无框架立体定向机器人引导的颈椎弓根螺钉植入的实验研究

摘要

目的: 本研究探讨基于虚拟现实可视化技术的无框架立体定向机器人(ComputerandRobotAssistedSurgery,CRAS-2型)引导颈椎弓根螺钉植入的可行性.rn 方法: 3例成人颅-颈椎标本(保留完整颅颈交界、C1～C6骨性和软组织结构),以不同单一椎体作为独立目标分别进行0.75mm的薄层扫描,单个椎体所有结构要扫描完整,不同的椎体图像序列分组在手术规划工作站进行三维重建.然后对标本的颅颈和上位颈椎切开暴露,以完全暴露同一椎体表面突出的、细小的、唯一的(CT上能清楚显示的)骨性标志为准；在目标椎体的薄层CT扫描图像上,选择突出的、容易在标本上识别的骨性标志作为空间位置注册点,注册点的选择需要选择在同一个椎体上的骨性结构,而且注册点不能位于同一平面,要相互交错,形成一定空间构型,然后在标本同一椎体上找到相对应的点,用5个自由度的CRAS-2型无框架立体定向机械臂进行靶点的注册,保证系统误差在1mm以下.将目标椎弓根和侧块作为一个容积块对待,在每一个断层平面上对其进行轮廓的逐层标记,在椎弓根的勾画中严格避开椎动脉和脊髓,绝对以骨性成分为勾画对象.在计算机软件的辅助下进行椎弓根的三维容积重建,确定钉头预达点为靶点后,将可能的路径显示在重建的三维模型上,并在容积块内调整选择合适的路径.机器人将手术空间中实物结构坐标映射变换到图像空间中去；探针的位姿会实时地显示在图像空间；调整导引针图像的路径与预先设计的轨迹重合时锁定机械臂；在机械臂末端的操作把持平台上,导引插入导向钢针,最后CT复查验证导向植入螺钉的准确性.rn 结果: 无框架立体定向机器人辅助椎弓根螺钉植入25枚(部分标本因为下颈椎缺失,未行椎弓根钢钉植入),25个椎弓根置钉中,钢钉完全与规划路径吻合,准确率达到100%.rn 结论: 无框架立体定向机器人引导的颈椎弓根螺钉植入具有精确度高、操作简便,图像引导直观清晰、经济使用等特点,有十分广阔的应用前景.