregistration,surgicalsafetyareanalyzedindetai.lThetrendoffuturedevelopmentisforecastaswel.lKeywords:orthopedicsurgery;medicalrobot;imageprocessing;surgicalsimulation;intraoperativeregistratio
5、n;surgicalsafety矫形外科手术是手术室中最常见的一种手术,但是由于的实际需要紧密的结合起来,在医疗机器人研究领域占有率各种原因,一些病人的术后效果并不令人满意。例如,在长接近20%,使得矫形外科手术成为医疗机器人技术的主要应肢骨骨折手术中,通常采用髓内钉对断裂的骨头进行内固用领域。定,但是断骨的复位和髓内钉的锁定对多数的外科医生,有1典型矫形外科机器人介绍时甚至对经验丰富的临床专家都是一个巨大的挑战。经椎弓美国华盛顿大学第一次把机器人应用在全膝关节置换手根准确置入螺钉技术,穿透
6、椎弓根皮质骨比例高达52%~术(TKA)矫形外科中。随着机器人技术在矫形外科应用的281%。在关节置换手术中,被植入的装置必须放到恰当的开展,出现了几种典型的矫形外科机器人系统。位置,并能够和人体内的其它骨头很好的配合。骨切开术则1992年IntegratedSurgicalSystems公司推出其商业化产品需要切口准确,在断骨碎片自动愈合之前必须将它们固定到ROBODOC系统[1],该系统能够完成一系列的骨科手术,如正确的位置。韧带修复术、骨折恢复术和股骨髓内钉植入术全髋关节置换术及全膝关节置
7、换术(THA&TKA),也用于等都需要很高的精度。了全膝关节置换翻修术(RTKA)(图1)。使用ROBODOC系另一方面,机器人辅助外科手术系统可以明显的改善手统进行全髋关节置换手术时,首先医生在患者髋部置入3根术的精度、质量、效率和稳定性,可以实现手术最小损伤,标志针,这些标志针会被作为进行患者和机器人之间位置注提高手术安全性,缩短治疗时间,降低医疗成本。同时骨骼册的基准点。之后对患者进行CT扫描,并将CT数据导入规不像易于变形的软组织,容易固定,还比较容易在CT、X线划工作站。规划结束以后,通过
8、标志针的注册,机器人也几中成像,容易进行手术。机器人技术的显著优点同矫形外科经移动到合适的位置,准备开始在股骨上切割用于安装假体的空腔。切割过程中,ROBODOC在计算机屏幕上提供加工基金项目:国家自然科学基金(编号:60675037);黑龙江省重点基金过程的可视化显示。整个切削过程受到监控中,医生可以在(ZJG-02);黑龙江省攻关课题(编号:GC06C40601);黑龙江省青计算机屏幕上监控操作,一旦出现特殊情况医生还可以马上年基金(编号:QC06C032)作者
