机器人辅助全膝关节置换手术系统及技术

机器人辅助外科手术已成为日益广泛应用的技术。本研究涉及机器人辅助全膝关节手术系统的构建及关键技术，并着重分析了其中的股骨定位技术。通过在机器人辅助膝关节手术系统平台上的模拟误差分析实验，证明了所构建的系统具有较高的精确度，完全符合手术的基本要求。     

机器人辅助全膝关节置换系统中关键视觉定位技术的分析

将机器人引入传统的全膝关节置换手术中,介绍了机器人辅助全膝关节置换手术系统的国内外发展现状、系统结构;着重分析了机器人辅助全膝关节置换术中关键的视觉定位技术,以及与之相关的标定技术;并通过在自己研制的WATO机器人辅助手术系统上的模拟误差分析实验证明了所分析关键技术具有较高的精确度,符合手术的基本要求.     

一种新型计算机辅助全膝关节置换手术系统：华佗（WATO）

目的评估计算机辅助骨科手术（CAOS）系统——华佗（WATO）系统的操作精度，并进行临床应用前的检测，为系统改进和临床使用提供实验依据。方法本研究包括假骨切割和尸体膝关节切割两部分，实验组使用WATO系统作为术前规划和股骨、胫骨的定位工具，根据定位过程中确定的参考力线，驱动机器人做精确的截骨；对照组由高年资关节外科医生使用常规手术工具进行截骨。截骨结束后比较测量力线和规划的理想下肢力线的偏角，并进行统计学分析。结果实验组使用WATO系统切割了200根假骨，平均偏角为0．98°±1．17°（0°～5．3°），对照组使用标准全膝关节置换工具切割了30根假骨，平均偏角为2．09°±1．96°（0．1°～7．1°）。两者平均偏角比较差异有统计学意义（P〈0．01）。实验组使用WATO系统进行5具尸体膝关节的截骨，平均偏角为1．44°±0．52°（0．9°～2．3°），对照组使用标准全膝关节置换工具进行5具尸体膝关节的截骨，平均偏角为4．38°±2．72°（1.1°～7．9°）。两者平均偏角比较差异有统计学意义（P〈0．05）。结论WATO系统与传统全膝关节置换术相比具有良好的准确性和稳定性，有望在将来的临床使用中辅助关节外科医生实现更好的术后力线重建。     

机器人全膝关节置换术中股骨头中心的求法

介绍用于机器人全膝关节置换术的无CT定位方法中股骨头中心坐标的求解方法.其主要思想是利用股骨长度不变的事实,将确定股骨头中心的问题抽象成已知球面若干点求解球心的几何模型,将用数值方法求出的球心坐标的最优解作为股骨头中心的坐标.同时还简要介绍了无CT定位方法的主要后续步骤.     

机器人辅助全膝关节置换术中的股骨定位技术

介绍了机器人辅助全膝关节置换手术系统的国内外发展现状。着重分析介绍了机器人辅助全膝关节置换术中关键的股骨定位技术,并通过在机器人辅助膝关节手术系统平台上的模拟误差分析。实验证明,所分析关键股骨定位技术具有较高的精确度,符合手术的基本要求。     

机器人辅助全膝关节置换术中的股骨基轴线设计

在机器人辅助全膝关节置换术中，股骨基轴线的确定有着至关重要的作用。在传统人工全膝关节置换术中，这条基轴线主要依靠在股骨髓腔内插入髓内杆来获得。而在基于CT建模的机器人辅助全膝关节置换术中，在术前的模型中就必须首先进行股骨基轴线的确定。但是在术前模型中由于获得的股骨段的长度不一样．除受噪声点干扰外，股骨本身的上段切片以及下段髁部切片对基轴线的确定也有很大的影响。传统上．采用最小二乘法进行股骨基轴线的拟合。但是直接使用最小二乘法．将很容易受到噪声点的干扰。一个很小的干扰点就足以把回归直线拉离正确的位置。为了避免这些干扰，我们充分利用了最小中值二乘法鲁棒回归的特点进行基轴线的拟合．避免了最小二乘法的缺陷。另外为了自动寻找到股骨基轴线的最佳拟合直线，文中采用了遗传算法来寻找最优解。在最后的实验中，对真实的股骨数据分别用不同的方法进行拟合，获得了很好的拟合效果。