摘要：针对现有手术导航系统中存在不同三维空间注册精度低、需要额外复杂设备辅助完成手术器械实时跟踪的问题,设计并实现一种基于视觉的手术导航系统。利用正弦结构光重建病人空间面部点云;利用人脸面部特征进行病人空间与模型空间由粗到精的空间注册;利用分步角点检测算法和双目立体视觉原理恢复手术器械上标记点的三维坐标,并利用卡尔曼滤波获取手术器械精确的位置与姿态。实验表明,基于视觉的手术导航系统能够实现准确、稳定、实时的手术器械跟踪要求。

摘要：探讨了四元数作为表现旋转的可选择方法之一,其在手术导航系统中的应用·分析了在不同坐标系中定位必然涉及的坐标系之间映射变换·从理论上研究了四元数在手术导航定位系统坐标映射变换以及在手术导航空间配准中应用的问题,并给出了具体的仿真结果·结果表明,将四元数法应用于手术导航系统中,成功地解决了手术导航系统的两大技术难题空间配准和定位问题,在自行设计和实际开发的手术导航模体演示系统NEU IGSS中,得到了成功的应用·

摘要：目的观察在白内障超声乳化吸除术联合多焦点人工晶状体植入手术中应用Lenstar LS900手术导航系统对患眼手术前后屈光状态变化的影响,初步评价Lenstar LS900手术导航系统的临床应用价值。设计回顾性病例系列。研究对象2012年8月就诊于北京同仁医院并行白内障超声乳化吸除术的单纯白内障患者36例(45眼)。方法根据手术中是否应用导航系统分为导航组17例(22眼)和对照组19例(23眼)。导航组患眼术前分别采用Lenstar LS900光学低相干反射生物测量仪及IOL Master进行眼轴长度、前房深度、角膜曲率、散光度等参数的测量;术后1、3个月采用Lenstar LS900光学低相干反射生物测量仪对上述参数进行复查。对照组患眼术前、术后3个月均采用IOL Master进行上述参数的测量。比较导航组患者术前两种测量仪器测量的一致性;比较两组患眼术前、术后3个月的屈光参数差值的变化情况。主要指标患眼术前术后的眼轴长度、前房深度、角膜曲率、散光度。结果导航组术前Lenstar LS900和IOL Master测量数据中,眼轴、角膜曲率、散光度的测量值比较差异均无统计学意义(P均>0.05),而前房深度两种仪器的测量数值分别为(2.82±0.46)mm和(3.14±0.52)mm(P=0.036)。导航组术前、术后1、3个月眼轴分别为(25.48±3.26)mm、(25.38±3.01)mm、(25.40±3.01)mm(P=1.000);前房深度分别为(3.14±0.53)mm、(3.56±0.76)mm、(3.62±0.81)mm(P=0.000);散光度分别为(0.97±0.37)D、(0.72±0.32)D、(0.62±0.27)D(P=0.003)。导航组术前和术后3个月散光度差值为(-0.35±0.27)D,对照组术前、术后3个月散光度差值为(0.20±0.49)D(P=0.000)。结论在白内障超声乳化吸除术+人工晶状体植入手术中应用Lenstar LS900手术导航系统可减少手术源性散光的形成,并可减少患者原有的部分散光度,值得在白内障手术中推广应用。

摘要：目的·评估手术导航系统这一实时立体定向引导技术应用于头颈部危险区域低流量脉管畸形病灶硬化治疗的可行性和安全性。方法·回顾性纳入2017年5月—2019年9月在上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科接受了手术导航系统辅助硬化治疗的头颈部低流量脉管畸形患者。术前将患者计算机断层扫描图像和磁共振图像融合后,进行穿刺路径设计。术中利用导航系统,按预先设计的路径进行穿刺,通过数字减影血管造影验证穿刺结果。统计穿刺成功率和患者术后并发症情况。结果·共纳入10例头颈部低流量脉管畸形患者(6例眼眶内、4例咽部)30处病灶,治疗19次。初次治疗的平均年龄为20.9岁。穿刺成功率达到80.0%(24/30);除1次治疗后患者因硬化剂导致声门溃疡,继而引发肺炎外,未观察到其他并发症。结论·手术导航系统对头颈部危险区域低流量脉管畸形的硬化治疗是可行且安全的辅助技术。

摘要：目的研制框架式计算机辅助胫骨带锁髓内钉远端锁定手术导航系统,观察并评价其临床应用的可行性、规律及效果。方法系统由计算机(普通PC机)、自动机械臂导航框架、小腿固定托、定位器械(定位弓、定位套筒、定位手术刀柄)组成。自行研发的导航软件可完成手术所需要的X线图像的注册、定位工具的遥操作实时导航。临床应用于21例闭合胫、腓骨骨折带锁髓内钉内固定手术的远端锁定操作(42个锁孔)。患者平均年龄31岁。记录远端锁孔图像注册、“C”型臂X线机对位和两幅X线图像的获取并传输至电脑所需要的时间,计算机辅助钻孔的时间,获取两幅X线图像的时间。结果42个锁孔,除1孔第一次锁定失败外(2.38%),其余均一次成功,其中9例钻头触及锁定孔道(21.95%),但未损毁髓内钉及钻头,无副损伤。每对远端锁孔锁定所需X线透视平均时间为(2.23±0.31)s。结论系统设计合理、简单,导航工具不影响现有手术空间,符合医生的操作习惯,易于术者掌握、维护,设备消毒方便。导航定位精度高,可作为计算机辅助骨科手术中精确立体定位的技术平台,锁定过程中只需要两幅计算机校准的X线影像,术中X线照射时间显著减少。系统研发成本较低,适用于各厂家、各型号的髓内钉,具有通用性,便于推广。

摘要：目的应用手术导航系统辅助下颌骨缺损修复重建,与单纯使用CAD/CAM导板技术对比,评价导航技术疗效。方法选择已行下颌骨肿瘤切除同期修复重建的患者22例,术中采用实时导航系统Brain Lab+CAD/CAM导板辅助自体移植骨关键部位定位的病例10例(A组);术中单独采用CAD/CAM导板辅助关键部位定位的病例12例(B组),2组均术前行计算机辅助设计、术中行模型外科技术处理。术后均予颌面部三维CT复查,与术前设计三维CT比对,选择下颌角点(A)和髁状突外极点(C)作为下颌骨重建外形的关键标志点,利用Geomagic studio 12.0软件测量两标志点在术前设计与术后完成的三维位置的直线距离(AL、CL),并进行统计学分析;术后6个月复查随访,对颜面部对称性进行手术效果比较。结果 2组均顺利完成手术,两个标志点的距离偏差为:A组AL为(1.86±0.20)mm,CL为(1.63±0.24)mm;B组AL为(3.75±1.14)mm,CL为(2.96±0.85)mm。2组AL、CL测量值分别进行独立样本t检验比较,差异具有统计学意义(P<0.05);关键标志点就位A组较B组精确,A组术后面型对称性较B组好。结论术中采用手术导航系统比单纯使用CAD/CAM导板更能提高下颌骨修复重建的手术精确度和疗效,恢复面部对称性。

摘要：目的　应用神经导航系统进行显微外科手术 ,尽可能减少神经外科手术创伤 ,准确寻找颅内微小病灶 ,提高手术精确度 ,降低手术并发症 ,达到手术微创目的。方法　术前将病人的CT影像学数据资料装载于手术导航神经系统计算机工作站 ,进行三维建模 (包括头皮、病灶、重要功能区及标志点 )、靶点设定、手术切口入路设计 ,精确定位微小病灶位置 ,术中实时定位监测手术进程 ,随时纠正手术偏差。结果　术中导航对颅内病变、重要结构定位准确 ,定位误差均在 3mm以内。结论　手术导航系统能以最短、最安全的路径精确地寻找微小病灶的位置、术中标识病灶的范围 ,将寻找病灶的损伤降至最小 ,完全切除病灶 ,降低死亡率、病残率 ,增加肿瘤的控制时间 ,提高手术效果 。

摘要：目的开发基于HoloLens的AR手术导航系统,分析影响此系统误差的因素,定量探究各个因素对误差的影响程度,为降低此类导航系统的误差明确侧重点。方法以Unity3D为开发平台开发的手术导航系统实现了3种三维注册方法:基于识别图三维注册、三点注册和手动注册。从人因工程的角度出发,结合临床医生手术操作行为、HoloLens性能和临床使用环境三方面分析影响误差的可能因素,即三维注册方法、头部转动、周围人数和观测角度。将这些因素设置为3个水平,设计正交实验验证并测量不同因素、不同水平下每次实验的误差大小,通过方差分析确定影像程度是否显著。结果导航系统3种注册方法平均误差值为4.16 mm,4个因素产生的误差量分别为3.88 mm、0.91 mm、4.77 mm和3.38 mm。结论系统能够实现导航功能但存在一定误差,误差影响程度由大到小依次为头部转动、三维注册方法、周围人数和观测角度,其中头部转动和三维注册方法具有显著性影响。本研究可为基于HoloLens的AR手术导航系统误差的降低和交互方式的设计提供新的思路。

摘要：目的探讨3D打印联合"O"型臂(O-arm)导航辅助后路半椎体切除治疗先天性颈胸段侧凸畸形的临床疗效。方法回顾性分析2015年1月至2021年6月河南省人民医院收治的半椎体畸形致先天性颈胸段侧凸患儿14例,男9例、女5例,年龄(8.9±3.2)岁(范围1~15岁)。记录手术时间、术中出血量及融合节段。术中行O-arm扫描、术后行CT扫描评估置钉准确率。分析术前、模型设计、术后1周及末次随访时影像学测量颈胸段侧凸Cobb角、代偿性侧凸Cobb角、局部后凸Cobb角、颈椎倾斜角、T1倾斜角及锁骨角,评估手术设计、术中矫形及随访丢失情况。采用脊柱侧凸研究学会-22简明量表调查问卷(Scoliosis Research Society question naires-22,SRS-22)评估功能及临床疗效。末次随访时采用Eck融合分级标准评价植骨融合情况。结果14例患儿均顺利完成手术,手术时间(228.5±41.8)min,术中出血量(355.6±46.7)ml,融合节段为(5.5±0.8)个,随访(35.5±13.2)个月。共置入140枚椎弓根螺钉,置钉准确率97.1%(136/140)。颈胸段侧凸Cobb角术前为53.9°±17.9°、模型设计为11.3°±4.4°、术后1周为10.8°±2.6°、末次随访为14.5°±3.5°,差异有统计学意义(P0.05)。末次随访时SRS-22量表中自我形象(4.6±0.7)分、心理健康(4.7±0.6)分、治疗满意度(4.6±0.6)分,均较术前改善(P<0.05)。1例患儿术后出现半椎体同侧C8神经根损伤症状,予以脱水、激素及营养神经药物等保守治疗,术后3个月恢复正常。末次随访时所有患儿头颈肩部外观较术前改善,植骨均达骨性融合,Eck融合分级均为Ⅰ级。围手术期均未出现严重神经或血管损伤,随访过程中均未发生假关节形成、内固定松动或断裂。结论3D打印联合O-arm导航辅助后路半椎体切除治疗先天性颈胸段侧凸畸形,可预先、立体及实时显示畸形结构,准确置入椎弓根螺钉并完整切除半椎体,提高手术安全性及畸形矫正率。

摘要：影像手术导航系统是利用特殊设计的计算机软件，将患者术前CT或MRI图像进行三维重建，并通过术中定位系统，对手术器械在视野中的位置进行精确定位，术者参照显示在计算机监视器上的三维影像（水平位、矢状位、冠状位）观察到手术器械的实际位置。