智能影像导航和手术机器人课件

,5/8/2021,#,外科导航和手术机器人：个人视角,A,Personal,Take,on,Smart,Surgical Navigation,and,Surgical,Robotics,提纲,上海交通大学,医,疗,机器,人,研究院,外科,导,航和手,术,机器人,技,术,分类,共性,技,术,发,展,趋势,结论,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,上海交通大学医疗机器人研究院,10,大研究中心、,2,大公共平台,零号湾医,疗机器人,产业园,打造医疗 机器人生 态系统和 产业链,临床联合 研究中心,13家附属 医院,国内外高 水平医院,临床转化平台,产业转化平台,上海交通大学医疗机器人研究院,：2017,年底,由,杨广,中,院士,创,立,基础、应用、临床及转化,建设,国家转,化,医学,大,科,学,基础,设,施,医学,诊,疗装,备高端研,发,平,台,向,国际、校,际,协作,和,工,业,界开,放,手术机器人,中心,康复与辅助,机器人中心,生物光学中,心,影像导航介,智能人机交,精密机电系,微纳系统 中心,感知与认 知中心,仿生系统 中心,先进智能 材料中心,精密制造,公共平台,医疗影像,公共平台,建成：三方四型、三位一体的,新,型研发机构,入,中心,互中,心,统中,心,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,外科导航和手术机器人技术,回顾历史：技术发展带来了诊疗技术的巨,大,转变,麻醉,解剖学,无菌术止血、输血,19世纪：随着四大技术有效应用，外 科医学得以快速发展,20世纪：新技术、新发明推动外科医学向专业化、精细化发展,Baura,Medical Device Technologies,2012,什么是外科导航和手术机器人？,实现安全、平稳飞行,外科医生,微创、安全、精准手术,外科导航和手 术机器人？,疾病手术治疗,vs.,飞行员驾驶飞机,飞行员飞行支持系统,外科导航和手术机器人,如何达到微创、安全和精准智,慧,诊疗,涉及到多学科交叉知识,开放手术,多孔腔镜,单孔腔镜,外科导航和手术机器人,手术导航与机器人系统,(3),光电、电磁、快速原型等多种导航手段,(2),个性化建模仿真与手术规划,需要多学科、跨领域的知识结构,X光、C,T,、,MR,I、超声等多模影像数据处理和融合,(5),智能手术器械、手术机 械臂和手术机器人,(4),导航可视化和增强现实,系统集成,外科导航和手术机器人分类,定位型外科导航和手术机器人,系,统,提供精准定位、路径规划和导航；实现组织穿刺、制钉、磨削等功能,特点：建立术前图像或术中图像同手术场景的映射关系，医生基于此映射关系，指导手术,Stryker：Mako,膝盖、髋关节置换手术,Medtronic:Mazor,TMX,Stealth,机器人辅助脊柱手术平台,Zimmer Biomet:,ROSA Knee,System,机器人辅助全膝关节 手术平台,Smith,&,Nephew:,NavioTM,全膝关节置换,Globus,Medical:,ExcelsiusGPSR,多功能机器人导航、成像多功 能性和独特的实时信息,NuVasive:,Pulse,脊柱外科自动化平台,天智航：天玑,应用于脊柱全节段、骨盆、四肢等部分螺 钉内固定术,北京协和,：HURWA,人工关节置换手术,定位型外科导航和手术机器人例子,天智航脊柱机器人,定位型外科导航和手术机器人例子,天智航脊柱机器人,定位型外科导航和手术机器人例子,美敦力,superDimension,气管导航系统,基于电磁导航,可进行组织穿刺、活检等操作,定位型外科导航和手术机器人,可把它看成是一个医生的手,术,GPS,系统，,基,于图像和手,术,场景一一对应,问题：,如果由于手术操作，病 人的器官形态发生了变,化怎么办？,解决方法：术中成像,其它：,术中二维或三维透视图像 术中,MRI,超声 内窥镜,显微内窥成像,外科导航和手术机器人分类,操作型外科导航和手术机器人,系,统,主要用来支持腔镜手术和血管介入手术,扩展医生的手、眼、脑，不一定提供定位、路径规划和导航,直觉外科：达芬奇手术系统,手术操作精确、曲线短、微创,增加医生视野角度、减少手部颤动,美敦力：,Miro,Surge,心脏手术中保持心脏跳动,CMR,：,Versius,满足腹腔镜手术、耳鼻喉手术的不同需求,模仿人类手臂、每个手腕具备四个关节,微创医疗：图,迈,腔镜机器人,山东威高：妙手,S,交大术创：手术机器人,操作型外科导航和手术机器人系统例子,直觉外科：达芬奇手术系统,共性技术,共性技术：多模影像处理,http:/,www.ircad.fr/fr/recherche/visible-patients,共性技术：多模影像处理,http:/,www.ircad.fr/fr/recherche/visible-patients,共性技术：多模影像处理,多模多源图像的分割、配准、,模,态转换、,融合和可视化,多模：多种物理成像方式,多源：术区组织多样，风险不,一,，涉及 到硬组织及血管、神经、肌肉,等,软组织,用途,术前手术规划,虚拟手术训练,提供同用户交流手段,为术中导航提供静态路图,（,roadmap),共性技术：术中感知和认知,设计基于多源多模感知信息的,术,区自动识别,方法，并联合规划手术区域，,建,立导航或机,器,人 操作风险机制,例子：脑穿刺时微小血管的检,测,问题以避免,损,伤 血管导致颅内出血,Science Advance,2018;,4(12):eaav4992,共性技术：术中感知和认知,Property,and Copyright,2014 Blue Belt,Technologies,Inc.,The Navio,system,Precision Freehand Sculpting technology,tracks the position,of,the,handpiece and bur relative to,the,intended,cut,plan and adjusts,the,exposure of,the,bur,beyond a static,guard to modulate,cutting,共性技术：术中感知和认知,Property,and Copyright,2014 Blue Belt,Technologies,Inc.,Unicondylar Knee Replacement (CE marked,FDA,approved),Patello-femoral,Arthroplasty,(CE,mark,FDA approval,pending),+,Standard optical navigation,technology,+,UKR and,PFA,image-free,applications,+,Intra-operative,planning,共性技术：术中感知和认知,Imaging,3D,Planning,-2,-1,0,1,2,Precision,guidance,Weber,et al.,2017,共性技术：增强现实显示技术,增强现实显示技术就是把虚拟数字信息，如三维模型，手术规划等叠加到真实世界的图,像中，从而提供微创、精准、智慧导航,http:/https:/ 术机器 人,骨科,血管 介入,腔镜 手术,呼吸,外科,放射,外科,牙科,耳鼻 喉科,眼科,发展趋势,结论,影像技术、人工智能以及机器,人,技术在医疗,领,域应用,，,必将克服,人,类能 力的局限性，突破现有手术的,瓶,颈和禁区，,创,新治疗方,式,，推动,现,代医 学向智能化和精准化方向迈进。,脑,借助智,能,决策，,使,治疗更,加,有效，,副,作用更小,(,Super,brain),眼,借助影,像,和信息,可,视化，,使,病灶无,法,遁形,(,Super,vision),手,借助机,器,人，使,操,作更加,准,确、微,创,、稳定,(,Super,hand),目标：更小，更智能化，更方便使用的新一代影像导航系统 和外科手术机器人,Any,questions!,