手术规划.pdf

手术规划手术规划手术规划(preoperative planning PP)即手术前,获得患者病灶处的图像,然后结合医生的解剖学和病理学知识,进行手术规划(包括手术方法,手术流程,手术切口与路径等)并得到手术方案。随着科学技术的发展，医生在手术借助计算机技术辅助进行手术前规划，以便设计出最优的手术方案。【机器人心脏手术中计算机辅助术前规划】计算机辅助手术规划系统(computer-assisted surgeryplanning system,CASP)可将术前二维(two dimensional,2D)的 CT/MRI 影像进行三维(threedimensional,3D)重建,还原病灶与其周围脉管结构的真实立体解剖构象,并根据个体解剖特点辅助术者进行术前规划、虚拟切割和风险评估,近年来多用于肝胆外科、神经外科、心血管外科、肿瘤切除、耳鼻喉科、整形修复外科等对手术操作有精细要求的科室。【计算机辅助手术规划系统在精准肝脏外科中的应用研究】一、心血管外科手术规划1.概述目前,心血管外科手术的决策过程还主要依靠医生的临床经验,根据以往相似病情病人的治疗情况来评估治疗方案对当前病人的治疗效果,而缺乏对当前特定病人的手术规划和疗效预测。基于血流动力学仿真的心血管外科手术规划,其主要目的是建立个性化的手术模型,通过对不同手术方案的血流动力学进行数值计算和比较,达到优化心血管外科手术的血流动力学状况的目的,保证手术的长期有效性。基于血流动力学仿真的心血管外科手术规划,可以为心血管外科手术提供最优化的血流动力学状况,从而提高手术的成功率和长期有效性。同时,可以最大限度地缩短手术时间,降低重复手术率和死亡率,提高心血管病人的生存质量。2.心血管外科手术规划系统 SURGMSURGM 是由 Georg ia Tech 和 Emory Un iversity 联合开发的。该系统是一个基于医学图像的外科手术规划软件,外科医生可以基于医学图像重建病人个性化的三维心脏及血管的几何模型,利用虚拟现实技术在此几何模型上方便地构造想象中的手术模型,然后利用软件的 CFD 功能对既定的手术模型进行血流动力学数值模拟,分析不同术式或手术参数对术后血流动力学的影响,从而达到从血流动力学的角度来优化手术的目的。该系统已成功应用于儿童先天性心脏病的手术规划。【基于血流动力学仿真的心血管外科手术规划进展】二、机器人心脏手术术前规划二、机器人心脏手术术前规划1.1.概述概述机器人辅助心脏外科手术中如出现不适当的手术切口定位和操作平台的设立,不仅不能达到微创的效果,更重要的是会影响到整台手术的成败。因此临床的实际应用需要拥有科学、客观的、个体化的机器人辅助心脏外科手术术前规划方式。在实施机器人辅助心脏外科手术之前,通过手术规划,医师可以获得手术环境和手术目标的确切信息(如冠脉走行、搭桥吻合口的位置,房间隔缺损的位置等),事先设计出合理的切口位置和手术室内设置(如确定患者、手术台和手术机器人相对位置关系等),预知可能遇到的问题和困难等信息(如器械碰撞、脏器阻挡等),可以在手术前对规划方案进行验证和修改,最终确保正式手术时的安全和顺利。【机器【机器人心脏手术中计算机辅助术前规划】人心脏手术中计算机辅助术前规划】三、精准肝脏外科中计算机辅助手术规划1.1.概述概述计算机辅助手术规划系统可直观显示预留肝脏的结构和功能,并可通过虚拟切割功能辅助术者对手术方案进行筛选和优化,系统评估手术风险和制定对策,改变了部分二维规划的术式和切除范围,使部分二维规划认为不能切除的患者成功手术,提高了手术的根治性、安全性和病变的可切除性,更加符合精准肝脏外科的术前规划要求。其具有良好的操作可行性、计算准确性和三维显示效果,可半透明、交互式显示真实的肝内立体解剖关系和空间管道变异,准确计算肝内管道的直径、走行角度,两点间的垂直距离,和任意血管的支配或引流范围等传统二维影像无法获取的信息,有助于实施个体化手术,提高了手术的确定性、预见性和可控性。对于部分非复杂肝切除术如腹腔镜肝左外区切除术,计算机辅助手术规划系统对肝内立体解剖的精确测量有助于制定标准化手术,提高了手术的微创性和规范化。计算机辅助手术规划系统可纠正部分外科医师二维阅片和空间想象的思维误区,显著提高外科医生的二维阅片水平和空间构象能力。2.2.手术规划原则手术规划原则对于预留肝脏功能性体积充足、病变依肝脏区段范围分布或需同时切除受累主干脉管的病变原则上行解剖性规则性肝切除;对于无需切除肿瘤旁肝实质的良性肿瘤或原位癌、不涉及主干脉管的肝脏周边区域病变切除以及肝储备功能较差而需要保留更多功能性肝组织的患者行病变局部切除术。3.3.手术规划步骤手术规划步骤:1、确定目标病灶的病理边界和必要切除范围;2、确定必需功能性肝体积(essential functionalliver volume,EFLV)和必须保留范围;3、确定预留肝脏的脉管结构和功能;4、确定最佳的肝切除术式及最佳的肝实质离断层面,计算剩余功能肝体积(functional liver remnant volume,FLRV);5、确定需要切除/重建的管道及相关术中注意事项。【计算机辅助手术规划系统在精准肝脏外科中的应用研究】四、牙种植中计算机辅助的手术规划1.1.概述概述辅助规划软件改变了传统靠观察 X 平片进行手术规划的方式，使医生可以在手术前对种植区域进行直观的观察、精确的测量以及虚拟手术仿真等，大大提高了种植手术的直观性、安全性、精确性。2.2.手术规划步骤手术规划步骤目前世界上主要种植系统一般分为二期手术，第一期植入种植体，等愈合后进行第二期手术，接出基台，进行上部的义齿修复。（1）术前准备：术前进行口腔的清洁处理，并使用抗生素使口腔保持良好的清洁状态。手术前口腔内要用洗必泰消毒，面部手术区要铺消毒面巾。（2）一期手术：在局部麻醉下沿牙槽嵴顶做切口，剥离翻起粘骨膜瓣，充分暴露骨面，注意保护颏神经，充分显露操作野。然后按照制作种植窝、制备螺纹、植入种植体的步骤进行，最后缝合创口，使用褥式或间断合粘骨膜，注意缝合时务使骨膜层包括在内，并在无张力的情况下，将种植体顶部完全覆盖。（3）二期手术：在局部麻醉下，用触诊法及探针探得覆盖螺栓的位置，在其上方切牙龈组织，环形切除覆盖螺帽表面的软硬组织，去除覆盖螺栓，依照牙龈厚度，选择适宜长度的种植基台，将选好的基台就位，上紧基台螺栓，戴好愈合帽，尽可能严密缝合牙龈，完成手术。【牙种植手术规划系统的研究】五、肱骨近端四部分骨折的手术规划1.概述利用个人计算机辅助术前模拟肱骨近端骨折手术情况与实际手术情况基本相符，对肱骨近端骨折术前计划制定有良好的临床应用价值。通过 CT 原始数据在个人计算机上应用各种软件进行三维实体模型重建，模拟肱骨近端四部分骨折的复位、内固定接骨板的选择等模拟手术的操作，可以帮助术者及助手在术前模拟真实手术的步骤，可为患者提供个体化的手术方案。对于临床上肱骨近端复杂骨折的术前评估、手术操作及术后评价展示了较大的优势。【肱骨近端四部分骨折的数字化术前模拟手术规划】六、脑肿瘤射频消融手术规划1.概述射频消融技术作为一种肿瘤微创物理治疗方法，已广泛应用于多种实质性肿瘤和脑神经性疾病的治疗，但目前临床治疗中射频加热功率和时间的确定还主要依赖于医生的经验。通过对脑 MRI 序列扫描图像的处理，对脑肿瘤进行分割和三维可视化建模；通过建立脑肿瘤射频消融传热模型，用有限元方法模拟射频消融温度场分布；根据模型匹配法对脑病灶和模拟温度场进行“适形”匹配，从而确定出最佳治疗方案；研制脑肿瘤射频消融手术规划系统。脑肿瘤的射频消融手术规划系统由脑肿瘤三维可视化模块、射频消融温度场数据库管理模块和模型匹配模块组成。通过对脑肿瘤进行交互式分割和三维重建，使医生在立体空间对肿瘤形态进行观察；温度场数据库储存有不同参数设置下的消融区模型，可以供医生在术前进行浏览，并且为医生提供查询接口，可以根据肿瘤的大小和设定的安全间隔查询满足条件的消融区模型记录；模型匹配模块可计算查询出的消融区模型与肿瘤模型的误差，为医生选择最佳的消融治疗参数提供量化参考，以达到辅助临床医生实现“适形”治疗脑肿瘤的目的。2.射频消融手术规划软件系统RFAST（The RadioFrequency Ablation Segmentation Tool）该软件系统是基于美国 NIH 提供的医学影像处理分析与可视化 方 法（medicalimageprocessinganalysisandvisualization,MIPAV）软件平台和接口设计的。该手术规划系统循序地引导医生完成手术所需要的图像配准、融合、分割和三维可视化等流程；通过对患者 CT 序列体数据进行表面模型三维可视化，使医生可以实时交互地模拟射频天线的不同进针方位及参数设置下产生的凝固区形状和范围，医生尝试不同的进针路径以得到最优化的进针方案。【脑肿瘤射频消融手术规划关键技术研究】七、医疗机器人大肿瘤多针穿刺手术规划1.概述肝癌消融治疗机器人系统的手术流程分为术前手术规划、术中定位导航和术后评价 3 部分。其中，手术规划直接影响手术的最终治疗效果。对于机器人辅助治疗小肿瘤的单针穿刺手术而言，手术规划难度较低，一般可以在手术过程中由医师凭借经验以及 3 维图像导航，直接人工规划出合理的穿刺路径而机器人辅助大肿瘤多针重叠消融手术规划难度大大增加，使得人工手术规划很难甚至是不可能获得既考虑软组织变形情况，又综合考虑多根消融针布局之间相互影响的多条最优穿刺路径因此，研究多针手术规划方法势在必行在医疗机器人系统中，应用最为广泛的手术规划方法是利用 3 维重建、虚拟现实及碰撞检测等技术辅助医生进行人工手术规划的方法。【医疗机器人大肿瘤多针穿刺手术规划】