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Rotatie-osteotomie van het acetabulum met een robotarm

由机器人辅助的髋臼旋转截骨术为患者带来佳音

上海电气集团股份有限公司中央研究院与上海市第六人民医院联手打造了世界上第一个使用LBR Med进行旋转截骨的机器人系统SpheriObot。其理论与算法, 控制与实现,都可以应用于所有截骨手术,譬如因畸形而进行的骨科截骨,或因股骨、胫骨退行性改变而进行的高位截骨。


先天髋关节发育不良在儿童、青少年及成人中引起疼痛、行走困难、严重畸形甚至进而引发残疾。越来越多的医生倾向于保髋手术而不是人工关节置换,原因在于后者使得患者在余生可能面临多次人工关节翻修的结局。临床上常用的保髋手术是髋臼周围截骨术,由瑞士的Ganz医生改良发明,在髋臼周围进行多边截骨,将髋臼从周围的骨盆中分离出来。通过调整髋臼的角度增加股骨头覆盖率来改善症状。Ganz截骨术的风险在于:一,骨碎片不易重新定向,导致骨盆不稳;二,由于切口暴露量大,可能导致愈合延迟,甚至引起严重的髋臼失调和髋臼坏死。三、截骨面离血管和坐骨神经非常近,操作不当会导致血管和神经被截肢;四、术后骨不愈合及畸形矫正丢失等并发症众多

机器人辅助的新型髋臼周围截骨术

由于Ganz截骨术的手术难度和风险都非常大,目前仅在中国国内的部分骨科医院中,由经验丰富的医生主刀,才能开展。为解决髋臼周围截骨术(Ganz截骨)在临床手术开展中的诸多缺点,上海电气集团股份有限公司中央研究院与上海第六人民医院的研发团队设计了一种新型的髋臼旋转截骨手术机器人(SpheriObot)。SpheriObot机器人由三个部分组成:“Spheri”、“O”和“bot”,分别代表球形、截骨术和机器人

 

SpheriObot的项目团队

该手术机器人以LBR Med为主要组件,并使用了一把特殊的球形摆锯和光学导航定位技术,可将髋臼杯呈球形完全离断。使带软骨面的髋臼,能自由移动到和股骨头合适的匹配位置上。整个截骨过程可形象的认为在“挖冰激凌球”,该截骨方式远离重要神经血管、具有微创、安全、后遗症少,恢复快等优点。

 

特殊球面摆锯

我们在研制髋臼旋转截骨手术机器人的基础上,引入三维CT图像重构技术。通过三维骨骼重建技术,SpheriObot机器人能找到髋臼球体的截骨中心点和理想的工作边界,并通过高定位精度的NDI光学定位器作为系统的技术导航,上位机计算机系统控制机器人工作轨迹。最后在最小厚度只有5毫米的髋臼窝上可以实现球形截骨术

 

LBR Med传感器为外科医生在整个髋臼周围截骨术过程中提供完美的机器人引导助手。

LBR Med 每个轴都安装力矩传感器,可使得医生在拖拽机器人时获得流畅的手感,也完美监控了截骨过程中摆锯所受到的切向力和法向力,医生可直观掌握截骨进展。
SpheriObot机器人最终借助 LBR Med 的高重复定位精度、NDI光学导航、三维 CT 影响重构技术最终手术的旋转精度可高达为1°、定位精度低于1mm。
SpheriObot是世界上第一个用于旋转截骨术的机器人,其理论和算法、控制和实现都可以应用于骨科医生所要求的所有截骨术,比如因畸形导致的矫形性截骨术或者因股胫骨退行性改变所致高位截骨术。

 


髋关节旋转截骨机器人

展望未来,采用机器人辅助髋臼旋转截骨术。

我们在中国生产了第一台球形截骨术手术装置的原型。我们将依托上海电气集团的研发、生产、营销资源,完善和完善系统,通过行业内的各项测试,最终进入市场。

我们希望我们的产品能在世界各地推广,造福世界人民,成为医生的好帮手。

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