近年来,手术机器人技术被广泛应用,机器人辅助手术在世界范围内变得越来越普及。

利用先进的机器人技术,配合高精度的图像导航和定位技术,手术机器人能够实现精确的手术操作和高效的治疗效果。其中,定位与导航技术是机器人辅助手术中的核心组成部分,也是影响手术质量和效果的关键因素。

手术机器人的导航和定位

手术机器人的导航:

导航是机器人辅助手术中进行手术路线规划和手术路径指引的重要环节。通过合理的导航规划,能够减少手术时间、减少手术风险,提高手术效率。机器人辅助手术中广泛使用的导航技术主要有以下两个方面:

1.反向规划导航技术

反向规划导航技术是一种基于手术过程中得到的真实数据,反向规划手术路径的技术。该技术能够利用手术器械的实际工作空间和患者的CT、MRI等图像数据,通过计算分析,反向规划出最佳的手术路径,为手术过程提供精确的导航指引。

2.虚拟现实导航技术

虚拟现实导航技术是指利用计算机图像处理技术,将手术过程中的真实数据,转化成虚拟现实场景的一种导航技术。该技术能够模拟出手术场景、手术操作过程、手术器械运动轨迹等,为医生提供实时的视觉导航指引,辅助手术过程中进行复杂的手术操作。

手术机器人的定位:

定位技术是机器人辅助手术中进行手术部位标定和切割定位的必要环节。通过精准的手术部位标定,使机器人手臂能够自主定位和探测患者内部病灶,从而实现更加精准的手术操作。当前,在机器人辅助手术中广泛应用的定位技术主要包括以下几个方面:

1.三维重建技术

三维重建技术是利用医学成像技术和计算机图像处理技术,对患者身体内部进行三维模型重建,以指导手术操作的一种技术。该技术能够基于患者的CT、MRI、 PET等图像数据,模拟出患者的内部解剖结构,为手术提供精确的导航和定位信息。

关于三维重建的配准方法,传统的标尺配准是基于图像识别进行配准,受图像品质影响较大。因此国产厂商普爱医疗在其自研的PL300B脊柱导航定位系统中,创新性地采用了自适应配准的方法,基于轨迹识别进行配准,不受图像品质影响,配准精度高,而且过程中无需更换工具末端,操作简便。

自适应配准(轨迹配准)

自适应配准(轨迹配准)

2.磁感应定位技术

磁感应定位技术是一种依靠磁场感应原理进行定位的技术。该技术利用被手术物体周围的磁场变化来确定手术物体位置和姿态,具有定位精度高、定位过程无需切口、无辐射等优点。

3.光学定位技术

光学定位技术是一种基于摄像头和计算机视觉技术的手术定位技术。该技术能够在手术过程中利用患者内部LED灯、反光小球等标记物,通过精确的物体识别和跟踪算法,对手术器械进行实时的空间定位。