093立体定向技术发展趋势.pptx

最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能在 手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行去 完成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一些 特别设计的计算机软件能够将图像重建，并且将机 器人与计算机工作站相连，由机器人去完成计算机 工作站预先设计好的手术程序。
具体来说：就是利用计算机对大量数据信息的高 速处理和控制能力，对CT、MRI等图信息进行多维 重建，为外科医师提供给手术时了解病变部位、手 术径路和肿瘤切除范围等进行手术模拟、手术导航、 手术定位、制定手术计划，使手术方案客观、准确、 直观在显示屏上实时显象。
VR 技 术 的 核 心 ： 通 过 头 带 式 显 示 屏 （ head mounted disp lais, HMDS）的设备，触觉反馈 感，使人产生视、听、触模拟的感觉，在计算机工 作站中形成动态化，虚拟的内环境。医师在虚拟环 境中，通过提供给医师的立体图象装置，把医师带 到一个可视、听、触虚拟的病灶（如肿瘤）空间去， 从各个方向检查肿瘤，模拟手术过程，达到最小损 伤组织的真正“微创”境地一种预先演习。
1986年Robert又创造了无框架立体定向 系统——又称神经外科导航系统。目前又出 现功能性磁共振(fMRI),术中磁共振(iMRI), 术中CT(iCT)与神经外科导航技术，极大地 丰富了神经外科技术手段。
到了21世纪,神经外科进展不再是单纯停留在切 除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。 21世纪传统神经外科将是立体定向和功能性神经 外科微创时代。 21世纪立体定向和功能性神经外 科发展方向是什么呢？
脑立体定向技术发展和趋势
安徽省立医院神经外科 安徽省立体定向神经外科研究所
汪业汉
开展立体定向和功能性神经外科工作 是Horsley和Clarke(1908年)，真正用 于临床是1947年Spiegel和Wycis。随 CT、MRI、DSA、PET等影像发展，特 别是与计算机结合，衍生出立体定向放 射外科。
我们正期待着，VR技术将进入到真正的实时时代 （really real in the coming yeas），把形态和功 能两方面结合起来，成为更加逼真的虚拟人，对医 学研究，诊断和治疗作出更大贡献。
三、机器人辅助神经外科手术
医用机器人系统由辅助规划导航系统和辅助操作 子系统组成。医生在外科手术前就可以得到三方面 的了解,即对病人手术部位及邻近区域的解剖结构有 一个明确的认识，可进行手术规划，手术路径设想 等;进行手术的仿真操作;了解手术器械在病变组织中 位置和周边的组织信息。
目 前 Neuro-navigation， 不 论 Brain－
LAB神经外科导航系统，stryker导航系统、 stealth station treon导航系统，均具有一 定智能功能，神经外科手术计划系统， Talairach 和schatenbrand图谱，大脑功 能多种图像融合功能和有框架立体定向手术 计划系统，可在颅内作任意导航。
VR技术的基础——计算机融合技术和导航技术。 “融合”是计算机将CT、MRI、DSA等图像配准融 合为一体，还可将立体定向显微镜，轨迹监视等得 以一个计算机图像。“导航”是手术之前把带有标 记物，标定在病人的CT或MRI图像上，并输入到计 算机工作站，根据这些资料进行多维重建，手术时 进行配准，使术前扫描图像和手术实时相结合并融 为一体，根据导航系统进行手术。
1979年Brown又提出了定向仪与CT相匹配，不 久定向仪与MRI、DSA、PET结合相继有了报道；
1986年Robert介绍了无框架立体定向导航系统。
目前神经外科导航系统发展很快，已经有多种类型， 如声波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、电 磁数字化仪。
随着无框架导航系统 临床应用，发现术中脑 脊液丢失，病灶组织切 除以及脑肿胀等因素可 产生目标移位。因而， 又出现了术中实时扫描 影像导航手术或功能性 影像导航手术( iMRI fMRI iCT导航技术，来 弥补术中目标移位)。
在医学中，虚拟现实最主要的当然就是虚拟人体。 所谓虚拟人体就是要利用各种技术手段来重现一个 人的各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。
目前虚拟现实技术分为三种：①简单型VR （simplified VR）。② 加 强 型 VR （Augmented VR）。③ 智 能 型 VR （Immersive VR）。
无框架立体定向技术 （ 神经外科导航系统 ）， 他已走出神经外科向其他学科渗透，目前已有了 五官科导航系统，脊柱外科导航系统，不久将扩 大到全身各个部位和器官,应用这种技术方法定位 和治疗。
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骨科手术导航系统 耳鼻喉科—头颈外科手术影像导航系统
二、虚拟现实技术（VR）在立体定向神经外科中 应用
虚拟的意思是“事实上不存在的，但在效果上和 功能上是与其存在物体相同的”; 现实是指客观存在 的环境或物体。虚拟现实技术不仅仅是计算机技术， 也可能包含多项其他领域的技术，通过模拟技术实现 人的各种感官，如同在实际环境中相同或类似的感觉。 这项技术称为虚拟现实技术（Virtual Reality VR）。
一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统
15世纪末，Leonando da Vinci就提出了立体定向 术的构思；
1873年Dittmen介绍了立体定向术原理和动物实验；
1889年Zernov制造了极坐标形式定向仪；
1906年～1908年Clarke＆Horsley设计出三维坐 标 定向系统。
1947年Spiegel＆Wycis报道了立体定向技术临 床应用，并取得了成功。
目前虚拟现实技术在神经外科手术中的应用，还 存在很多缺点：①被模拟的对象均为静止的，不能 模拟脑搏动，血管搏动，脑脊液流动。②不能再生 组织和生物化学特性；不同组织之间的界面，组织 的质感、光泽和纹理，组织的弹性，牵拉变形达不 到；切断血管后无搏动性血液流出等。③部分虚拟 现实系统虽然增加了感觉反馈系统，但操作不灵敏。 ④图象的组织分辨力有待改善。⑤人工智能的应用 不够广泛。