姿態(tài)參考系統(tǒng)輔助立體定向設(shè)備的發(fā)明與效果評(píng)價(jià).pdf

1、研究背景:
　　神經(jīng)外科的工作對(duì)象是人的大腦，這個(gè)人體最為重要的器官。且其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜抽象，對(duì)手術(shù)技巧要求甚高，神經(jīng)外科醫(yī)生需竭盡全力精確操作，找準(zhǔn)手術(shù)目標(biāo)，減少傷害。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，神經(jīng)導(dǎo)航應(yīng)運(yùn)而生。
　　經(jīng)顱穿刺作為一種神經(jīng)外科臨床工作中的常用操作，雖也受益于神經(jīng)導(dǎo)航與立體定向技術(shù)的發(fā)展，可通過(guò)更新的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地穿刺操作。然而目前的經(jīng)顱穿刺輔助技術(shù)要么操作復(fù)雜耗時(shí)，要么所需設(shè)備極其昂貴，導(dǎo)致在大多數(shù)神經(jīng)外科醫(yī)生在

2、明知徒手操作準(zhǔn)確性不佳的情況下，仍?xún)H依靠解剖結(jié)構(gòu)和骨性標(biāo)記徒手操作。
　　而在如今計(jì)算機(jī)輔助神經(jīng)外科迅速發(fā)展，快速成型技術(shù)如3D打印技術(shù)使用普及并且成本驟降，且姿態(tài)方位測(cè)量模塊價(jià)格體積與功耗下降而準(zhǔn)確性提高。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)的啟示下，本研究探索一種廉價(jià)有效且可靠的立體定向設(shè)備。
　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>　　研發(fā)一種姿態(tài)方位參考系統(tǒng)輔助的立體定向設(shè)備，設(shè)計(jì)經(jīng)顱穿刺的體外驗(yàn)證模型，進(jìn)行體外準(zhǔn)確性驗(yàn)證，最后進(jìn)

3、行臨床應(yīng)用效果評(píng)價(jià)。
　　實(shí)驗(yàn)方法：
　　本研究探索一種姿態(tài)方位參考系統(tǒng)輔助的立體定向設(shè)備。共分為三部分，病人端固定于患者身上，監(jiān)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)即待穿刺體的角度變化，醫(yī)生端固定于穿刺設(shè)備上，監(jiān)測(cè)穿刺設(shè)備的角度變化，數(shù)據(jù)處理端即包含信息接收模塊的計(jì)算機(jī)完成最后的相對(duì)角度運(yùn)算。具體而言各端設(shè)備通過(guò) MPU9250姿態(tài)方位測(cè)量模塊進(jìn)行角度監(jiān)測(cè)， STM32單片機(jī)完成運(yùn)算，并通過(guò)Zigbee無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議進(jìn)行通訊。醫(yī)生端與病人端角度信息發(fā)

4、送至計(jì)算機(jī)，運(yùn)算得出二者相對(duì)角度差。
　　本研究主要應(yīng)用該設(shè)備于經(jīng)顱穿刺中。通過(guò)醫(yī)學(xué)影像處理軟件Mimics導(dǎo)入真人影像信息，在軟件中實(shí)現(xiàn)對(duì)病人影像的重新切割建模，選定穿刺點(diǎn)計(jì)算穿刺角度深度，并進(jìn)行模擬穿刺模型及設(shè)備的外殼設(shè)計(jì)，之后利用3D打印機(jī)一比一打印體外研究穿刺模型及與特定穿刺設(shè)備相結(jié)合的設(shè)備外殼。在模型上進(jìn)行穿刺點(diǎn)定位方法的準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)。利用機(jī)械傳導(dǎo)式的Leksell立體定向頭架進(jìn)行穿刺角度準(zhǔn)確性判定。之后在模型上模擬穿刺驗(yàn)

5、證其穿刺準(zhǔn)確性。最后對(duì)病人進(jìn)行輔助穿刺實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)其臨床使用準(zhǔn)確性及易用性。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
　　在體外試驗(yàn)中，在30分鐘持續(xù)使用情況下，穿刺角度測(cè)量誤差俯仰角誤差0.4°±0.5°，水平旁開(kāi)角誤差1.6°±0.9°，角度測(cè)量精確，使用可靠。在模型測(cè)試時(shí)徒手組穿刺誤差為10.8±3.9mm，設(shè)備輔助的穿刺誤差為5±1.9mm，應(yīng)用本設(shè)備在模型穿刺時(shí)顯著提高了穿刺準(zhǔn)確性（P=0.0012）。
　　應(yīng)用本設(shè)備在24例患者中輔