设为主页 | 加入收藏

手术精准定位与导航(三)

 

传统的手术操作是根据手术前拍摄的磁共振、CT等影像,判断病灶部位、制订手术方案。其局限在于,术前影像无法在手术过程中提供实时对照和操作预警同时也容易存在肿瘤切除不全、并发症多、术后创伤大、恢复期长等问题。为了寻求创伤更小、定位精准的治疗手段, 影像引导下的微创技术已成为恶性肿瘤治疗的研究热点。而在该类微创手术中,手术导航技术得到了广泛关注。手术导航是以超声、 X 射线、 计算机断层摄影 CT) 磁共振成像 MRI) 等医学影像为数据基础,借助于计算机、精密仪器和图像处理而发展起来的一种可视化图像引导手术的技术。该技术能够将患者的医学影像数据和不透明的病灶通过定位装置联系起来直观地呈现到仪器屏幕上, 让医生实时掌握手术器械相对于病灶区域的位置和方向, 有助于提高病灶定位精度,降低手术创伤, 提高手术效率和成功率。 除此之外,手术导航设备还可以为年轻医生提供手术模拟训练,对提高手术操作技能和培养高技术手术人才具有重要意义。如今,激光定位导航、近红外荧光成像导航、光学分子影像手术导航等的技术纷纷发展起来。在这里,我们专门收集了近两年来有关“手术精准定位与导航方面的科技文献与资料并汇集成汇编提供给大家,希望对“手术精准定位与导航有兴趣的朋友和有意愿开发此类技术的朋友起到借鉴与参考作用。由于文献资料较多,我们将分五部分提供给大家。这是第三部分。

 

手术精准定位与导航(三)

 

26、鼻内镜手术辅助机器人空间配准与导航控制研究

【作者】曾泽宇  

【机构】哈尔滨工业大学

【文献出处】《哈尔滨工业大学》 2018年硕士论文

【摘要】鼻内镜手术作为彻底治疗鼻腔内病变的有效方法,经过五十多年发展已逐渐成熟,且手术模式方法已经固定。鼻内镜手术的传统方法是主刀医师一手持镜,另一只手持手术器械进行手术操作,这种方法使得医师不能进行复杂的双手手术操作,手术质量得不到保证。此外,鼻腔由于其内部结构复杂,以及与颅底等关键解剖生理部位相邻,使得手术风险极高。因此,研究者针对该手术提出使用机器人辅助进行手术操作,通过机器人持内窥镜进行运动为医生提供手术视野,从而克服以上缺点,提高手术操作。本文针对鼻内镜手术操作中存在的问题,提出将光学定位系统和医学图像处理技术加入到机器人控制系统中,提高机器人的运行精度,保证手术的安全性。目前市场上的外科手术机器人产品没有针对鼻腔手术进行特定功能针对性开发,鼻腔狭小的操作空间对机器人结构和控制方法提出了较高要求,使得外科手术机器人无法适用于鼻腔手术。科研单位中研究产品重点集中在固定把持鼻内镜方面,对导航和自动跟随功能并不关注。本文针对此进行了导航和自动跟随方面的技术研究,首先讨论了将机器人工作空间坐标系、光学系统空间坐标系和三维图像空间系统坐标系进行映射配准,采用空间变换一致性方法和结合ICP配准算法保证了映射配准精度,使该三者在空间中保持一致性,方便接下来的基于图像对机器人所持鼻内镜进行跟踪和导航控制。使用Qt软件开发平台结合ITK和VTK等图像处理开源库,对扫描患者头颅部位得到的CT图像进行处理,得到鼻腔部位的软组织以及骨组织信息,将医生在实际手术中无法观察到的部位在可视化界面呈现出来,方便进行更加精准的治疗。针对鼻腔手术特点,利用图像分割出的鼻腔内部组织表面位置信息,通过在上位机软件端指定目标位置,应用基于A星轨迹搜索算法和机器人位姿限制条件,从机器人初始位置对路径进行搜索,直到到达终点所选定的目标位置路径。机器人根据路径控制到达目标区域,途中不断调整位姿使所持鼻内镜不损伤患者组织,使患者处于安全状态。本文提出的方法经实验验证,结果完全符合要求。机器人辅助鼻内镜手术走向临床还有很多困难需要克服,后续的研究需要往人机协作方式智能化方向发展。

 

27、影像导航技术在经鼻内镜视神经减压术中的应用

【作者】史丽丽  甄宏韬  

【机构】华中科技大学附属同济医院耳鼻咽喉头颈外科 

【文献出处】《临床耳鼻咽喉头颈外科杂志》 2018年24期

【摘要】目的:探讨影像导航技术在经鼻内镜视神经减压术中的应用及优势。方法:对60例创伤性视神经病患者(间接损伤55例,直接损伤5例)实施影像导航辅助下的经鼻内镜视神经减压术,术后随访6个月~4年,追踪并分析手术治疗效果。结果:术前有光感以上视力的16例患者,术后视力均有提高,其中1例为10cm指数,2例为40cm指数,1例为70cm指数,12例视力为0.04~0.30;其中2例患者存在部分视野缺失;有效率100%。术前无光感的44例患者中,术后11例视力提高,其中4例为光感,可见人影;7例视力在0.03~0.08,其中1例伴视野缺失;有效率25%。所有患者均未出现眶内和颅内并发症。结论:在影像导航系统的指引下,可以快速和精准定位眶尖、视神经管及骨折部位、颈内动脉等解剖标志,从而进行有效的减压,提高手术的精确性和手术成功率。

28、直肠癌外科手术的过去、现在和将来

【作者】 江滨 

【机构】南京中医药大学附属南京中医院肛肠中心  世界中医药学会联合会盆底医学专业委员会 世界中医药学会联合会肛肠专业委员会 中国中西医结合学会腔镜内镜影像专家组 中国中西医结合学会MDT专家组 中国中医药研究促进会肛肠分会 江苏省中西医结合学会肿瘤专业委员会 江苏省中西医结合学会大肠肛门病专业委员会 《Journal of Cancer

【文献出处】《中国肿瘤外科杂志》2019 第1

【摘要】直肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。目前直肠癌的治疗方法很多,包括手术、放疗、化疗及靶向治疗等,但根治性手术切除依然是直肠癌治疗的首选方案。直肠癌外科手术的方式经历了萌芽、成熟、注重保护功能、器械改进、理念革新、微创化、多学科诊疗的过程,一直在不断地发展、完善。随着临床医学、临床流行病学、现代信息学、分子生物学、基因组学、组织工程、干细胞技术以及远程通讯、人工智能、激光手术器械、神经定位导航系统等生物工程学的发展,直肠癌手术必将从以往的毁损性切除、修复,进入重建、再生医学的阶段。手术方式的创新也向人性化、个体化、微创化、精准化方向发展,手术方式的发展也只有在满足患者个人生活的更大目标时才具有合理性。

 

29、3D打印个性化定位截骨导板在人工全膝关节置换术中的精准度研究

【作者】喻忠  刘帅  顾强荣  李佳怡  唐成  魏波  徐燕  王黎明  姚庆强  

【机构】南京医科大学附属南京医院骨科 南京医科大学数字医学研究所 南京骨科临床医学中心 

【文献出处】《局解手术学杂志》 2018年04期

【摘要】目的基于3D打印技术构建全膝关节置换术(TKA)的个性化定位截骨导航模板(POI),并对POI的精准度进行评价。方法术前对患侧下肢行全长CT扫描,膝关节MRI扫描,匹配膝关节CT及MRI数据,重建具有软骨层的下肢全长三维解剖数据。在CAD软件中测量下肢力线、模拟截骨、虚拟个性化安装TKA假体,再依据CAD设计结果,采用Boolean Subraction运算设计POI与股骨髁、胫骨平台的配准面,并根据配准面、截骨面,设计POI的外形与限位结构,最终采用FDM 3D打印技术制作POI。制作股骨髁POI及胫骨平台POI各15例,比较POI尺寸、截骨槽大小的设计值和实际值的偏差以测量POI的构建精准度;比较POI匹配点与解剖标志点距离(DML)实际值和理论值的偏差以测量POI的匹配精准度;测量术后TKA假体角度与设计值的偏差值以验证POI的截骨精准度。结果 POI的外形、限位结构与设计值差异无统计学意义(P0.05);实际股骨髁与胫骨平台POI的DML与理论值差异无统计学意义(P0.05);术后TKA假体的各特征角度与设计值差异无统计学意义(P0.05)。结论 3D打印技术可以准确构建TKA的POI,POI可以准确地配准关节面并导向TKA术中截骨,有利于TKA手术的精准化。

 

30、经支气管镜导航系统在周围型肺病变治疗中的应用

【作者】王拢拢  黎秀玉 王思云  叶广林高兴林 李静

【机构】南方医科大学第二临床医学院广东省人民医院广东省医学科学院广东省老年医学研究所呼吸与危重症医学科,广东省人民医院广东省医学科学院广东省老年医学研究所呼吸与危重症医学科,广州,510080 广东省人民医院广东省医学科学院核医学科,

【文献出处】 中华结核和呼吸杂志  20192 

【摘要】经支气管镜导航系统包括虚拟导航支气管镜和电磁导航支气管镜,这些导航工具能够引导支气管镜按照术前规划好的路径或者实时引导气管镜到达病灶部位,从而实施对周围型肺病变(PPL)的诊断或者治疗。本文旨在综述将导航系统应用于PPL治疗方面的可行性分析,如引导外科术前定位、光动力学疗法、射频消融术等,以期为PPL寻找一种简便精准的定位方法及为不能手术的周围型肺癌患者探索一种新的微创精准的治疗模式。

 

31、三维可视化技术辅助胰腺癌手术的应用研究

【作者】代宇  

【机构】遵义医学院

【文献出处】《遵义医学院》 2018年硕士论文

【摘要】目的:探讨三维可视化技术(three-dimensional visualization technology)辅助胰腺癌手术的应用研究,对胰腺肿瘤及周围血管、脏器、主胰管位置进行三维重建,为胰腺癌手术术前提供可靠信息。方法:回顾性分析2015年1月至2017年10月共50例胰腺癌并行胰十二指肠切除术(pancreaticoduodenectomy,PD)的患者资料,将50名患者分为两组,三维重建组(n=25)和未重建组(n=25),均行上腹部增强CT(薄层扫描),其中25例(三维重建组)将获得的1 mm DICOM格式的CT数据,利用三维可视化系统进行重建,工作站进行旋转、透明化、缩放重建模型,术前制定手术预案。同时测量主胰管位置,采用六分格法精确定位主胰管位置,与术中探查情况进行对比;另外25例(未重建组)为未行三维重建患者。观察两组指标:平均年龄、手术时间、术中出血量、术后并发症、术后住院时间、主胰管位置。结果:比较两组平均年龄、手术时间、术后并发症、术后住院时间差异无统计学意义(P0.05)。重建组术中出血量明显少于未重建组(P0.05)。主胰管位置三维重建预测与术中实际情况对比约有76%病例(19/25例)符合。结论:通过术前对患者CT数据进行三维重建,并利用三维可视化技术进行术前评估及手术模拟有助于我们了解患者胰腺解剖结构,包括胰管位置及肿瘤周围结构,达到更加个体化、精准化治疗,为术者提供了逼真的显示手段和定量分析的工具。

 

32、磁共振导航定位高频重复经颅磁刺激治疗抑郁发作的初步研究

【作者】胡希文 李轶 马洁华 董介正 菊轩 刘健 谭忠林  

【机构】杭州市第七人民医院 浙江大学医学院精神卫生中心精神六科  杭州市第七人民医院 浙江大学医学院精神卫生中心放射科

【文献出处】《中国神经精神疾病杂志》2018 第9

【摘要】目的探讨重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治疗中应用磁共振导航定位与“标准5 cm法”定位的位置差异。方法对12例抑郁发作患者分别采用磁共振导航定位和5 cm定位法定位背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC),比较两者位置的差异,并使用汉密尔顿抑郁量表(Hamilton depression rating scale,HAMD)观察抗抑郁治疗效果。结果磁共振引导下定位与传统定位的DLPFC相距平均(17.42±9.62)mm,该距离具有统计学意义(t=6.00,P<0.01)。共有9例患者接受超过5次rTMS治疗(最少6次,最多25次),rTMS治疗前后的HAMD分别为(24.56±4.50)分与(7.78±4.71)分,差异具有统计学意义(t=-11.20,P<0.01),其中有4例患者达到临床痊愈。结论磁共振导航定位与标准5 cm方法定位的位置存在明显差异,在rTMS抗抑郁治疗研究中采用磁共振引导定位,能够更精准定位DLPFC区域。

 

33、经口咽枢椎椎弓根逆向精确置钉的个性化组合式导航模板的研究

【作者】朱美松 彭鹏 周潇齐 苏泽鑫 李思敬 李鉴轶 林荔军 

【机构】 南方医科大学珠江医院关节骨病外科  南方医科大学基础医学院人体解剖学教研室 广东省医学生物力学重点实验室  南方医科大学南海医院 

【文献出处】《中国临床解剖学杂志》2018 第6

【摘要】目的利用CT三维重建、计算机辅助设计与快速成型技术为经口咽枢椎椎弓根逆向置钉设计制作一种新型的组合式个性化精确定位置钉的导航模板。方法取4具成人颈椎标本进行CT扫描,在Mimics14.11中重建寰枢椎三维模型,将该模型结合经口咽寰枢椎复位钢板(transoralatlantoaxialreductionplate,TARP)导入Solidworks2014软件,设计经口咽枢椎椎弓根组合式个性化导航模板。采用快速成型技术制备组合式个性化导航模板,经该导航模板辅助在枢椎标本上置入椎弓根钉,根据术后CT数据评价椎弓根钉道位置。结果使用4个导向模板辅助置入8个枢椎椎弓根钉道,术后CT扫描计算水平面绝对偏差值为(0.85±0.70)mm,矢状面为(0.88±0.53)mm,水平面和矢状面的偏差值均无统计学差异(P>0.05)。在椎弓根螺钉钉道评价分析中,Ⅰ型螺钉为7枚(87.5%),Ⅱ型螺钉1枚(12.5%),所有螺钉处于可接受位置。结论本研究提出了一种新型组合式个性化导航模板用于辅助经口咽枢椎椎弓根螺钉准确置入,其操作简单,准确性高,为经口咽枢椎椎弓根精准置钉提供了一种全新、安全的方法。

 

34、强迫症的反应抑制缺陷及个体化精确靶点经颅磁刺激治疗

【作者】罗玉丹  

【机构】安徽医科大学

【文献出处】《安徽医科大学》 2018年硕士论文

【摘要】目的:强迫症(obsessive-compulsive disorder,OCD)是一种病程迁延、难以治愈的精神障碍。DSM-5把强迫障碍从焦虑障碍中抽离,体现了学术界对OCD的认识渐深,它存在有别于其他焦虑障碍的特有的发病机制及疾病特点。OCD的执行功能受损已被大多数研究证明。其中反应抑制功能受损是OCD的核心认知功能损害,神经机制可能与额叶-基底节环路中额下回、辅助运动前区、丘脑底核有关。但目前普遍对OCD反应抑制环路功能障碍重视不足,更缺乏有针对性的治疗措施。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,r TMS)是促进神经环路功能重塑的重要方法,可以无创的调节局部皮质以及相关脑网络的功能。r TMS治疗OCD的疗效已被越来越多的研究者探讨,但其疗效和机制仍不明确。本研究基于脑深部电刺激的有效靶点STN的静息态功能网络,选择与STN存在显著正性功能连接的Pre-SMA为治疗靶点,应用导航系统个体化精准定位开展1Hz抑制性r TMS序列治疗,采用行为学、事件相关电位相结合的方法探究r TMS对OCD临床症状及反应抑制缺陷的治疗效应。方法:选取2016年9月至2017年12月在安徽省精神卫生中心门诊就诊的23名OCD患者,其中13名OCD患者接受真刺激r TMS治疗,10名OCD患者接受假刺激r TMS治疗,1HZ-r TMS刺激Pre-SMA治疗持续15天。在治疗前后分别对所有OCD患者进行认知神经心理学背景测验(Stroop色词测验和数字连线测试)和事件相关电位采集(停止信号任务)。同时,招募23名与OCD患者年龄,性别,教育年限相匹配的正常对照者,完成认知神经心理学背景测验和事件相关电位采集。结果:治疗前:(1)行为学结果,OCD在Stroop色词测验,数字连线测验及停止信号任务上的反应时比正常对照组均有延迟(P0.05);(2)脑电结果,OCD组的Stop-P3平均波波幅在FZ和CZ两个电极点上比正常对照组更低(P0.05),而N2平均波波幅在两组上不存在差异(P0.05);(3)相关分析,强迫症状与Stop-P3平均波波幅呈负相关(P0.05),在OCD患者中强迫症状与反应信号反应时间达到临界相关(P=0.076)。治疗后:(1)行为学结果,真、假刺激组强迫症状改善,真刺激组数字连线测验反应时间显著缩短(P0.05),两组治疗前后差值无统计意义(P0.05);真刺激组HAMA评分改善,且两组治疗前后差值有显著差异(P0.05)。在停止信号任务中,真刺激组停止信号反应时间明显缩短(P0.05),且两组治疗前后差值达到临界显著(P=0.072);(2)脑电结果,真刺激组Stop-P3平均波波幅在FZ点治疗后明显比治疗前增大(P0.05),两组治疗前后的Stop-P3差异波在FZ点达到临界显著(P=0.078);(3)相关分析,真刺激组在停止信号任务中的反应任务反应时间、停止信号延迟时间和反应正确率与强迫症状显著负相关(P0.05)。结论:强迫症确实存在反应抑制缺陷,表现在认知抑制和行为抑制两个方面,并且,反应抑制的受损程度与强迫症状的严重程度相关。1HZ-r TMS刺激Pre-SMA能改善强迫症的症状严重程度,但是更能改善强迫症的核心内表型认知缺陷—反应抑制,且这种反应抑制能力的改善与强迫症状严重程度的改善相关。

 

35、计算机辅助外科技术在腓骨肌瓣重建下颌骨中的临床应用

【作者】叶金海  王晨星  程杰  杜一飞  李怀奇  江宏兵  吴煜农  

【机构】南京医科大学口腔医学院南京医科大学附属口腔医院口腔颌面外科 

【文献出处】《第十三次全国老年口腔医学学术年会论文汇编》2018年

【摘要】目的:探讨计算机辅助外科技术在腓骨肌瓣重建下颌骨的应用。方法:回顾性分析南京医科大学附属口腔医院口腔颌面外科自2011年10月到2012年10月基于立体导航系统引导下的6例腓骨肌瓣重建下颌骨手术,所有病例术前完善颌面部CBCT及腓骨螺旋CT,术前设计手术方案,制作3D模型及导板。术中在AccuNavi-A导航系统(上海优益基医疗器械有限公司,上海,中国)辅助下按术前设计完成手术。术后随访复查CBCT,记录术创情况。结果:6例手术按计划顺利完成,腓骨肌瓣都存活,术后随访患者外观及功能都令人满意。结论:计算机辅助外科技术在腓骨肌瓣重建下颌骨手术中肿物的切除及腓骨的截断、定位扮演了重要的角色,有助于更为精准的重建下颌骨。

 

36、ROSA在小儿难治性癫痫行脑深部电极植入术中的应用

【作者】赵克迪 刘婷 赵国光 单永治 李斌 

【机构】 首都医科大学宣武医院

【文献出处】《上海护理》2018 第2

【摘要】正小儿难治性癫痫是一种发作性疾患,是脑内神经元过度放电所引起的阵发性脑功能障碍,小儿癫痫的发病率大约为3%~6%,其中1/3使用药物难以控制,成为难治性癫痫。治疗方法有药物治疗和手术治疗,手术治疗适用于对正规抗癫痫药治疗效果不佳,且进行性加重的难治性癫痫。致痫灶的准确定位是决定手术方式及治疗效果的关键,颅内电极植入术已成为癫痫外科的一项"金标准"技术,在临床得到普遍应

 

37、MRI兼容的柔索驱动乳腺介入机器人设计与分析

【作者】胡兆利  

【机构】哈尔滨理工大学

【文献出处】《哈尔滨理工大学》 2018年硕士论文

【摘要】MRI图像引导下的乳腺介入手术,在女性乳腺疾病的诊断和治疗过程中起着非常关键的作用,因此研究与MRI兼容的乳腺介入机器人具有重要意义。而驱动方式与MRI环境兼容是研究乳腺介入机器人的必要条件,本文研究的就是与MRI兼容的柔索驱动乳腺介入机器人,利用柔索远程驱动机器人,协助医生在核磁图像导航下灵活、精准地进行乳腺介入手术。本文首先通过对乳腺介入机器人设计要求的研究分析,提出了乳腺介入机器人的整体设计方案。其中,为了满足灵活执行乳腺介入手术操作的工作要求以及与封闭式MRI扫描仪内部空间兼容的条件,提出了一种基于双剪叉机构的圆柱坐标型乳腺介入机器人模型;而为了满足与MRI环境强磁性特点的兼容,提出采用尼龙和非磁性不锈钢等顺磁性材料制作机器人本体的机构零件。并以乳腺活检手术为研究对象,从三个方面对机器人进行了设计,分别是乳腺组织固定机构的设计、基于双剪叉机构的定位机构的设计以及姿态调整关节和活检机构的设计,并利用Solid Works软件建立了乳腺介入机器人的虚拟样机模型。其次,以建立的乳腺介入机器人模型为基础,利用D-H法建立了机器人连杆式坐标系,确定了各连杆上坐标系之间的齐次变换矩阵,对机器人的正逆运动学进行了分析求解;通过MATLAB/Simulink软件建立了仿真模型,求解机器人的实际工作空间,验证乳腺介入机器人结构设计的合理性。然后,利用ANSYS/Workbench对乳腺介入机器人的受力零件和机构进行有限元分析,由仿真结果进一步提供机器人结构设计合理的理论依据。最后根据乳腺介入机器人MRI兼容性要求,结合机器人的具体结构设计,确定柔索驱动方式,并对其位移传递特性进行了实验分析,为机器人的后续控制研究奠定了理论基础。