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。
(开展中国第一例机器人长骨远端髓内针固定手术的机器人)
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