计算机辅助手术

计算机辅助手术（CAS）代表了一种手术概念和方法集，它们使用计算机技术进行手术计划以及指导或进行手术干预。CAS也被称为计算机辅助手术、计算机辅助干预、图像引导手术和手术导航，但这些术语与CAS 或多或少是同义的。CAS已经成为机器人手术发展的主要因素。

图像分析涉及对患者3D模型的操作，以从数据中提取相关信息。作为示例，使用图像中不同组织的不同对比度水平，可以更改模型以仅显示诸如骨骼之类的坚硬结构，或者查看通过大脑的动脉和静脉的流动。

使用专门的软件，可以将收集的数据集呈现为患者的虚拟3D模型，外科医生可以轻松操纵此模型，以提供体积内任何角度和任何深度的视图。因此，外科医生可以更好地评估病例并建立更准确的诊断。此外，将在进行实际手术之前对手术干预进行虚拟计划和模拟（计算机辅助手术模拟[CASS]）。使用专用软件，将对手术机器人进行编程，以在实际手术干预期间执行计划的动作。

在计算机辅助手术中，实际干预被定义为手术导航。使用外科手术导航系统，外科医生使用专用仪器，这些专用仪器由导航系统跟踪。当外科医生移动器械时，在患者的图像上显示了被跟踪器械相对于患者解剖结构的位置。因此，外科医生使用该系统来“导航”器械的位置。系统提供的器械位置反馈在外科医生实际上看不到器械尖端的情况下（例如在微创手术中）特别有用。

机器人手术是一个术语，用于表示外科医生和手术机器人的相关动作（已被编程为在术前计划程序中执行某些动作）。外科手术机器人是计算机控制的机械设备（通常看起来像机械臂）。根据手术过程中外科医生的互动程度，机器人手术可以分为三种类型：监督控制、远程手术和共享控制。在监控系统中，该过程仅由机器人执行，该机器人将执行预编程的动作。远程手术系统，也称为远程手术要求外科医生在手术过程中操纵机械臂，而不是让机械臂从预定程序工作。在共享控制系统中，外科医生使用机器人进行手术，该机器人可以对器械进行稳定的操作。在大多数机器人中，可以根据手术的复杂性和病例的特殊性为每个单独的干预选择工作模式。

计算机辅助手术是外科手术xxx的开始。它已经在高精度手术领域中产生了很大的变化，但也用于标准手术程序中。

远距操纵器在1980年代首次用于神经外科手术。这使脑显微外科手术有了更大的发展（将外科医生的生理震颤补偿了10倍），提高了干预的准确性和精确度。这也为微创脑外科手术打开了新的大门，通过避免对相邻中心的意外损害，进一步降低了手术后发病的风险。

计算机辅助神经外科还包括使用导航和机器人系统的脊柱手术。当前可用的导航系统包括Medtronic Stealth、BrainLab、7D Surgical和Stryker；当前可用的机器人系统包括Mazor Renaissance、MazorX、Globus Excelsius GPS和Brainlab Cirq。

骨节导航是正颌外科手术（颌骨和颅骨畸形的矫正），颞下颌关节（TMJ）手术或面中和眶重建术中的现代手术方法。

它也用在植入术中，在那里可以看到可用的骨骼，并且可以在手术前模拟植入物的位置，角度和深度。在手术过程中，外科医生在视觉和声音警报的引导下。IGI（图像引导种植术）是使用该技术的导航系统之一。

机器人手术的应用在整形外科中非常普遍，尤其是在常规干预中，例如全髋关节置换^[7]或在脊柱融合术中插入椎弓根螺钉。它也可用于预先计划和引导骨折中移位的骨碎片的正确解剖位置，从而通过骨合成，尤其是对于畸形的骨骼，可以实现良好的固定。早期的CAOS系统包括HipNav、OrthoPilot和Praxim。最近，已开发出用于髋关节置换术的称为Intellijoint HIP的微型光学导航工具。

随着计算机辅助手术的出现，普外科在微创方法方面已取得了很大的进步。腹腔镜和妇科手术是其中的受益者之一，它使外科手术机器人能够执行常规手术，例如胆囊切除术，甚至子宫切除术。在心脏外科手术中，共享的控制系统可以通过小型胸腔切开术进行二尖瓣置换或心室起搏。在泌尿外科领域，外科手术机器人为腹腔镜手术进行了肾盂成形术或肾切除术或前列腺干预。

应用包括心房颤动和心脏再同步治疗。术前使用MRI或CT进行手术计划。可以将术前图像，模型或计划信息注册到术中荧光镜图像以指导程序。

放射外科还采用了先进的机器人系统。射波刀是一种在机器人手臂上安装了轻型线性加速器的系统。它以骨骼结构为参考系统（立体定向放射外科系统）引导肿瘤发展。在该过程中，实时X射线用于在传送辐射束之前准确定位设备。机器人可以实时补偿肿瘤的呼吸运动。