三维骨科手术机器人与二维的区别

　　手术机器人技术起源于工业机器人，而从近二十年发展来看，人们很快并较为全面的找到手术机器人下一个应用场景——骨科，典型的如脊柱内固定，于是骨科手术机器人应运而生。

　　从工作流程来看，骨科手术机器人主要技术路线可分为两种：一种是术前规划(基于术前CT)+术中二维影像;另一种是术中规划(直接基于术中三维影像)。

　　使用二维影像的机器人脊柱手术，需要用到二维C形臂X射线机、医生工作站、导航定位和骨科手术机器人等设备。

　　大致流程如下：

　　首先，术前进行CT扫描，获得患者手术区域的三维影像，然后进行分割、三维重建，获得虚拟的3D椎体，对3D椎体图像进行分割。

　　接着，医生在术前可以在三维椎体图像上进行手术规划，完成术前手术规划;在术中使用C臂对患者椎体进行二维透视，获得二维影像，通过图形配准算法将术中二维透视图与术前的CT三维图像进行匹配，一般需要从不同角度完成两张二维X光片对三维CT图像的配准，从而达到术前手术规划与患者手术位置的配准。

　　之后通过导航实时跟踪、机械臂自动定位和执行手术操作(医生徒手或机器人自动执行手术操作)，完成手术。

　　而使用三维影像的机器人脊柱手术技术路线则不依赖术前的CT扫描，它是在术中通过三维C臂扫描患者手术区域，完成机械臂和患者手术位置以及导航设备空间坐标系的配准，之后进行术中的手术规划，通过导航引导执行机械臂辅助定位、医生根据定位和方向执行手术操作，通过导航系统验证植入物位置，从而完成手术操作。

　　由此可见，骨科手术机器人二维和三维的区别，主要体现在手术流程的复杂度和临床图像的清晰度等方面。

　　目前国内三维骨科手术机器人的后起之秀以普爱医疗为代表，其是行业内为数不多掌握了C形臂术中三维成像技术的厂家，也是“骨科手术机器人+平板三维C形臂”全流程解决方案的国内开创者。该方案采用一体化自适应配准技术，把标尺(即标定靶)安装在C形臂上，通过将实时采集的运动轨迹和预设的轨迹进行追踪和匹配，在不受图像质量的限制下，自动地完成注册和配准步骤。其优势是临床精度高，可达亚毫米级(0.7mm)，且精度不受图像质量影响。