手術(shù)機器人技術(shù)起源于工業(yè)機器人，而從近二十年發(fā)展來看，人們很快并較為全面的找到手術(shù)機器人下一個應(yīng)用場景——骨科，典型的如脊柱內(nèi)固定，于是脊柱手術(shù)機器人應(yīng)運而生。

從工作流程來看，脊柱手術(shù)機器人主要技術(shù)路線可分為兩種：一種是術(shù)前規(guī)劃(基于術(shù)前CT)+術(shù)中二維影像;另一種是術(shù)中規(guī)劃(直接基于術(shù)中三維影像)。

術(shù)中三維成像

使用二維影像的機器人脊柱手術(shù)，需要用到二維C形臂X射線機、醫(yī)生工作站、導(dǎo)航定位和脊柱手術(shù)機器人等設(shè)備。

大致流程如下：

首先，術(shù)前進行CT掃描，獲得患者手術(shù)區(qū)域的三維影像，然后進行分割、三維重建，獲得虛擬的3D椎體，對3D椎體圖像進行分割。

接著，醫(yī)生在術(shù)前可以在三維椎體圖像上進行手術(shù)規(guī)劃，完成術(shù)前手術(shù)規(guī)劃;在術(shù)中使用C臂對患者椎體進行二維透視，獲得二維影像，通過圖形配準(zhǔn)算法將術(shù)中二維透視圖與術(shù)前的CT三維圖像進行匹配，一般需要從不同角度完成兩張二維X光片對三維CT圖像的配準(zhǔn)，從而達到術(shù)前手術(shù)規(guī)劃與患者手術(shù)位置的精確配準(zhǔn)。

之后通過導(dǎo)航實時跟蹤、機械臂自動定位和執(zhí)行手術(shù)操作(醫(yī)生徒手或機器人自動執(zhí)行手術(shù)操作)，完成手術(shù)。

而使用三維影像的機器人脊柱手術(shù)技術(shù)路線則不依賴術(shù)前的CT掃描，它是在術(shù)中通過三維C臂或者O型臂掃描患者手術(shù)區(qū)域，完成機械臂和患者手術(shù)位置以及導(dǎo)航設(shè)備空間坐標(biāo)系的配準(zhǔn)，之后進行術(shù)中的手術(shù)規(guī)劃，通過導(dǎo)航引導(dǎo)執(zhí)行機械臂輔助定位、醫(yī)生根據(jù)定位和方向執(zhí)行手術(shù)操作，通過導(dǎo)航系統(tǒng)驗證植入物位置，從而完成手術(shù)操作。

由此可見，脊柱手術(shù)機器人二維和三維的區(qū)別，主要體現(xiàn)在手術(shù)流程的復(fù)雜度和臨床圖像的清晰度等方面。

目前國內(nèi)三維脊柱手術(shù)機器人的后起之秀以普愛醫(yī)療為代表，其是行業(yè)內(nèi)為數(shù)不多掌握了C形臂術(shù)中三維成像技術(shù)的廠家，也是“脊柱手術(shù)機器人+平板三維C形臂”全流程解決方案的國內(nèi)開創(chuàng)者。該方案采用一體化自適應(yīng)配準(zhǔn)技術(shù)，把標(biāo)尺(即標(biāo)定靶)安裝在C形臂上，通過將實時采集的運動軌跡和預(yù)設(shè)的軌跡進行追蹤和匹配，在不受圖像質(zhì)量的限制下，自動地完成注冊和配準(zhǔn)步驟。其優(yōu)勢是臨床精度高，可達亞毫米級(0.7mm)，且精度不受圖像質(zhì)量影響。