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虚拟现实技术联合电磁导航手术机器人辅助治疗复杂骨...

2022.1.13
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

虚拟现实技术联合电磁导航手术机器人辅助治疗复杂骨盆骨折病例分析


病例介绍

 

患者 女,50岁。因“交通事故致全身多处疼痛、活动受限2.5h”于2019年8月入院。入院查体:患者下颌部、双膝、左踝皮肤挫伤并少量渗血;腰椎叩击痛,骨盆挤压分离试验(+),双髋关节因疼痛不能活动;右小腿近端轻度肿胀,可触及骨擦感;双足活动良好,足背动脉搏动有力。骨盆CT平扫+三维重建显示骨盆粉碎性骨折(TileC3型),其中耻骨上、下支骨折,右侧骶髂关节脱位伴右髂骨骨折(图1a)。初步诊断为左侧耻骨上、下支骨折,左侧坐骨骨折,左髋臼骨折,骶椎多发骨折,右侧耻骨下支骨折,右骶髂关节脱位,右腓骨近端骨折,以及左膝前、下颌部皮肤裂伤。

 

入院后急诊行骨盆骨折闭合复位、外固定支架固定以及左股骨髁上牵引术。3d后患者病情稳定,复查骨盆CT平扫+三维重建,示耻骨上、下支骨折复位良好,右侧骶髂关节间隙恢复正常,髂骨骨折复位良好,骨盆骨折及分离部分恢复正常(图1b)。术后2周评估患者可耐受手术后,拟在3D虚拟现实技术(virtualreality,VR)眼镜(微软公司,美国)联合电磁导航手术机器人(山东威高集团有限公司)辅助定位下,行右骶髂关节脱位复位空心钉内固定术+骨盆骨折微创小切口桥接钢板内固定术。术前采用3D打印技术制备骨盆模型,根据模型选择合适的桥接钢板并预弯后消毒备用。

 

图1.png

 

全麻下,患者取仰卧位,右臀部垫高,向对侧倾斜约25°。术者佩戴3DVR眼镜,选取骨性结构明显的3处(双侧髂前上棘以及右侧髂前上棘后方3cm处,尽量避开手术入路),穿入3枚细克氏针作为下一步配准选点的标志(图1c)。然后术中CT扫描骨盆,将数据导入电磁导航系统构建骨盆三维模型,采取5点配准法进行配准;用鼠标在骨盆三维模型的3枚克氏针上,按顺序选择5个分散点,完成图像选点。将电磁导航系统自配探针点放在患者骨盆上(位置与图像选点相同),并保持静止1s,该点自动被系统选中,完成5个分散点操作后软件自动进行粗配准;再用探针在患者骨盆划动,进行“患者点云选择”,最后完成精确配准。在电磁导航系统上设计右骶髂关节脱位空心钉固定最佳手术路径,并在路径上测量最适空心钉长度(图1d);电磁导航手术机器人的机械臂根据规划的手术路径进行精准定位,术者通过机械臂上套筒直接钻孔(图1e);经术中CT验证位置满意后,拧入选择的空心钉,再次CT验证螺钉位置满意。于左侧髂前上棘、耻骨联合上方约2cm处分别作长约3、4cm小切口,拆除骨盆外固定支架,在电磁导航系统辅助下实时复位骨盆骨折,安放预弯的桥接钢板,拧入6枚螺钉,再次透视复位固定效果满意。手术时间2h,术中出血量20mL。内固定术后3d复查X线片显示骨折复位良好、内固定位置满意(图1f)。术后切口Ⅰ期愈合,2周后拆线。术后5个月X线片示骨折位置良好,骨折线较前模糊(图1g)。患者恢复良好,可下地活动,无不良反应。

 

讨论

 

骨盆是人体结构中非常重要的部位,具有三维形状、深层构造及与重要结构毗邻的特点,多平面复合性损伤导致的不稳定型骨盆骨折是临床治疗难点。目前,已有3D打印技术、导航技术辅助治疗骨盆骨折的报道。电磁导航技术是通过发生器产生磁场,发射和接收电磁信号来确定靶目标的空间位置。该技术用于辅助骨折复位具有术中实时定位且准确性高,避免骨折反复复位导致的二次创伤,减少术者及患者X线暴露时间,以及有效避免光学导航术中遮挡问题等优势。

 

本例患者手术联合了电磁导航手术机器人、VR技术及3D打印技术。右骶髂关节脱位采用复位后空心钉内固定,术前于电磁导航系统完成手术路径规划,术中手术机器人机械臂自动定位,术者只需循机械臂路径直接钻孔。本例术中钻孔1次成功,CT透视确认位置满意,大大降低了手术难度,避免了术中反复穿刺与X线透视。耻骨及髋臼骨折采取微创桥接钢板内固定,在电磁导航系统辅助下实时复位骨折后,放置术前按照3D打印骨盆模型预弯的桥接钢板,有效避免了钢板反复折弯导致的强度降低,以及骨折移动对周围血管神经带来的二次损伤。本例手术在电磁导航手术机器人、VR技术以及3D打印技术辅助下顺利完成,术中仅透视4次(包括验证透视),出血少,手术时间短,与传统手术方式相比体现了绝对优势。但电磁导航辅助技术也存在一些局限性。首先,对术前配准要求高,配准准确性会直接影响术中骨折复位;其次,游离于整体的骨块不能在导航界面上显示。因此,VR技术联合电磁导航手术机器人辅助骨盆手术的疗效及应用价值,有待进一步临床应用验证。



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