脊柱微创手术机器人研究现状
中国脊柱微创手术行业发展背景及市场现状分析
中国脊柱微创手术行业发展背景及市场现状分析老年性骨质疏松症是引起胸腰背痛的主要原因，患者易发生骨折，锥体为最易发生骨折部位。
骨折疏松导致的锥体压缩性骨折临床治疗方案主要包括保守治疗和手术治疗，保守治疗包括卧床休息、药物镇痛、支具外固定等，手术治疗包括微创手术和开放手术（开放手术临床开展较少）。
保守治疗无法纠正脊柱畸形，且患者常伴有较长时间的腰背痛，同时长期卧床又可导致骨质疏松程度加重及褥疮等并发症出现。
手术治疗方案疗效较为明显，疼痛控制较为迅速，特别是微创治疗，在快速控制疼痛的同时，患者能够较快活动，减少卧床导致的骨质疏松加重，提高患者生活质量。
微创治疗方案主要包括PVP手术和PKP手术。
骨质疏松性压缩性骨折各种治疗方案对比数据来源：公开资料整理经皮锥体成形术（PVP）：1984年法国放射医师Galibert首先用经皮锥体穿刺注入骨水泥（PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯）治疗锥体血管瘤获得显著的止痛效果，开创了经皮锥体成形术（percutaneousvertebroplasty,PVP），随后该技术逐渐被用于锥体转移性肿瘤，锥体骨髓瘤及骨质疏松性锥体压缩骨折患者，由于其具有良好疗效及极低的并发症发生率很快获得放射科、骨科及神经外科等相关科室医生认可，成为治疗以上疾病的主要方法。
PVP适应症包括：（1）骨质疏松症锥体压缩骨折；（2）锥体转移瘤；（3）锥体转移瘤；（4）锥体血管瘤。
经皮锥体后凸成形术（PKP）：经皮锥体后凸成形术于2002年首次在国内用于治疗骨质疏松性锥体骨折，该技术与PVP相比，增加球囊扩张步骤，将脊柱压缩部位撑开后，再注入骨水泥，PKP对于椎体高度丢失明显、陈旧性骨折伴假关节形成的患者是更好的选择，PKP可以更好地恢复椎体高度，纠正后凸畸形。
PVP与PKP对比数据来源：公开资料整理目前国内PVP/PKP市场主要厂家包括凯利泰、美敦力、山东冠龙、苏州爱得等，脊柱微创手术需要较长时间学习，临床操作难度较大，医生需要积累操作经验，具有较强黏性，新进入者相对较难被医生采用。
机器人辅助手术治疗脊柱骨折伴脊髓神经损伤的研究进展
机器人辅助手术治疗脊柱骨折伴脊髓神经损伤的研究进展吴博宇，范志海（苏州大学附属第二医院骨外科 江苏 苏州 215000）摘 要脊柱骨折作为骨科常见创伤之一，多由直接或间接外力引起，主要累及脊柱和周围软组织。
脊柱骨折后正常生理结构改变，常导致脊髓神经受损、受压，且由于椎管内含脆弱神经，解剖结构复杂，对于手术精准性要求较高。
机器人手术系统拥有自由度较高的机械臂，术者可利用计算机实时导航跟踪、动态监测进针的精度与安全性，并能提高穿刺及置钉成功率，避免二次骨质破坏，减轻术者工作负荷。
同时，机器人辅助治疗和康复方式在临床治疗中的应用，可为患者提供持续性神经治疗和康复，增加患者肌肉活动性，改善神经损伤情况，有利于患者肢体功能康复。
本研究主要分析机器人辅助手术在脊柱骨折伴脊髓神经损伤中的应用，旨在为脊柱骨折伴脊髓神经损伤治疗提供指导。
关键词脊柱骨折；脊髓损伤；机器人辅助手术中图分类号 R608 R687.3 文献标识码 A 文章编号 2096-7721（2024）02-0194-05 Research progress of robot-assisted surgery in the treatment of spinalfracture with spinal cord injuryWU Boyu, FAN Zhihai(Department of Orthopedic Surgery, the Second Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215000, China) Abstract As a kind of common orthopedic injuries, spinal fracture is mostly caused by direct or indirect external forces, mainly involving the spine and surrounding soft tissues. Normal physiological structure changes after spinal fracture can lead to spinal cord injury and compression. Since the vertebral canal is the vertebral column that stores an integral portion of the central nervous system, its anatomical structure is complex and requires high surgical accuracy during surgery. With the high degree of freedom of robot arm in the robotic surgical system, surgeons can use the real-time tracking system to dynamically monitor the insertion of spinal needle accurately and safely. It could also improve the success rate of puncturing and nail placement, avoid secondary bone destruction, and lighten surgeons’ work load. Meanwhile, the application of robot-assisted surgery and rehabilitation way in clinical practice could provide patients with continuous neurological treatment and rehabilitation, improve patients’ muscle activity and reduce nerve damage, which is conducive to rehabilitation of patients’ limb function. The application of robot-assisted surgery in spinal fracture with spinal cord injury was mainly analyzed in this study, hoping to provide guidance for the treatment of spinal fracture with spinal cord injury.Key words Spinal Fracture; Spinal Cord Injury; Robot-assisted Surgery收稿日期：2023-11-13 录用日期：2024-01-15Received Date: 2023-11-13 Accepted Date: 2024-01-15基金项目：苏州市临床重点病种诊疗技术专项项目（LCZX202205）Foundation Item: Key Clinical Diseases Diagnosis and Treatment Technology Special Project of Suzhou City (LCZX202205)通讯作者：范志海，Email：*****************Corresponding Author: FAN Zhihai, Email: *****************引用格式：吴博宇，范志海. 机器人辅助手术治疗脊柱骨折伴脊髓神经损伤的研究进展[J].机器人外科学杂志（中英文），2024，5（2）：194-198.Citation: WU B Y, FAN Z H. Research progress of robot-assisted surgery in the treatment of spinal fracture with spinal cord injury[J]. Chinese Journal of Robotic Surgery, 2024, 5(2): 194-198.195随着现代交通和建筑行业的发展，脊柱骨折发生率越来越高，部分患者伴有脊髓神经损伤，易造成剧烈疼痛[1]。
我国外科手术机器人研究应用现状与思考
综述
我国外科手术机器人的研究应用现状可归纳为以下几个方面： 优点： 1、减少医疗差错：外科手术机器人可以精确执行医生的指令，提高手术的 精确性和稳定性，从而减少医疗差错。
2、提高手术效率：外科手术机器人可以持续进行手术操作，提高手术效率， 缩短患者等待时间。
3、避免交叉感染：外科手术机器人采用严格的消毒和隔离措施，可以避免 交叉感染。
3、缺乏规范化的应用标准：我 国尚缺乏规范化的外科手术机器 人应用标准
1、技术发展：随着技术的不断发展，我国外科手术机器人的性能和功能将 得到进一步提升。
2、市场需求：随着民众对高质量医疗保健的需求不断增加，外科手术机器 人的应用将更加普及。
3、政策支持：我国政府已经将医疗机器人列为战略性新兴产业之一，将提 供更多的政策支持和资金投入。
五、结论
总之，外科手术机器人的发展及其应用在现代医疗领域中具有重要的意义。 它不仅可以提高手术的精准度和效率，降低术后并发症的发生率，还可以改善医 生的工作环境，减少医生的疲劳程度。未来，随着技术的不断进步和应用范围的 扩大，外科手术机器人将在医疗领域发挥更加重要的作用。它也将为医疗行业带 来革命性的变革，为患者提供更加安全、高效、舒适的医疗服务。
2、微创手术：通过外科手术机器人，医生可以更精确地进行微创手术，减 少患者的痛苦和恢复时间。
3、操作稳定：外科手术机器人能够保持稳定的操作状态，即使在复杂的环 境下也能够保持精准和稳定。
4、减少医生疲劳：通过远程操控，医生可以在舒适的手术室内进行手术操 作，减少因长时间站立带来的疲劳。
三、外科手术机器人的应用领域
我国外科手术机器人研究应用 现状与思考
01 引言
03 参考内容
目录
02 综述
脊柱手术机器人研究进展及趋势分析
.综述.脊柱手术机器人研究进展及趋势分析刘文勇胡蕊燕王再跃张津铭刘亚军法国格勒诺布尔医学院（Faculte de Medecine de Grenoble）于1992年开展了第1例机器人辅助脊柱临床手术m。
自此以后，脊柱手术机器人技术快速发展，先后出现了多种原型系统或产品,并开展了广泛的临床应用。
现总结脊柱手术机器人的临床功能特点，分析其发展过程与技术进展,并探讨其发展趋势。
一、脊柱手术机器人的临床功能脊柱手术机器人具有高精准度、高稳定性和自动化、智能化等特点，在临床上主要有两类功能:导航定位和灵巧操作。
1.机器人的导航定位功能:导航定位是发展最早、应用最广泛的机器人辅助临床功能,多以经皮椎弓根钉植入等手术为适应证，用于追踪和定位手术过程中的末端手术器械⑵O在功能实现上，导航定位过程主要分为两个阶段:路径规划和路径定位。
第一阶段，医生在软件界面上规划出手术路径。
这里的手术路径多为直线型，所用图像既可以是CT、MRI等术前图像，也可以是“C”型臂X线透视、“0”型臂或三维“C”型CT、超声等术中图像。
第二阶段,机器人自动地将导向套筒等末端手术器械移动到设定的路径上，并稳定住路径的位姿（位置和姿态）［3］o影响导航定位效果的因素,除了机器人自身的运动精度和稳定性之外，最主要的是手术配准的精度,也就是手术过程中涉及的图像坐标系、机器人坐标系与患者坐标系之间的空间配准性能。
手术路径的规划是在图像坐标系;机器人的动作指令是在机器人坐标系。
只有将两者统一在患者坐标系下,机器人才能够在患者身上准确地实现手术路径。
从手术安全性的角度分析,此类机器人的设计还需要考虑到术中可能存在的不确定因素和动态因素的影响⑷。
不确定因素主要包括患者突然移位、机器人动作出现偏差等。
普遍性的做法是,在患者、机器人以及术中成像设备上安装跟踪标记，借助红外线、电磁、可见光等跟踪器，进行实时同步跟踪，从而形成机器人动作的闭环控制,实现动作误差的D0I：10.19548/j.2096-269x.2020.03.013基金项目:北京市自然科学基金项目（1912056；Z170001）作者单位：100083北京航空航天大学生物与医学工程学院生物医学工程高精尖创新中心（刘文勇、胡蕊燕、王再跃、张津铭）；100035北京积水潭医院脊柱外科骨科机器人技术北京市重点实验室（刘亚军）通信作者：刘亚军,E-mail：drliuyajun@ 即时修正⑸。
脊柱微创手术机器人系统遥控型及关键技术
适用于各种脊柱微创手术，如腰 椎间盘突出、颈椎病等疾病的手 术治疗。
03
遥控型系统的关键技术
遥控装置的设计与实现
遥控装置的机械设计
基于人机交互和操作便利性，设计适用于手术室环境的遥控装置 ，包括手柄、按钮、显示屏等部件。
遥控装置的硬件实现
选择适合手术室环境的硬件设备，如传感器、电机、电路等，以实 现遥控装置的基本功能。
实验设备
遥控型脊柱微创手术机器人系统 、模拟手术环境、测试器械、图
像处理设备等。
实验方法
将机器人系统安装于模拟手术环 境中，医生通过遥控操作系统进 行模拟手术，记录实验过程并收
集数据。
实验结果展示与数据分析
01
定位精度
通过图像处理设备获取手术器械的位置信息，经过数据处理得到定位精
度数据。分析结果表明，该系统的定位精度较高，能够满足实际手术需
系统组成
主要包括机械臂、传感器、控制器和医生操作界面等部分。
工作原理
医生通过操作界面输入指令，控制器接收指令后，驱动机械 臂运动，同时传感器监测手术区域的状态，将信息反馈给控 制器和医生操作界面，实现手术过程中的精准控制和稳定操 作。
遥控型系统的优势和应用范围
优势
遥控型系统能够实现远距离操作 ，提高手术的安全性和效率，同 时减少医生的疲劳程度。
02
脊柱微创手术机器人系统概述
定义和特点
定义
脊柱微创手术机器人系统是一种辅助 医生进行微创手术的医疗设备，它通 过机械臂和传感器等设备，实现手术 过程中的精准操作和稳定控制。
特点
具有高精度、高稳定性和操作简便等 优点，能够提高手术效率和安全性， 减少医生的操作难度和疲劳程度。
系统组成和工作原理
脊柱增强现实手术的研究新进展
脊柱增强现实手术的研究新进展摘要增强现实（AR）技术在脊柱手术中的应用取得了显著进展，提升了手术的精度和安全性，减少了辐射暴露，并改进了手术流程和培训效果。
本文综述了近年来AR技术在脊柱手术中的应用，重点讨论其在提高手术导航精度和安全性、减少辐射暴露、改进手术流程和时间、提升手术培训与教育以及改进复杂手术操作中的作用。
特别是在微创脊柱手术中，AR技术通过多种手术入路的应用，进一步提高了手术的精度和安全性，减少了手术时间和辐射暴露，改进了手术培训和流程。
随着技术的不断发展，AR技术在脊柱手术中的应用前景广阔，将进一步提高患者的治疗效果和生活质量。
提高手术导航精度和安全性增强现实技术在脊柱手术中最显著的优势之一是能够显著提高手术导航的精度和安全性。
AR技术可以将患者的解剖结构直接投影到外科医生的手术视野中，减少了医生从手术场景转移到远程导航屏幕的注意力转移和视线中断问题。
研究表明，AR技术在脊柱手术中的应用减少了手术误差，提高了手术的整体精度。
例如，在一项研究中，AR技术显著提高了手术精度，平均注册误差仅为0.87毫米。
此外，其他研究也表明，AR、VR和MR技术在脊柱手术中的应用不仅提高了手术精度，还改善了患者的症状，螺钉定位的最高并发症率为6.1%。
减少辐射暴露减少手术过程中的辐射暴露是增强现实技术在脊柱手术中另一个重要应用。
传统的脊柱手术通常依赖于术中成像技术，如计算机断层扫描（CT），这会导致患者和医务人员暴露于高剂量的辐射中。
AR技术结合低剂量的术中计算机断层扫描（iCT），显著减少了术中辐射暴露。
一项研究发现，使用AR技术后，颈椎手术的辐射剂量减少至0.35-0.98 mSv。
此外，其他研究表明，AR导航系统在脊柱手术中的应用显示出优越的工作流程和不逊色于传统导航技术的精度，同时显著减少了辐射暴露。
这种技术的应用不仅保护了患者的健康，还减少了医务人员的辐射风险。
改进手术流程和时间AR技术在脊柱手术中的应用还显著改进了手术流程和时间。
骨科机器人的研究新进展
骨科机器人的研究新进展摘要近年来，骨科机器人技术在外科手术中的应用取得了显著的进展，提升了手术的精度和效果，推动了个性化医疗的发展。
本文综述了近年来骨科机器人技术的最新研究进展，重点探讨其在关节置换、脊柱手术、创伤手术、韧带重建、微创手术以及手部和肩部手术中的应用。
此外，本文详细介绍了骨科机器人的工作原理、生物信息学与实验研究的结合，并探讨了其未来发展前景。
尽管面临成本和培训的挑战，随着人工智能、深度学习和增强现实等技术的发展，骨科机器人技术有望在未来取得更大的突破，为临床应用提供更好的解决方案。
引言骨科机器人技术的出现和发展极大地改变了传统的外科手术模式。
凭借其高精度、高稳定性和可重复性，骨科机器人为外科医生提供了强有力的技术支持，提升了手术的精度和安全性。
近年来，随着人工智能、深度学习和增强现实等技术的迅猛发展，骨科机器人在各种手术中的应用逐渐普及，极大地推动了个性化医疗的发展。
本文将详细综述骨科机器人技术在各类手术中的最新应用进展，探讨其工作原理、生物信息学与实验研究的结合，并展望其未来发展前景。
骨科机器人研究进展在关节置换手术中，骨科机器人技术的应用已相当广泛。
机器人系统如Mako和ROBODOC通过精确准备骨表面和放置假体，提高了手术的准确性和重复性。
这些系统依靠高精度的导航技术和实时图像引导，使外科医生能够在手术过程中进行精确的骨骼处理和植入物放置。
在脊柱手术中，机器人辅助手术技术主要应用于脊柱融合和矫正手术。
例如，Mazor Robotics的SpineAssist系统用于精确定位和固定脊柱植入物，减少手术时间和并发症。
这些机器人系统依靠图像引导和导航技术，确保植入物的位置和角度的精确性，从而减少手术的创伤和恢复时间。
机器人系统在骨折固定手术中的应用日益广泛。
通过远程操控钻孔导向器，手术的精度和安全性得到了显著提升，减少了X射线暴露的风险。
这些系统能够提供精确的骨折复位和固定方案，减少了手术的复杂性和风险。
5大脊柱微创手术的最新研究进展！
5大脊柱微创手术的最新研究进展！近20年来，一些脊柱微创技术如雨后春笋，遍地开花，这与内镜、经皮穿刺技术和脊柱植入材料及装备的发展密不可分。
脊柱微创外科（minimally invasive spine surgery，MISS）的目标就是提高临床效果、较少并发症及住院时间、并使患者早日康复锻炼回归到正常生活。
与开放手术相比，脊柱微创手术有非常多的优点，比如更少的软组织损伤、更少的失血量、更少的术后疼痛、更小的手术切口、更快速的康复、更少的住院时间和更少的并发症。
但脊柱微创手术的一些缺点也应该被关注，比如理解脊柱三维解剖比较困难、在一个局限的区域内操作器械比较困难。
还有就是增加患者的经济负担、医生更多的放射暴露和较长的学习曲线。
本综述目的是探讨脊柱微创外科治疗脊柱退行性疾病和脊柱畸形的相关技术。
1椎间盘切除术在美国，腰椎间盘突出症的发生率是仅次于上呼吸道感染的，居于第二位。
过去的十年，脊柱微创外科技术被广泛的用于治疗颈腰椎间盘突出症。
与显微镜下椎间盘切除术相比，微创椎间盘切除技术具有更少的外科创伤和更好的术后效果等优点。
文献报道，内窥镜下髓核摘除术（micro endoscopic discectomy，MED）取得了良好的效果。
而另一个比较成功的治疗椎间盘突出的技术是经皮内镜下椎间盘切除术（percutaneous endoscopic microdiscectomytechnique），即俗说的椎间孔镜技术。
更值得一提的是，在一些微创椎间盘摘除手术过程中，病人是保持清醒的，可完全摘除突出的间盘，保证术后良好的效果。
在最近发表的一个包括16项RCT研究的Meta分析，通过比较标准的椎间盘切除术和微创下椎间盘切除术治疗腰椎间盘突出症，结果发现微创治疗组可能有更高的复发率和手术时间。
另一方面，微创治疗组具有更小的手术切口和更短的住院时间。
据报道，另一个重要的发现是，脊柱微创技术治疗椎间盘突出具有更少的失血量，且放射暴露和花费与传统椎间盘切除术相比，无统计学意义。