摘要：设计一种在胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定手术中应用的医疗机器人。该系统主要由立体定位框架和计算机系统两大部分组成,利用由C型臂采集到的一幅含有各标记点和髓内钉锁孔两端中心的X射线图像,根据空间映射关系,计算出锁孔在定位框体坐标系中的实际坐标位置,并根据计算结果定位参考坐标面上的导向孔。电动牵引复位系统可以实现精确复位,通过Internet网络传输手术数据,可以实现远程遥控操作。在17例胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定手术中应用医用机器人复位骨折和计算机辅助定位远端锁孔,其中4例采用远程遥控操作。均按照机器人及导航系统的预定程序,规划完成,所有远端锁钉均一次成功置入。提示医用机器人和计算机辅助定位导航系统可以满足胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定在临床应用中骨折复位和远端锁钉置入,减少了术中X射线透视时间,远程遥控操作可靠方便,系统结构简单,易于掌握。

摘要：目的评价新设计的骨科机器人系统模块的精度及临床可行性。方法针对9例塑料胫骨模型,测量拼接图像上的胫骨全长,并同模型的实际长度进行比较,记录差值,统计分析拼接精度。针对1例尸体双下肢胫骨标本,人为制造胫骨骨折(伴有短缩成角畸形),拼接出骨折后的整条胫骨图像,在拼接图像上进行全程规划,确定骨折牵引距离,利用胫骨牵引支架进行自动化的定量闭合牵引,分析该模块的精度和有效性。同时,利用视频相机跟踪牵引动作中胫骨的长度变化,确保牵引过程的安全。针对1例胫骨骨折临床病例,进行拼接、规划和牵引,验证本模块的临床可行性。结果拼接一幅完整的胫骨图像需要术中采集7～10幅 C 臂图像,图像拼接精度为1.5 mm。图像采集的平均操作时间为1.5 min,拼接与规划的时间约为3 min,牵引支架安装和牵引操作的平均时间为4 min。尸体标本和临床试验在牵引后均达到骨折端复位准确,符合手术要求。结论科机器人系统全程规划模块能够为长骨骨折治疗提供有效、精确的牵引复位信息。该模块操作简单,并能达到微创手术的目的,同时还大大减少了手术中医生的 X 线放射损害。

摘要：目的以胫骨骨折闭合复位、带锁髓内钉手术为研究对象,开发医用机器人及计算机辅助导航手术系统,总结该系统的临床应用经验,优化系统的结构设计,评价系统的临床应用效果。方法应用机器人双目视觉空间定位技术,进行医用机器人的模块化、小型化、实用化结构设计,开发医用机器人及计算机辅助导航手术系统;对胫骨骨折进行机器人辅助复位、计算机辅助导航定位髓内钉置入;临床应用于30例闭合胫、腓骨骨折(胫骨中1/3骨折8例、胫骨中下1/3骨折17例、胫骨远1/3骨折5例;其中斜螺旋骨折16例,蝶形骨折5例,粉碎、多段骨折9例)。受伤至手术的平均时间为36h。记录总手术时间、系统连接建立时间、骨折闭合复位所需X线透视时间(C型臂透视次数)、每个远端锁定螺钉置入所需要的透视时间(C型臂透视次数)。髓内钉型号大小8/310～11/330。结果30例手术均按照机器人及计算机导航系统的预定程序,规划完成,但关键的操作(髓内钉入点置入、远端锁钉锁孔)是在机械臂精确定位的辅助下,由术者亲自完成。总手术时间平均为77min(46～110min);系统连接建立时间5min(3～7min);骨折闭合复位所需X线透视时间10.1s(7.0～18.0s),C型臂透视次数12次(9～21次);每个远端锁定螺钉置入所需的透视时间2.9s(2.2～6.9s),C型臂透视次数7次(5～16次),并且所有远端锁孔均一次锁定成功。结论医用机器人及计算机辅助导航手术系统设计合理,系统的基本功能可满足胫骨带锁髓内钉手术中骨折闭合复位、锁钉准确置入、患肢牢靠固定的要求;系统结构安装简便、易于掌握,人机接口方便、安全,对于未来在创伤骨科发展智能化、微创化、数字化手术具有重要意义。