【来源：中国医药报】 2006.02.07
　

交流前沿科技  共谋骨科发展

                                          ——2006年度骨科新进展研讨会荟萃

    1月14~16日，为庆祝北京积水潭医院建院50周年、总结交流国内外最新骨科学术进展，中华医学会骨科学分会、北京医学会骨科学分会和北京积水潭医院共同在京举办了“2006年度骨科新进展研讨会”。中华医学会骨科学分会主任委员邱贵兴、副主任委员裴福兴及国际AO内固定协会前主席Peter matter、现任主席Rued等国内外著名骨科专家出席了该次会议，来自美国、意大利、瑞士、韩国、中国香港等国家，以及全国20多个省、市、自治区，300余家医院的600余名专业人士参会。

    北京积水潭医院作为卫生部骨科培训基地，多年来培养了一批又一批骨科人才，来自该院的脊柱、创伤、手外、小儿、矫形、骨肿瘤、运动医学等7个学科的专家在本次会议上进行的精彩的学术演讲引起与会者关注。北京积水潭医院宣教中心主任彭宁表示，此次会议不仅是骨科学术交流的平台，更是全国骨科医生培养友谊、共谋骨科发展的良好契机，她还透露，积水潭医院将尽快成立该院骨科同学会，以促进骨科医生们进行学术交流。（图为大会现场）

    
新型导航技术成为脊柱外科〖利器〗
　

    据北京积水潭医院院长、该脊柱外科田伟教授介绍，近年来,由于工业技术的进步,使脊柱外科手术得到了很大的发展。但是，由于脊柱本身的特点或后天因素，部分病例总局结构复杂，对其进行固定和减压手术，难度和危险性仍然很高。针对这一问题，北京积水潭医院脊柱外科2002年引进了红外线主动诱导计算机辅助导航系统。该系统可使手术部位的确定更为简便，手术时间缩短，手术的安全性明显提高。

    生活空间没有绝对的坐标系，三维空间确定位置，必须根据参考点确定对象的相对关系。巡航导弹的卫星定位技术就是利用地面固定标志作为参考点，将实际地形和预先储存的虚拟地形图通过卫星进行照合，使导弹能够进行三维空间的精确打击。脊柱外科的导航就是根据这一原理发展而来的，因此具有基准点的建立、多点参考点的照合、实时红外线跟踪等相同要素。

    图为田伟教授（左一）正在应用导航技术进行高难度脊柱外科手术 彭宁 摄影报道

    据田伟院长介绍，2002年12月~2005年12月，北京积水潭医院脊柱外科共施行红外线主动诱导计算机辅助三维导航下脊柱外科手术约150例、两维导航约60例、术中三维C型臂（Iso-C 3D）导航12例。他表示，三维导航主要用于环枢椎固定手术、颈椎椎弓根钉固定手术、上胸椎椎弓根固定手术，以及胸腰椎后凸畸形矫正手术。两维导航手术主要用于腰椎手术，特别是多次手术后局部结构不清的病例。自2005年11月起，北京积水潭医院脊柱外科开始使用术中三维C型臂导航，并成功将术中三维C型臂（Iso-C 3D）导航技术应用于临床，克服了三维CT导航术前采集图像、术中人工注册而可能增大导航系统误差的缺点，缩短了手术时间。虽然图象质量不如CT清晰，但可以满足手术需要。

    田伟教授表示，计算机导航技术的效果是令人满意的。在相关研究中，科研人员对接受计算机导航手术的颈椎病例（进行了224枚螺钉固定）在术后均进行了CT的检查，并和过去进行的用单纯G型或C型臂透视下先后进行了272枚颈椎椎弓根螺钉固定结果进行对比。结果表明，除一例因为患者示踪器术中位置移动导致导航失败，其余病例（无论是两维还是三维导航）临床准确率都达到100%，位置误差率为0.23～0.56毫米。在接受三维导航颈椎椎弓根钉固定术（共进行224枚）的病例中，除两枚由于示踪器移动位置不准确，其余良好，准确性为99.3%。而过去在单纯G型或C型臂透视下先后进行了272枚颈椎椎弓根螺钉固定中，有29枚（10.7%）位置不满意。

    据田伟教授介绍，新一代的主动红外线跟踪导航技术比起过去的导航技术有很多优点：其具有单向主动红外线跟踪系统，改变了过去的需要从跟踪仪发射光束，在示踪器上反射后获得信息的复杂方式。其可自我诊断检测，从而方便知道导航的精确度。无线软件遥控系统可使各步骤的操纵迅速简便。（5）万用手术器械注册站可以使手术器械变成导航示踪器。智能大视野摄像跟踪系统可让医生操作的限制明显减少。

    但是,田伟教授强调,在使用导航系统时,医生要特别注意:（1）对高位颈椎，颈椎椎弓根或其他复杂畸形患者的固定最好使用三维导航。腰椎可以使用二维导航。（2）术前医生应充分计划,进行良好的CT重建资料的输入,选定好患者各脊椎的注册点,科学摆放机器的位置，避免阳光照射。（3）患者示踪器应牢固固定。术中一旦启动了导航仪，患者示踪器绝对不能移动。CT导航时3-4个关键参考点的核准一定要尽可能的准确。并进行面注册。操作认真，轻柔。全部照合完成后，要找几个临床容易判断的点，如棘突，关节突等核实一下导航仪的指示是否准确。（4）医生在术中的操作应符合外科手术的传统经验。如果所有操作是正确的话，应该确信导航仪是非常正确的。（5）最好使用三维导航。 最后他表示，随着术中三维C型臂导航技术不断完善，该技术将具有良好的应用前景。
　

导航辅助可优化前交叉韧带重建术

　

    北京积水潭医院运动医学中心冯华副主任医师表示，使用导航辅助技术能够使前交叉韧带重建术效果更好。他指出，使用基于双平面x线影像的导航系统辅助关节镜下前交叉韧带重建术与传统的手术方法相比，导航手术能够将骨隧道精确的放置在手术预想的位置上，以保证手术的最好结果。而且，导航手术能够最大限度的减少骨隧道位置的变化，保证手术结果的稳定性。另外，在对于前交叉韧带重建手术失败的病例，需要翻修手术时，使用导航系统进行术前手术方案的设计和术中进行精确定位，能够降低手术的复杂性。

    冯华介绍说，已有的研究显示，约有40%的患者在前交叉韧带重建手术后会出现隧道位置错误，导致手术失败，15~25%需要进行翻修手术。国外学者Niels和 Michel等人认为，传统手术方法中，股骨侧隧道与理想位置平均差6.20毫米，胫骨侧差6.46毫米，而使用导航系统辅助手术可以使不同的医师手术后缩小各自的隧道位置差距，精度可达到没有统计学差异。

    据介绍，目前临床最新使用的，基于双平面x线影像导航系统辅助关节镜下前交叉韧带重建手术是将虚拟现实技术加入到传统的关节镜手术中，通过对患者肢体的“注册”操作，使患者肢体的解剖位置与其x线影像实时对应，通过夹持在术者使用器械上的追踪器，将手术器械的位置和方向实时地投射在膝关节正、侧位图像上，术者以此为依据确定股骨和胫骨隧道的位置和方向。其手术方法主要为：关节镜检查后，首先清理前交叉韧带残端，确定韧带止点的“足印”。分别在股骨和胫骨安装追踪器，使用C型臂透视并将图像传输到导航系统，即完成了“注册”操作。此时，患者肢体与x线影像达到一一对应并且实时对应的关系。同时，术者使用的探钩和导针通过注册也能实时地出现在屏幕上，与正侧位x线影像叠加在一起，显示位置和方向。术者可以根据术前规划的股骨和胫骨隧道位置和方向，置入导针，根据导针的位置使用空心钻钻骨隧道，引入移植物，并用挤压螺钉固定，完成手术。

   冯华说，使用导航系统辅助前交叉韧带重建手术，能够使移植物隧道位置更精确、能够根据术前所设计的隧道位置安放移植物，使移植物能够达到合理的位置和方向，从而达到解剖重建，有利于患者获得更好的功能，并能够减少手术医师的放射线接触。（文/彭宁）
　

创伤骨科医用机器人技术获进展

　

    北京积水潭医院创伤骨科王满宜教授在此次会议上就计算机辅助骨科手术及医用机器人技术在创伤骨科的最新应用做了介绍。

    王满宜教授指出，21世纪科学技术发展，已日渐进入由生物学、信息学、物理学相互融合的生物智能时代，外科学发展趋势的显著特征是智能化、微创化。目前，微创外科已由早期传统的内镜、腔镜技术逐渐进展到由影像学、信息科学、机器人技术、遥控技术等高新技术组合的计算机辅助微创导航术(CANS),CANS在骨科手术的应用，被称为计算机辅助骨科手术(CAOS)。相关研究表明，创伤骨科正在成为CAOS临床应用的热点，计算机辅助导航骨科手术及医用机器人技术会显著提高创伤骨科的治疗效果，使手术更微创、更精确、更安全。

    北京积水潭医院创伤骨科在国家863计划重大项目、首都医学发展基金重大资助项目及北京市科技新星计划项目等课题的支持下，联合在国内智能化导航外科机器人方面居于领先地位的北京航空航天大学机器人研究所，自2001年开展计算机辅助导航骨科手术及医用机器人在创伤骨科应用的研究，针对我国国情，采用自主研发结合引进国外先进设备的方法，研制具有自主知识产权、符合我国现有医疗资源配置的CAOS系统及相关的关键技术，目前已经将研究成果部分应用于临床，取得了非常令人鼓舞的手术效果。相关进展主要体现在以下几方面：

导航定位技术

    课题组在引进美国Stryker主动式红外示踪骨科导航手术系统的同时，还从加拿大引进了基于可见光定位的导航定位仪实验样机（Micro tracker），自主设计黑白颜色对比识别的跟踪定位方法，开展除红外光学定位方法以外的其他光学定位方法，以解决光学定位设备昂贵，术中遮挡的问题；自主研发机器人双目视觉定位技术，与医用机器人结合，搭建创伤骨科手术中的精确立体定位平台，上述关键技术，均已在模型骨，尸体实验及部分临床病例中得到应用并进行了误差测定，定位精度在0.4~0.8mm之间，完全可以满足CAOS手术的需要。

小型化、模块化骨科机器人

    针对我国创伤骨科疾病的发病特点，充分考虑我国现有的手术室环境和医学影像设备，科研人员对自主研发的骨科机器人采用小型化、模块化设计。目前，这种机器主要应用于长骨骨折，其整个系统采用框架式机械结构、非全自动化操作，具有骨折复位、导航定位、术中控制三个模块，在操作中具备6个自由度；其采用通用模块化设计。可以加用不同的设备接口，进行不同骨折部位的手术；骨科机器人备有遥操作线控接口，可以实施远程手术，现在已经应用于长骨骨折闭合复位带锁髓内针手术40余例，同原有骨科手术相比，在骨折复位、远端锁钉植入、内植物型号选择的准确性及减少术中X－线下暴露时间方面，有显著优势。

骨科生物力学分析系统

    评价骨折部位的内固定物的位置、数目、固定强度是否合理，需要进行生物力学的测试；目前北京积水潭医院创伤骨科的最新技术采用对骨折图像进行三维重建、计算机有限元分析的、虚拟仿真实验与尸体骨力学实验验证的方法进行骨折内固定的生物力学研究；现已初步建立股骨颈骨折经皮空心钉内固定的有限元模型。此系统有望作为CAOS手术的术前规划、术后效果评价的软件系统。

医学图像处理技术

科研人员对传统C－臂机的2D透视图像进行锥束成像技术研究，目前可以进行图像校准、拼接。将CT数据转化为DICOM数据格式，完成了图像二维向三维重建的可视化技术。

远程医疗相关技术

   北京积水潭医院创伤骨科利用现有的宽带技术，自主研发图像传输软件，现可以进行手术视频传输；并将将骨科机器人进行主－仆式远距离操作设计，开展远程手术研究。目前，他们已经在局域网建立远程手术的操作模型，进行了图像、操作规划指令异地实时传输，下一步将开展真正的远程手术。

        2006.02.07  A8版