一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)具有傳統(tǒng)手術(shù)培訓(xùn)方法不能比擬的優(yōu)勢(shì)，越來越成為手術(shù)培訓(xùn)研究的熱點(diǎn)。視覺、力觸覺、聽覺等感官的模擬是虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)成敗的關(guān)鍵。真實(shí)的沿手術(shù)路徑的組織切割力測(cè)量是虛擬手術(shù)力觸覺反饋逼真模擬的重要保證。
[0003]在虛擬手術(shù)培訓(xùn)中，實(shí)現(xiàn)逼真的模擬術(shù)者手上的組織切割的感覺(觸覺反饋)是十分重要的。目前的方法主要包括以下三種:(1)臨床醫(yī)生主觀地為切割不同組織的切割力賦值；(2)切割動(dòng)物皮質(zhì)骨(牛骨、豬骨、小鼠骨等)或福爾馬林浸泡過的尸體骨塊，采集切割力；(3)將微型傳感器連接到手術(shù)器械上，在外科醫(yī)生手術(shù)過程中直接測(cè)量出切割力。
[0004]方法一不能客觀、定量地采集力學(xué)數(shù)據(jù)，不同醫(yī)生的手感不同，影響“主觀指定”切割力數(shù)值的因素太多。方法二中，動(dòng)物或福爾馬林浸泡過的人骨與新鮮人骨存在明顯差異，另外不同手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生手術(shù)方式與路徑不同，因而切割力的大小也不同；運(yùn)用機(jī)械平臺(tái)采集標(biāo)準(zhǔn)骨塊的切割力方法不能直接精確的測(cè)量出沿手術(shù)路徑采集切割力，需要后期力學(xué)數(shù)據(jù)的處理并整合，在計(jì)算過程中難免出現(xiàn)誤差。方法三中，要求傳感器的體型足夠小，不影響手術(shù)操作，滿足醫(yī)學(xué)消毒的要求，以及測(cè)量精度足夠高，滿足以上所有要求的傳感器幾乎未見報(bào)道。
[0005]傳統(tǒng)的方法存在一些問題，不能真實(shí)的、準(zhǔn)確的測(cè)量出不同術(shù)式的真實(shí)切割力:
(I)測(cè)量的是皮質(zhì)骨的切割力，缺乏真實(shí)的不同組織的切割力測(cè)量；(2)缺乏沿著真實(shí)的手術(shù)路徑測(cè)量出來的切割力；(3)缺乏基于新鮮的人體頜骨組織的切割力，特別是基于術(shù)中真實(shí)病人的切割力；(4)微型傳感器不容易消毒、難于研制、精度往往不高，不易滿足手術(shù)室管理要求，與手術(shù)器械的連接存在困難，可能妨礙術(shù)中手術(shù)操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決目前傳統(tǒng)方法采集頜骨切削力存在的上述問題，現(xiàn)提供了一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法。具體技術(shù)方案如下:
[0007]將萬能測(cè)力儀安置于手術(shù)床的剛性支架的頭部，將全麻中的患者頭部放置并固定于測(cè)力儀上，常規(guī)消毒鋪巾；
[0008]利用導(dǎo)航機(jī)器人技術(shù)輔助顱頜面畸形整復(fù)手術(shù)，采集手術(shù)切割力數(shù)據(jù)。
[0009]進(jìn)一步的，采集手術(shù)切割力的步驟包括:
[0010]對(duì)患者進(jìn)行頜面部CT平掃，構(gòu)建顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型；
[0011]通過各種方式(點(diǎn)配準(zhǔn)、面配準(zhǔn)等)，對(duì)術(shù)前患者顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型坐標(biāo)、手術(shù)機(jī)器人實(shí)時(shí)坐標(biāo)(手術(shù)器械實(shí)時(shí)坐標(biāo))、術(shù)中患者頭顱實(shí)際坐標(biāo)、精密測(cè)力儀坐標(biāo)之間進(jìn)行精確配準(zhǔn)，同時(shí)模擬顱頜面骨畸形整復(fù)并規(guī)劃手術(shù)路徑；
[0012]在醫(yī)師完成創(chuàng)面切開、暴露之后，在實(shí)時(shí)導(dǎo)航的指引下，由機(jī)械臂夾持手術(shù)器械按照術(shù)前外科醫(yī)生規(guī)劃好的手術(shù)路徑完成截骨、固定操作；
[0013]沿手術(shù)截骨路徑直接測(cè)量出切割力的大小和方向，得到切割力變化曲線。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案提供的用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):通過外科醫(yī)生進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)路徑規(guī)劃，采用手術(shù)導(dǎo)航機(jī)器人技術(shù)，按照術(shù)前規(guī)劃方案進(jìn)行截骨，應(yīng)用精密測(cè)力儀，定量、客觀地測(cè)量真實(shí)手術(shù)中切削力的大小和方向，力學(xué)數(shù)據(jù)賦值入力觸覺反饋設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)基于真實(shí)手術(shù)的觸覺反饋模擬，進(jìn)而達(dá)到更逼真的虛擬手術(shù)培訓(xùn)效果。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法，首先將Kistler精密測(cè)力儀置于手術(shù)床的剛性支架的頭部，將全麻中的患者頭顱放置于測(cè)力儀上并固定，常規(guī)消毒鋪巾。
[0017]第二步、機(jī)械臂輔助顱頜面畸形整復(fù)手術(shù):采用通過導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)械人技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確采集手術(shù)切割力。具體步驟如下，(I)術(shù)前利用患者的頜面部CT平掃，構(gòu)建顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型。(2)通過各種方式(點(diǎn)配準(zhǔn)、面配準(zhǔn)等)，對(duì)術(shù)前患者顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型坐標(biāo)、手術(shù)機(jī)器人實(shí)時(shí)坐標(biāo)(手術(shù)器械實(shí)時(shí)坐標(biāo))、術(shù)中患者頭顱實(shí)際坐標(biāo)、精密測(cè)力儀坐標(biāo)之間進(jìn)行精確配準(zhǔn)，同時(shí)模擬顱頜面骨畸形整復(fù)并規(guī)劃手術(shù)路徑。(3)在醫(yī)師監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂輔助手術(shù)，在醫(yī)師完成創(chuàng)面切開、暴露之后，在實(shí)時(shí)導(dǎo)航的指引下，由機(jī)械臂夾持手術(shù)器械按照術(shù)前規(guī)劃好的手術(shù)路徑完成截骨、固定等操作，沿手術(shù)截骨路徑直接測(cè)量出切割力的大小和方向，得到切割力變化曲線。
[0018]最后，由醫(yī)師完成創(chuàng)口的縫合等后續(xù)操作。
[0019]通過Kislter自帶的處理軟件可以得出切割力變動(dòng)曲線，整合入力觸覺反饋裝置后，可以得到更加真實(shí)的、有效的、逼真的力觸覺反饋。最終得到的虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)更具有逼真感，真正建立起一種經(jīng)濟(jì)、安全、高效、系統(tǒng)的虛擬手術(shù)培訓(xùn)模式。
[0020]本發(fā)明為虛擬手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)逼真的力觸覺反饋功能提供了一種可能的方法?？梢栽诓∪松砩险鎸?shí)手術(shù)的過程中測(cè)量出不同手術(shù)路徑的切削力，具有較強(qiáng)的逼真性具有廣闊潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值和大范圍推廣應(yīng)用價(jià)值的方法。
[0021 ] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法，其特征在于，包括以下步驟， 將萬能測(cè)力儀安置于手術(shù)床的剛性支架的頭部，將全麻中的患者頭部放置并固定于測(cè)力儀上，常規(guī)消毒鋪巾； 利用術(shù)前導(dǎo)航規(guī)劃軟件技術(shù)完成術(shù)前規(guī)劃； 在導(dǎo)航的實(shí)時(shí)引導(dǎo)下，利用機(jī)械臂沿術(shù)前規(guī)劃的手術(shù)路徑完成頜骨切削，并同時(shí)采集手術(shù)切割力數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法，其特征在于，采集手術(shù)切割力的步驟包括， 對(duì)患者進(jìn)行頜面部CT平掃，構(gòu)建顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型； 通過各種方式(點(diǎn)配準(zhǔn)、面配準(zhǔn)等)，對(duì)術(shù)前患者顱頜面骨三維可視計(jì)算機(jī)模型坐標(biāo)、手術(shù)機(jī)器人實(shí)時(shí)坐標(biāo)(手術(shù)器械實(shí)時(shí)坐標(biāo))、術(shù)中患者頭顱實(shí)際坐標(biāo)、精密測(cè)力儀坐標(biāo)之間進(jìn)行精確配準(zhǔn)，同時(shí)模擬顱頜面骨畸形整復(fù)并規(guī)劃手術(shù)路徑； 在醫(yī)師完成創(chuàng)面切開、暴露之后，在實(shí)時(shí)導(dǎo)航的指引下，由機(jī)械臂夾持手術(shù)器械按照術(shù)前外科醫(yī)生規(guī)劃好的手術(shù)路徑完成截骨、固定操作； 沿手術(shù)截骨路徑直接測(cè)量出切割力的大小和方向，得到切割力變化曲線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測(cè)量不同術(shù)式頜骨切削力的方法，包括以下步驟：將萬能測(cè)力儀安置于手術(shù)床的剛性支架的頭部，將全麻中的患者頭部放置并固定于測(cè)力儀上，常規(guī)消毒鋪巾；利用術(shù)前導(dǎo)航規(guī)劃軟件技術(shù)完成術(shù)前規(guī)劃，利用機(jī)械臂沿術(shù)前規(guī)劃的手術(shù)路徑在導(dǎo)航的指引下完成手術(shù)切削，并同時(shí)采集手術(shù)切割力數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過術(shù)前外科醫(yī)生在患者的頜面部CT數(shù)據(jù)上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)路徑規(guī)劃，利用導(dǎo)航和機(jī)器人技術(shù)實(shí)時(shí)按照術(shù)前規(guī)劃方案進(jìn)行截骨，應(yīng)用精密測(cè)力儀定量、客觀地測(cè)量真實(shí)手術(shù)中切削力的大小和方向，力學(xué)數(shù)據(jù)賦值入力觸覺反饋設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)基于真實(shí)手術(shù)的觸覺反饋模擬，進(jìn)而達(dá)到更逼真的虛擬手術(shù)培訓(xùn)效果。
【IPC分類】A61B19-00
【公開號(hào)】CN104644266
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310577901
【發(fā)明人】沈國芳, 于德棟, 陳明, 王旭東, 鄭小虎
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月18日