机器人辅助增强现实 (AR) 导向的外科导航,用于周围骨切除术
Haoyan Ding1, Wenyuan Sun1, Guoyan Zheng1
1Institute of Medical Robotics, School of Biomedical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 27, 2024
概括
这项研究引入了一个机器人辅助的增强现实 (AR) 导航系统,以改善关节骨切除术 (PAO) 治疗关节发育不良. 该系统通过在手术过程中提供虚拟指导和约束来提高外科准确性和安全性.
科学领域:
- 整形外科手术 整形外科手术
- 机器人在医学中的机器人
- 医学成像和导航技术
背景情况:
- 部发育性形 (DDH) 需要进行手术治疗,通常是通过围骨干切除术 (PAO).
- 由于复杂的部解剖学和有限的外科视野 (FoV),PAO手术存在挑战.
- 现有的导航方法可能缺乏精度或需要外科医生转移他们的视觉注意力.
研究的目的:
- 开发和评估一个机器人辅助的,增强现实 (AR) 引导的外科导航系统,用于周围骨切除术 (PAO).
- 通过提供精确的视觉反和虚拟约束来提高PAO的外科准确性和安全性.
- 为了解决传统的PAO手术在解剖复杂性和有限的FoV方面的局限性.
主要方法:
- 开发了一个机器人辅助系统,集成了机器人臂,光学跟踪器和微软HoloLens 2耳机.
- 基于光学标记器的AR注册方法用于准确地将虚拟模型叠加到物理解剖学上.
- 该系统自动将骨与术前计划骨切除平面对齐,提供虚拟约束和AR视觉反.
主要成果:
- 该AR登记方法实现了1.96±0.43mm的平均绝对距离误差 (mADE).
- 机器人系统表现出高精度,平均中心转换误差为0.96 ± 0.23毫米,平均角度偏差为3.77 ± 0.85°.
- 实验结果验证了该系统在AR登记和骨切除术执行方面的准确性.
结论:
- 开发的机器人辅助的AR导航系统显著提高了围骨架骨切除术 (PAO) 的准确性和安全性.
- 该系统有效地克服了与关节解剖学和有限的外科视野相关的挑战.
- 这项技术为部发育性形 (DDH) 的手术治疗提供了有前途的进展.
