骨科手術機器人,又被稱為骨科手術導航定位系統,其設計思路都是利用患者術前/術中的影像學資料,規劃最佳的手術路徑,并通過機械臂的導向作用,指導醫師沿規劃好的手術路徑完成手術??梢哉f,骨科手術機器人的一個重要功能就是導航和定位了。

骨科手術機器人實現手術工具定位的前提是讓機器人知道手術路徑的空間位置,這一過程稱為機器人配準,配準是指將同一物體的不同圖像在空間位置進行的對準。即計算機器人工作空間和患者空間的映射關系。

為保證手術安全、準確,骨科手術機器人配準的誤差要求在 0.5 毫米以內。高精度的機器人配準涉及標尺(即標定靶)結構、空間定位算法設計,需要克服患者術中移動、機械加工誤差、傳感器精度漂移等問題。

目前,在進行骨科手術時,例如,采用手術機器人輔助進行椎體成形術操作。為了確保手術機器人運動時的位置與患者的椎體位置相匹配,需要進行配準,而傳統的配準方式需要借助第三方儀器進行配準,在注冊階段,需要通過手動安裝標尺,來完成注冊配準,見下圖。這種操作一方面比較繁瑣,一方面注冊精度與圖像質量息息相關,圖像質量不佳時會影響配準的精度。

骨科手術導航定位系統

普愛醫療的骨科手術導航定位系統的配準技術,采用的是一體化自適應配準技術,通俗的講,就是我們的標尺(即標定靶)安裝在C形臂上,通過將實時采集的運動軌跡和預設的軌跡進行追蹤和匹配,在不受圖像質量的限制下,自動地完成注冊和配準步驟。

骨科手術導航定位系統

普愛醫療骨科手術導航定位系統搭配自主研發生產的三維C形臂,借助一體化自適應配準技術,實現自動配準和注冊,自動建立光學測位儀、患者和圖像三個坐標關聯,配準過程無需人工干預,精度不受圖像質量影響。然后通過高自由度、高穩定性的機械臂操作完成路徑實現,并在術中實時評估完成度及重要力學參數,實現骨科手術的精準化、合理化,提高手術成功率,降低并發癥發生率及減少X光輻射。