术中三维CT影像在机器人手术中的应用

　　术中的“实时动态”至关重要，正如驾驶前“导航”和实际驾驶存在着多种可能性偏差，这就对实时配准、实时导航、动态追踪提出了更高要求。术中三维CT影像导航是指基于术中三维(3D)图像的手术导航技术。

　　手术机器人对术中配准的要求较高，仅依靠其自身的导航定位功能还远远不够，需要结合移动式术中三维CT影像来提高导航准确度。

　　不同于在放射科扫描室的螺旋CT，移动式术中三维CT使用的是锥形束CT扫描设备，常见的即三维C形臂和O形臂。下面以移动式三维C形臂(PLX C7600)辅助脊柱外科手术为例，来介绍术中三维CT影像在机器人手术中的应用情况。

　　(一)术中图像采集

　　术中导航可使用CT图像或MRI图像，在骨科手术中对骨性解剖结构精度要求更高，因此术中CT图像的应用相比于术中MRI应用更加广泛，而采用移动式术中三维CT影像设备则更受欢迎。

　　基于透视的导航技术和基于CT的导航技术类似，可将术中多个透视影像上传至工作站完成三维重建。基于透视的导航技术可以根据术前CT数据进行实时重建，从而显示术中患者的真实解剖结构。

　　(二)运动捕捉

　　手术导航需要通过运动捕捉系统来追踪手术器械在空间的运动，并将手术器械的运动位置变化同步显示在屏幕上。目前脊柱外科手术导航常用的运动捕捉系统多为光学追踪技术。

　　光学运动捕捉系统主要依赖于光学摄像头，通过三角测量来准确测量物体的空间位置。为了确保实时手术导航的精度，光学摄像头在进行手术操作过程中应尽量避免遮挡。

　　手术导航借助运动捕捉系统，可以对手术器械在空间中的位置以及轨迹进行实时追踪，可以实时识别手术器械在坐标系中平移和旋转。

　　(三)图像配准

　　在手术开始前，手术导航系统需要将术中采集图像的解剖结构与患者实际的解剖结构进行关联，进而帮助医生进行图像引导手术。图像配准即将采集的影像的坐标系和导航追踪系统进行配准整合的过程，为手术导航提供“地图”的指引。

　　以普爱医疗脊柱手术导航系统为例，它通过追踪C形臂三维采集轨迹，自动完成图像坐标建立和系统坐标配准，这种方式不受图像品质的影响。与标尺配准相比，轨迹配准的精度更高，操作步骤少，系统运作效率高。

　　(四)图像可视化

　　一旦图像配准完成，手术导航系统会将手术器械的虚拟图像与术中获取的三维影像进行重叠显示。随着医生移动真实的手术器械，其对应的虚拟图像也能在移动式术中三维CT影像上实现实时同步移动。

　　通过观察手术导航系统的屏幕，医生能够实时地掌握器械与患者手术部位的解剖结构的相对位置关系。这一信息至关重要，它帮助医生准确评估手术器械与目标手术点的距离，从而沿着预先规划的手术路径，准确地进行手术操作。

　　移动式术中三维CT影像结合手术机器人导航可以帮助医生大大提高椎弓根钉置钉的成功率，减少脊柱外科手术并发症的发生几率，同时减少医生和患者的辐射暴露。此外，有效减少病人在术中的出血，同时减少术后疼痛、缩短住院时间，使得病人可以在很短时间内康复。想了解更多信息，欢迎咨询400-025-6366