Respiratory motion-induced vertebral movements can adversely impact intraoperative spine surgery, resulting in inaccurate positional information of the target region and unexpected damage during the operation. In this paper, we propose a novel deep learning architecture for respiratory motion prediction, which can adapt to different patients. The proposed method utilizes an LSTM-AE with attention mechanism network that can be trained using few-shot datasets during operation. To ensure real-time performance, a dimension reduction method based on the respiration-induced physical movement of spine vertebral bodies is introduced. The experiment collected data from prone-positioned patients under general anaesthesia to validate the prediction accuracy and time efficiency of the LSTM-AE-based motion prediction method. The experimental results demonstrate that the presented method (RMSE: 4.39%) outperforms other methods in terms of accuracy within a learning time of 2 min. The maximum predictive errors under the latency of 333 ms with respect to the x, y, and z axes of the optical camera system were 0.13, 0.07, and 0.10 mm, respectively, within a motion range of 2 mm.
目的 研究中国骨科手术机器人发展现状,并对未来进行展望。方法 本研究从中国骨科手术机器人的发展入手,回顾20余年的发展历史,根据骨科手术机器人在脊柱、关节、创伤等不同骨科领域的应用,介绍发展现状,并根据骨科医疗对手术机器人的需求及行业发展特点及对未来进行展望。结果 骨科手术机器人作为新型高端医疗设备,可以协助医生准确、安全的完成手术。未来要继续提升骨科手术机器人的自动化程度,实现从功能辅助到相对自主,从而进一步提高临床应用效果。结论 骨科手术机器人可以超越医生的部分手术技能,实现良好的临床应用效果,未来将是医生和机器人深度合作解决患者疾患的新时代。
退行性腰椎椎间盘疾病引起的腰痛(椎间盘源性腰痛)主要有非手术治疗或者责任节段椎间融合治疗两种方式[1].但融合术后的假关节形成、邻近节段退变加剧等问题促使包括腰椎人工椎间盘置换术(TDR)在内的非融合手术技术迅速发展并成为腰椎融合术的备用选择[2、3].相对椎间融合技术,腰椎人工椎间盘置换术在缓解症状的同时具有能够保留治疗节段活动度、降低邻近节段退变发生率、恢复椎间高度、减轻小关节面应力的优势,允许患者自我调节腰椎平衡[4-5].但由于早期假体设计、尺寸选择,适应证把握不佳导致腰椎人工椎间盘早期临床效果不理想,并发症较多,使其发展并不顺利[6、7].随着腰椎人工椎间盘置换术中长期临床结果的发表,适应证、禁忌证的进一步明确,以及手术技术的发展,国外多篇研究认为可以重新考虑将腰椎人工椎间盘置换术纳入常规临床治疗[8-10].笔者就腰椎人工椎间盘置换术发展及最新研究进展综述如下.
目的 探讨骨科机器人辅助技术在颈前路齿状突螺钉内固定手术中的安全性. 方法 2017年11月~2018年8月对9例Ⅱ型齿状突骨折全麻下行齿状突骨折复位,术中三维CT扫描,齿状突螺钉路径规划,骨科机器人引导齿状突螺钉导针植入,齿状突空心螺钉固定. 结果 平均手术时间178.3 min(120~240 min),平均术中估计出血量36.7 ml(20~50ml),术后平均住院时间4.3 d(3~5 d).共置入齿状突螺钉10枚,根据Neo评级量表,10枚螺钉均为0级.所有患者均未发生围手术期并发症.术后3个月随访,所有患者骨折愈合情况良好,无明显骨折不愈合或硬化带形成.Smiley-Webster量表7例优,2例良. 结论 骨科机器人辅助颈椎前路齿状突螺钉内固定术安全、有效,可以作为Ⅱ型齿状突骨折的手术方法.
目的 探讨改良X线诊断骨质疏松性椎体压缩骨折的效能.方法 回顾分析2013年1月至2015年6月于北京积水潭医院脊柱外科确诊的406例骨质疏松性椎体压缩骨折患者的病历资料.以骨折椎体作为病例组,以未骨折椎体作为对照组.首先测量侧位X线片上椎体的形变程度,计算传统诊断方法的诊断效能;随后测量正位X线片上椎体的形变程度,绘制椎体形变程度与骨折之间的ROC曲线,提出改良X线诊断方法,计算其诊断效能,并与传统诊断方法比较.结果 406例骨折患者以胸腰段椎体骨折为主(83.00%).传统诊断方法的灵敏度为56.65%(胸腰段56.68%),特异度为96.39%(胸腰段93.87%),约登指数为0.5304(胸腰段0.5054).改良X线诊断方法的灵敏度为71.67%(胸腰段81.90%),特异度为79.06%(胸腰段75.17%),约登指数为0.5074(胸腰段0.5707).改良X线诊断方法的灵敏度高于传统诊断方法(P<0.001).结论 改良X线诊断方法能有效提高诊断的灵敏度,能够更好地帮助临床医生对骨质疏松性椎体压缩骨折进行初步诊断,特别是提高了对胸腰段椎体压缩骨折的诊断效能.