计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术在创伤骨科的应用

本文介绍了计算机辅助导航骨科手术(CAOS)及医用机器人技术在创伤骨科应用中的主要进展、当前在临床应用中存在的主要问题和相关对策,并对其未来的发展趋势进行了预测,同时简要介绍了北京积水潭医院创伤骨科在计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术方面的研究进展。当前骨科手术导航定位所应用的医学图象导引系统已经由使用单一的C型臂、CT等传统影像设备向应用三维C型臂、多模态图像处理系统等新型影像设备转变,基于多模态图像的导航系统将有可能成为导航手术的主流。医用机器人已经在自动化程度和人机交互模式方面,有了长足进展,摆脱了原有工业机器人的结构模式。医学图像后处理技术及其它相关信息技术极大地丰富了导航和机器人外科,只有在不断完善光学定位技术的同时,加大对其它定位方法的研究,才能够提高定位精度;要对相关设备进行开放式结构设计,使不同导航系统的注册软件能够互相兼容,手术器械能够通用,降低设备成本。骨科医生要正确认识计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术,在充分了解CAOS的技术特点、基本原理、操作程序的基础上,对要实施的手术具有深刻的理解,才能开展CAOS手术。目前,迫切需要建立CAOS技术标准、临床适应证和手术操作规范,进行CAOS产品之间的技术比较和评估,便于医生选择合适的CAOS产品。伴随快速发展的信息技术,数字化手术室、智能化微创导航手术系统、医用机器人辅助的远程医疗将有可能成为未来CAOS技术的主要组成部分。     

计算机辅助骨科手术在创伤骨科中的应用

计算机辅助骨科手术（computer—assisted orthopaedic surgery，CAOS）是利用计算机对数字化医学影像的高速处理及控制能力，通过虚拟手术环境为骨科医生从技术上提供支援，使手术更微创、更安全、更准确的一门新技术。正因为这是一项基于术中图像，应用相应定位手段，对手术部位及术中的手术器械进行实时跟踪、显示、引导而进行手术的技术，其工作原理犹如在航空、航海中为飞机和舰船进行导航一样，所以也有很多学者把CAOS称为影像辅助导航手术（image guidance fluoroscopic navigation surgery，IGFNS）。CAOS应用的是以计算机图像处理工作站及影像跟踪设备为核心的手术系统，此系统的基本功能是将医学影像设备提供的图像进行信息化处理，并结合立体定位系统（stereotactic localization system）对真正的人体肌肉、骨骼解剖结构进行显示和定位，     

计算机辅助骨科手术的应用和进展

计算机辅助手术(CAS)是近年来在外科手术领域发展最为迅速的一个领域。CAS在骨科手术中的具体应用被称为计算机辅助骨科手术(CAOS)。CAOS的含义是利用当今医学领域的先进成像设备如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、数字血管减影(DAS、超声成像(US)以及医用机器人(MR)所得到的多模图像数据，在计算机的帮助下，对医学图像信息进行处理并结合立体定位系统，对人体骨骼的解剖结构进行显示和定位，并由计算机规划手术路径，制定合理、定量的手术方案，进行术前手术模拟，在适当的图像监视和立体定位系统下，利用一定的导引系统，在骨科手术中使用计算机和医用机器人进行手术干预，为骨科医生提供强有力的工具和方法。CAOS在提高病灶定位精度，减少手术损伤，执行复杂外科操作，提高手术成功率方面有卓越的表现，配准和定位是CAOS的核心技术。CAOS已应用在脊柱外科、人工关节置换术、创伤骨科、骨肿瘤治疗中。     

计算机导航在骨科手术中的应用与进展

计算机辅助骨科手术（Computer assisted orthopedics surgery,CAOS）即利用各种影像设备如CT、MRI、PET、DSA、US等结合导航系统,对人体骨骼解剖结构及手术器械进行显示和定位,通过计算机制订手术计划,在术中进行操作干预的一项技术.最早应用于神经外科领域的立体定位,肿瘤切除化疗等.其最大的优势是：简化了手术操作,缩短了手术时间,减少了手术创伤,减弱了术中放射线的照射,使骨科手术变得更安全、更准确、更微创。     

计算机辅助导航技术在骨科手术中的应用

影像导航技术问世之前，骨科医生在术中，凭借人体的骨骼解剖特点、术前患者的影像学资料（X线片、CT、MRI）和术中的X线透视进行定位。但是，解剖变异或解剖标志的缺乏等往往会导致术中的定位偏差。因此，手术者的实践经验就非常重要。然而，即使是非常有经验的骨科医生，用传统方法进行较精确定位的手术，也有出现偏差的可能性。临床和实验研究已经显示，用传统定位方法行腰椎椎弓根钉植入的失误率为20％-30％。然而，如果应用影像导航技术，椎弓根钉植入的失误率只有0～4％。近年来，计算机辅助影像导航系统用于术前制定手术计划和术中导航，在手术过程中跟踪手术器械，帮助骨科医生更精确和更安全地进行多种复杂手术。因此，该技术有许多不可替代的优越性，已被越来越广泛地应用于骨科手术中。     

计算机辅助骨科手术在创伤骨科的应用

目的讨论计算机辅助骨科手术（computer assisted orthopedic surgery，CAOS）在创伤骨科的应用及其意义。方法分析CAOS在创伤骨科应用的现状，总结其应用的价值及相关问题。结果目前CAOS在创伤骨科主要应用于脊柱、四肢骨折内固定物的植入和人工髋、膝关节置换以及膝关节交叉韧带的重建等，而在骨折复位方面的应用很少且技术不成熟，但已显示明显的优越性。在CAOS应用过程中应注意其缺点、临床医学评价、手术医生的地位、正确的微创观念等相关问题。结论CAOS在创伤骨科手术微创化进程中有重要意义和无可替代的价值，应处理好一些相关的问题，促进其更好地发展。     

机器人和计算机辅助骨科手术

本文旨在介绍计算机辅助外科手术在术前计划、手术模拟和术中导航的应用,以及医用自动化机械臂的引入和手术导航系统的基本原理等。手术导航要求很高的精确度,因此引入和发展医用自动化机械臂十分必要。我们简要地回顾了目前的医用机器人系统,同时也介绍了在香港中文大学所发展的机械臂系统以及在手术中的应用。导航指引下远端置入髓内钉的实验室测定显示机械臂的使用可以获得更好地可重复性和准确性。手术导航机械臂已经广泛应用于远端髓内钉的置入,经皮置入骶髂关节螺钉、髂骨螺钉、髋螺钉等骨科治疗中。医用机械臂无疑将是计算机辅助手术未来发展的主要技术之一。     

计算机辅助骨科导航技术面临的主要问题

计算机辅助骨科导航技术近年来发展迅速,现已几乎涉及骨科所有领域,并取得初步成果。但由于此项技术的研发及应用尚处于起步阶段,目前面临以下主要问题:①无统一的技术标准,包括设备技术标准、手术操作规范和评价标准;②临床应用中尚存不少问题,如操作繁琐、手术时间延长以及易出现操作错误和错误信息反馈;③设备昂贵、技术尚待完善。了解其面临的问题有助于我们对这项技术的深入理解,并减少经济及临床应用上的风险,避免出现一拥而上的局面。     

人工智能在骨科手术机器人中的应用与展望

随着人工智能（AI）的发展,骨科手术机器人与AI的结合已是目前的研究热点。机器学习与深度学习是AI的重要研究方向,并成功应用于计算机视觉、自然语言处理等领域。传统的骨科手术机器人已实现部分手术的临床应用,但临床手术的精密性、安全性、微创化与智能化等问题均未完全解决。AI作为新兴技术,将为推动当前骨科手术机器人的不断革新提供强大支持。本文概述了骨科机器人的应用现状,阐述了AI在关节骨科手术机器人、脊柱外科手术机器人与创伤骨科手术机器人的应用情况,并根据AI的发展趋势展望了骨科机器人的未来发展方向。     

骨科机器人及导航技术研究进展

随着微创外科技术、精准医疗的不断发展,骨科机器人及其导航技术引起了人们的广泛关注。凭着智能、微创、精准等基本特性,骨科机器人在应用中展现出巨大的应用价值,有力地改善了传统骨科手术损伤大、辐射量高、操作不精确等状况。骨科机器人从早期的基于工业化机器人改造逐渐发展为专用骨科机器人,体积由大到小,功能由简单到复杂,智能化程度不断提高,甚至实现了远程遥控操作。骨科机器人的操作离不开导航技术的引导,各种导航技术不断涌现,产生了基于CT、2D透视、3D透视、无图像、超声、电磁等导航系统,以及多模态导航。由此,本文主要对骨科机器人及其导航技术的基本特征、分类进行总结。     

Effects of computer-assisted documentation in orthopedic surgery on budget and reimbursement

Summary Since 1995 German health maintenance laws require hospitals to document and code all referals, admissions and discharges using the 4-digit ICD. Operative procedures are documented and coded using the ICPM. Beginning in January 1996, reimbursement for health services requires a diagnosis-related billing and payment for special procedures. The decision for billing is based on documented diagnosis and therapy. This extended request for documentation makes an online access to diagnosis and therapy with a computer-assisted coding system advisable. In 1996 in our hospital each diagnosis and operation was manually documented and coded on a form. Since the beginning of 1997, documentation and coding has been exclusively computer-assisted. On the basis of documented diagnosis and therapy the computer provides the route of reimbursement. Retrospectively we evaluated the number of charged diagnosis-related billings and payments for special procedures from January to April of 1996 and 1997. It became evident that with computer-assisted documentation and coding the number of detected and charged diagnosis-related billings and payments for special procedures was significantly increased in comparison with the previous year.      

机器人技术在矫形外科中的应用与发展

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,同时指出了今后的发展方向.     

The method of computer-assisted orthopedic surgery based on two-dimensional fluoroscopy: the principles of action]

Surgical instruments play a major role in orthopedic surgery; usually they are controlled visually at the operation. In certain situations additional device to control instrument is needed. The aim of this paper is to present theoretical foundations, create prototype and give initial assessment of computer assisted orthopedic surgery system. Two-dimensional fluoroscopy was the base for system functioning. Lab tests and first applications in the operating room are presented. Precision of the system found allows for its use in orthopedic surgery with television monitoring.     

人工智能技术在骨科手术实践领域应用研究进展

<正>人工智能(AI)技术是一种能够模拟人类智能的技术,包括机器学习、计算机视觉、自然语言处理等多个领域^[1-3]。随着计算机技术和算法的不断发展,AI技术在许多领域得到了广泛的应用,如医学、金融、交通等。骨科手术实践是培养骨科医学专业人才的重要环节,目前,AI技术在骨科领域的主要应用集中在骨创伤、关节重建、骨肿瘤、运动医学等方面^[4]。本文通过查阅AI技术在骨科手术实践领域应用方面的文献,从AI技术在骨科手术操作、手术规划、疾病诊断及AI的优势与不足等方面展开分析,综述如下。     

Tourniquets in orthopedic surgery

Tourniquets are commonly used in limb surgeries, be it orthopedic or plastic surgeries. But the inflation pressures, the duration, and release guidelines are still not clear. According to a survey, majority of orthopedic surgeons inflate the tourniquet to fixed pressures for the upper and the lower limbs without considering the baseline blood pressure of the patient on whom the tourniquets are being applied. This review was designed to recall and review the safe use of tourniquets and the various techniques that can be employed to minimize the complications of tourniquet use. Google, science direct, and pubmed were searched for appropriate literature and relevant articles were identified.