骨科手术发展的方向

预制型假体
• 只有数种规格 • 假体 - 骨接触面小 • 松动率高
关节毁损重建
严重先天性畸形 严重创伤 肿瘤 — 预制型假体难以解决
个体化假体
难点
量体裁衣？
• 量体
• 裁衣 三维 内腔 精确设计 不能试穿
个体化假体
• 时间
• 价格 • 可操作性
难点
四大要素
• 测量，三维造形
• 设计与制作，计算机化 • 时间 • 价格 —— 可操作性（加工，手术）
手术
随访与功能评定
康复
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建
CT扫描与三维重建
医工讨论 概念设计
快速原型制作
计算机初始设计
铝制假体
计算机辅助设计（CAD）与手术模拟
体外模拟安装
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（CAM）
手术
随访与功能评定
康复
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建 医工讨论 概念设计
骨科手术发展 的方向
影响骨科手术发展的因素
健康、美学的要求
医学模式的转变
生物-医学模式 社会-心理-医学模式
理学、工学的迅猛发展
电子学、光学、材料学、计算机学、工程学
改变了骨科手术发展的方向
骨科手术发展的方向
微创化 个体化 智能化（可视化/数字化） ……
骨科手术微创化
骨科发展的必然趋势
微创手术
马鞍型人工关节 人工半骨盆+全髋置换
骨盆肿瘤
髋臼不能保留
马鞍型人工关节 人工半骨盆+全髋置换
可提供360o活动的肩假体
肩肿瘤假体
未来
建立解剖数据与设计数据库
假体设计方案库
实现对每位患者的量体裁衣
骨科手术发展的方向
微创化 个体化 智能化（可视化/数字化） ……
计算机辅助手术(CAS)系统
实现定制假体的可操作性
精确 可“试安装” 快速设计与加工 合理价格
优先区订制
预制区
一般为假体的 活动部分
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建 医工讨论 概念设计 快速原型制作
计算机初始设计
铝制假体
计算机辅助设计（CAD）与手术模拟
体外模拟安装
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（CAM）
谢谢！
骨折手术微创化
脊柱手术微创化 关节手术微创化
骨折微创理念的形成
简单外固定（早期） 解剖复位、坚强内固定（上世纪中叶） 生物学固定（现在）
生物学固定(BO)理论
核心—保护血供
闭合复位、间接复位 不要求以牺牲血供为代价的精确复位 不要求固定物与骨之间的紧密接触
BO理论
微创内固定技术
间接或闭合复位技术 经皮插入技术 关节镜辅助技术 内固定支架技术
使骨科手术的智能化得以
初步实现
传统的外科手术
Cut, then see
See, then cut
X-ray
CT
MRI
See，then guided to cut
CAS的基本类型
主动系统 被动系统 半主动系统
主动系统
可自动完成某些手术步骤
如：前交叉韧带重建时钻孔
髋置换时股骨扩髓 计划工作站 机器人控制单元
示踪器
监视
手术
半主动系统
正处于实验研究阶段 属第二代医用机器人系统 允许医师在安全范围内 随意移动手术工具
机器人的 精确性 人手的 灵活性
CAS的内涵与意义
远远超出“手术”范围
术中导航 术前计划和手术模拟 手术决策培训与技巧训练 医-患交流 信息网络与资料库的建立 内植物设计与生产
CAS的内涵与意义
使一些依靠资深医师经验
才能完成的高难度手术 更易被青年医师与中小型医院应用 但在应用前和应用中必须认真
领会和积累经验
－CAS可以扩展但不能替代手术医师的智慧
CAS的发展远景
立体定向手术
机器人手术 异地遥控手术
远程监护
面对骨科手术的迅速发展
所有不同年资的医师都将面临
再学习、掌握新知识和新技术 的挑战
新技术 出现
发展
新理论 朦胧
清晰
脊柱手术微创化
经皮穿刺技术 内窥镜技术
关节手术微创化
关节镜术
关节置换术
关节镜下前交叉韧带重建术
关节内的绝大部分组织或病变皆可通过关节镜观察或治疗
关节置换微创化
切口小
不横断重要肌肉、肌腱或韧带 借助特殊器械 术者经验丰富
手术过程
A
B
C
D
目的
减少周围组织创伤 缓解术后疼痛
Minimal Exposure
关节镜
关节镜
创伤小 不开放关节 固定可靠
内固定支架技术
外固定支架原理
低弹性模量材料
保护接骨板下血供
（PC-Fix、LISS、LCP……）
脊柱微创理念的形成
药物融核 药物 射频、激光 穿刺针 镜像器械 椎间盘镜
骨水泥
经皮椎体成形术
胸腔镜、腹腔镜
内窥镜
脊柱微创理念
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（ CAM） 计算机辅助加工（ CAM ）
手术
随访与功能评定
康复
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建 医工讨论 概念设计
快速原型制作
计算机初始设计
铝制假体
计算机辅助设计（CAD）与手术模拟
体外模拟安装
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（CAM）
Image-free system
被动系统的步骤
术前计划
术前影像或定位信息采集
术中注册
手术部位空间注册 影像信息注册 手术器械注册
C A
B
示踪来自百度文库
展示手术器械在体内相对位置、 空间走向及运动轨迹
核心技术－空间定位技术
超声定位法
电碎定位法 光学定位法－目前使用最广泛、精
度最高的方法
示踪器的安放与确认
主动系统
机器人以特制夹具固定于手术部位 在医师监视下完成指定任务
被动系统
可实时反映手术工具在体内
的空间运动轨迹 手术操作靠医师完成
被动系统
基于CT或MRI的系统 CT or MRI based System 基于荧光透视的系统
CT free, Fluoro-based system
基于运动学或解剖学标志的非影像学系统
螺钉路径与长度测量
结果螺钉长度合适、方向准确
股骨颈骨折的导航手术
锁钉安放
椎弓根钉安置
撬拨复位
导航下行关节置换
术前规划
手术计划
- 医学影像的
处理 - 手术模拟
三维重建 计算机规划 传 统 失败率1-5%
导航下行关节置换
手术导航
- 术中获取影像
靶点确定
术中 配准
- 手术方向、位置、范 围的精确引导
手术 术 手
随访与功能评定 随访与功能评定
康复
一、严重畸形
髋臼 小、浅、变形
先天性 骨折与中心脱位 关节疾病后遗畸形
小臼杯
定制假体 骨移植重建
一、严重畸形
股骨
狭、宽、成角
先天性 骨折 截骨术后
对 策
定制型假体 再截骨 Sloof 髓腔重建
二、巨大骨缺损
骨溶解 — 翻修病例 创伤 骨病后遗症
快速原型制作
计算机初始设计
铝制假体
计算机辅助设计（CAD ）与手术模拟 计算机辅助设计 (CAD) 与手术模拟
体外模拟安装
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（CAM）
手术
随访与功能评定
康复
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建
医工讨论 概念设计
快速原型制作 快速原形制作
计算机初始设计
三、肿瘤假体
保肢治疗
综合治疗 定制假体
重建目的
恢复肢体长度和轴线 重建负重功能 重建活动功能
股骨上段肿瘤
股骨 + 全髋置换 重视髋外展肌止点 重建
膝肿瘤假体
可延长膝肿瘤假体
胫骨近段肿瘤
胫骨上段+全膝（半制 约式）置换 髌韧带止点重建
UPPER TIBIA
骨盆肿瘤
髋臼不能保留
手术越来越简单
创伤越来越小
治疗效果越来越好
微创 = 小切口 微创 = 美容
微创是一种新理念
减少治疗带来的进一步创伤 减少体内生物环境的进一步破坏
以最小的代价换取最佳的治疗效果
微创手术的特点
经皮或经内窥镜
介入技术 “刀”的变革 激光刀、咖玛刀、细胞刀、射频 …… 对特殊器械与特殊技术的高度依赖
骨科手术微创化
缩短住院时间
加速术后康复 改善局部外观
微创置换术式是 优是劣尚无定论， 但微创置换概念 的提出为我们将 来的工作指明了 目标
骨科手术微创化
目前看 已是大势所趋 已取得巨大的进步 从发展的角度看
还有很长的路要走
骨科手术发展的方向
微创化 个体化 智能化（可视化/数字化） ……
人工关节广泛应用
20世纪骨科技术发展的重大成就之一 治疗关节伤病、重建关节功能的主要 手段
铝制假体 铝制假体
计算机辅助设计（CAD）与手术模拟
体外模拟安装 体外模拟安装
医工讨论，最终设计
假体/器械的计算机辅助加工（CAM）
手术
随访与功能评定
康复
形成个体化设计-生产流程
CT 扫描及三维图像重建 医工讨论 概念设计
快速原型制作
计算机初始设计
铝制假体
计算机辅助设计（CAD）与手术模拟
体外模拟安装