長骨骨折精準手術機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、本文主要講述了以下幾個方面：
　　第一部分 長骨骨折復位機器人系統(tǒng)研發(fā)及測試
　　目的:基于實際臨床需要，研制適用于股骨干骨折閉合復位髓內釘固定術的復位機器人系統(tǒng)，搭建臨床環(huán)境，制定臨床流程規(guī)范，并進行復位精度測試。
　　方法:通過分析股骨周圍血管神經肌肉安全界面、實現(xiàn)股骨復位操作所需的力學要求，明確了復位機器人的技術需求，提出了基于Stewart平臺的串并聯(lián)復位機器人及專用持股器。采用基于健側骨鏡像的點云配準策略，引

2、入Micron Tracker光學跟蹤系統(tǒng)進行實時輔助導航。制定了安全性監(jiān)控策略以減少術中醫(yī)源性損傷。進行了30次3D打印模型股骨點云配準實驗、120次豬后腿骨點云配準實驗，以測量配準策略誤差，并在此基礎上進行了基于模型骨的復位機器人精度測試實驗。
　　結果:3D打印模型股骨點云配準實驗中，股骨近端點云集配準誤差為1％02±0％81mm,股骨遠端點云集配準誤差為1％13±0.97mm。豬后腿骨點云配準實驗中，豬后腿骨近端點云集配準

3、誤差為1.52±1.81mm，遠端點云集配準誤差為1.73±1.67mm。基于模型股骨的復位機器人精度測試實驗中，軸向位移誤差為2.2±1.4mm，側向位移誤差為2.7±1.9mm，內外翻成角誤差為1.9±2.1°，前后成角誤差為1.2±1.6°，內外旋轉誤差為1.7±1.8°。
　　結論:我們研制的長骨骨折復位機器人系統(tǒng)，機械結構設計合理，點云配準策略精度高，整體復位精度完全能夠滿足實際臨床需求，為股骨干骨折閉合復位髓內釘手術復

4、位過程提供了一種智能、微創(chuàng)、精準的創(chuàng)新解決方案。
　　第二部分 定位機器人系統(tǒng)研發(fā)及測試
　　目的:研發(fā)一種通用定位機器人系統(tǒng)，可用于股骨髓內釘遠端鎖定孔精確定位，并對其整體定位性能進行初步測試。
　　方法:基于UR機械臂開發(fā)6自由度串聯(lián)定位機器人系統(tǒng)硬件結構。利用視覺跟蹤系統(tǒng)導航，建立定位機器人、C臂、股骨X線圖像、導航系統(tǒng)四者之間的空間映射關系。自主開發(fā)了配套軟件，可進行X線圖像處理并荻取定位機器人運動參數(shù)。采用S

5、ynbone模型股骨進行初步模擬定位實驗，對定位機器人的性能進行測試。共進行了髓內釘鎖定孔植入實驗60次，其中機器人定位組和徒手定位組各30次。比較兩組在X線累計時間、總體實驗時間、克氏針植入失敗率方面的差異。
　　結果:對于X線累計時間，機器人定位組和徒手定位組分別為3.5±2.1s和6.4±1.9s，有統(tǒng)計學差異(P＜0.05)。對于總體實驗時間，機器人定位組和徒手定位組分別為15.2±3.8min和7.6±2.5min，有統(tǒng)