[發明專利]基于虛擬標識配準操控的脊柱導航手術機器人

無效

• 申請號: 201010582649.0
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102485181A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 張春霖
• 申請（專利權）人: 張春霖
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于一種醫療手術器械。?

盡管脊柱手術的治療方式有多種多樣，如脊柱骨折椎弓根釘內固定、脊柱滑脫椎弓根釘內固定、脊柱側彎矯形術、椎體成形術等，但大多數都要通過椎弓根這一途徑置入螺釘內固定或穿刺方能實現。所謂椎弓根就是連接人椎骨椎體和椎弓較窄的、呈不規則圓柱狀、半中空的骨性結構，左右側各有一個，從腰椎到頸椎，其寬度和高度逐漸減小，其周圍是脊髓、血管和臟器等重要組織。毫無疑問，經椎弓根置入螺釘內固定或穿刺存在一定風險，穿透其骨皮質即有可能損傷神經、血管和臟器，造成癱瘓等災難性后果。因此，準確的經椎弓根置入在脊柱外科領域具有十分重要的意義。目前最為常用的經椎弓根途徑置入方法是人工置入，采用X線正、側位透視引導，手感調整角度，精度較差，文獻報道其失誤率可達6-41％。近年來，許多不同的方法應用于提高經椎弓根途徑置入的精確性，如誘發電位(SEP)、術中電誘發肌電圖監測(EMG)，電阻抗、計算機輔助導航(computer?aided?surgery?navigation?system，CASNS)、個體化導向模板或數字化導向模板、電磁導航(EM)、手術機器人等。SEP、EMG、電阻抗等是以將要突破椎弓根骨皮質時發出警報的方式提醒術者調整置入方向，這類技術的不足是發現失誤時可能為時已晚。個體化導向模板或數字化導向模板是利用逆向工程原理制作三維模板及引導管，模板與椎骨后表面配合后引導椎弓根置入。CASNS、EM等將術前獲取的脊柱CT、MRI圖像三維重建后數據存于“虛擬世界坐標空間”，術中定位器實時地將目標椎骨和手術器械的空間位置建立在“現實世界坐標系”中，通過這兩個坐標空間的匹配引導經椎弓根置入。根據影像采集的方式不同，CASNS可分為兩種：(1)基于CT的導航系統。術前進行手術部位脊柱CT掃描并三維重建。術者通過重新格式化和幾何測量選擇合適的進針點，術中根據系統的引導減少手術的盲目性。(2)基于C形臂X線機透視的導航系統。無需術前CT掃描，手術時將數據收集環安裝到影像增強器并掃描數據收集環空影像，然后將參考架連接到需要手術的脊柱位置開始掃描。選擇并激活圖像，術者根據多幅圖像顯示的手術器械位置，模擬手術操作的路徑，可謂是脊柱外科真正意義的實時導航。CASNS雖顯著提高了置入的準確性，但仍存在6％的失誤率，還存在影像易漂移(漂移發生率為66％)、追蹤系統易受干擾、操作繁瑣費時、定位方法有創、不能動態實時監測等不足。1995年以來，國外相繼研發了幾種用于椎弓根置入的機器人，如以色列的脊柱助理?(Spineass?iant)、韓國的SPINEBOT以及德國的一種機器人等，都要依賴于上述CASNS進行定位和姿態控制，這樣CASNS的不足在它們身上都可能會有體現。包含CASNS的手術機器人，不僅構成更加復雜，置入精度也難以進一步提高。綜上所述，盡管這些引導置入的方法形式迥異，但無一例外都要參照或依賴椎骨表面的解剖標志。由于脊柱外科手術時，椎骨表面的解剖標志可能被破壞，組織也會發生變形(如椎板切除減壓硬脊膜膨隆)，這樣它們會偏離術前圖像重建所確定的位置，偏離范圍有時甚至可達幾個厘米，使術前配準和融合形成的數據在術中出現偏差，這樣無疑會影響導航的精度。而糾正這種組織變形產生誤差的最佳方法就是術中應用實時超聲、術中CT和MRI實時成像技術、實時更新定位影像，及時發現和糾正偏差。這無疑將使整個手術系統更加復雜，操作也更為繁瑣費時，臨床上難以推廣應用。?

本發明的目的是提供一種基于基于椎骨內虛擬標識配準操控的、準確高效、操作簡便的脊柱導航手術機器人。?