手術(shù)機器人對術(shù)中配準(zhǔn)的要求較高，僅依靠其自身的導(dǎo)航定位功能還遠遠不夠，需要結(jié)合術(shù)中三維CT影像來提高導(dǎo)航精準(zhǔn)度。

不同于在放射科掃描室的螺旋CT，術(shù)中三維CT使用的是錐形束CT掃描設(shè)備，常見的即三維C形臂和O形臂。

術(shù)中三維CT是如何輔助手術(shù)機器人完成手術(shù)導(dǎo)航的?下面以術(shù)中三維移動C臂(PLX C7600)輔助脊柱外科手術(shù)為例，來介紹手術(shù)過程中的四個流程。

(一)術(shù)中圖像采集

術(shù)中導(dǎo)航可使用CT圖像或MRI圖像，在骨科手術(shù)中對骨性解剖結(jié)構(gòu)精度要求更高，因此術(shù)中CT圖像的應(yīng)用相比于術(shù)中MRI應(yīng)用更加廣泛，而采用移動式術(shù)中CT則更受歡迎。

基于透視的導(dǎo)航技術(shù)和基于CT的導(dǎo)航技術(shù)類似，可將術(shù)中多個透視影像上傳至工作站完成三維重建。最新的基于透視的導(dǎo)航技術(shù)可以根據(jù)術(shù)前CT數(shù)據(jù)進行實時重建，從而顯示術(shù)中患者的真實解剖結(jié)構(gòu)。

(二)運動捕捉

手術(shù)導(dǎo)航需要通過運動捕捉系統(tǒng)來追蹤手術(shù)器械在空間的運動，并將手術(shù)器械的運動位置變化同步顯示在屏幕上。目前脊柱外科手術(shù)導(dǎo)航常用的運動捕捉系統(tǒng)多為光學(xué)追蹤技術(shù)。

光學(xué)運動捕捉系統(tǒng)主要依賴于光學(xué)攝像頭，通過三角測量來準(zhǔn)確測量物體的空間位置。為了確保實時手術(shù)導(dǎo)航的精度，光學(xué)攝像頭在進行手術(shù)操作過程中應(yīng)盡量避免遮擋。

手術(shù)導(dǎo)航借助運動捕捉系統(tǒng)，可以對手術(shù)器械在空間中的位置以及軌跡進行實時追蹤，可以實時識別手術(shù)器械在坐標(biāo)系中平移和旋轉(zhuǎn)。

(三)圖像配準(zhǔn)

在手術(shù)開始前，手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)需要將術(shù)中采集圖像的解剖結(jié)構(gòu)與患者實際的解剖結(jié)構(gòu)進行關(guān)聯(lián)，進而幫助醫(yī)生進行圖像引導(dǎo)手術(shù)。圖像配準(zhǔn)即將采集的影像的坐標(biāo)系和導(dǎo)航追蹤系統(tǒng)進行配準(zhǔn)整合的過程，為手術(shù)導(dǎo)航提供“地圖”的指引。

以普愛脊柱手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)為例，它通過追蹤C形臂三維采集軌跡，自動完成圖像坐標(biāo)建立和系統(tǒng)坐標(biāo)配準(zhǔn)，這種方式不受圖像品質(zhì)的影響。與標(biāo)尺配準(zhǔn)相比，軌跡配準(zhǔn)的精度更高，操作步驟少，系統(tǒng)運作效率高。

(四)圖像可視化

一旦圖像配準(zhǔn)完成，手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)會將手術(shù)器械的虛擬圖像與術(shù)中獲取的三維影像進行重疊顯示。隨著醫(yī)生移動真實的手術(shù)器械，其對應(yīng)的虛擬圖像也能在三維CT影像上實現(xiàn)實時同步移動。

通過觀察手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的屏幕，醫(yī)生能夠?qū)崟r地掌握器械與患者手術(shù)部位的解剖結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系。這一信息至關(guān)重要，它幫助醫(yī)生精確評估手術(shù)器械與目標(biāo)手術(shù)點的距離，從而沿著預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑，精準(zhǔn)地進行手術(shù)操作。