姿態(tài)參考系統(tǒng)輔助立體定向設備的發(fā)明與效果評價.pdf

1、研究背景:
　　神經(jīng)外科的工作對象是人的大腦，這個人體最為重要的器官。且其解剖結構復雜抽象，對手術技巧要求甚高，神經(jīng)外科醫(yī)生需竭盡全力精確操作，找準手術目標，減少傷害。為了實現(xiàn)這一目的，神經(jīng)導航應運而生。
　　經(jīng)顱穿刺作為一種神經(jīng)外科臨床工作中的常用操作，雖也受益于神經(jīng)導航與立體定向技術的發(fā)展，可通過更新的技術手段實現(xiàn)準確地穿刺操作。然而目前的經(jīng)顱穿刺輔助技術要么操作復雜耗時，要么所需設備極其昂貴，導致在大多數(shù)神經(jīng)外科醫(yī)生在

2、明知徒手操作準確性不佳的情況下，仍僅依靠解剖結構和骨性標記徒手操作。
　　而在如今計算機輔助神經(jīng)外科迅速發(fā)展，快速成型技術如3D打印技術使用普及并且成本驟降，且姿態(tài)方位測量模塊價格體積與功耗下降而準確性提高。在現(xiàn)代計算機科學技術的發(fā)展與神經(jīng)導航技術的啟示下，本研究探索一種廉價有效且可靠的立體定向設備。
　　實驗目的：
　　研發(fā)一種姿態(tài)方位參考系統(tǒng)輔助的立體定向設備，設計經(jīng)顱穿刺的體外驗證模型，進行體外準確性驗證，最后進

3、行臨床應用效果評價。
　　實驗方法：
　　本研究探索一種姿態(tài)方位參考系統(tǒng)輔助的立體定向設備。共分為三部分，病人端固定于患者身上，監(jiān)測患者運動即待穿刺體的角度變化，醫(yī)生端固定于穿刺設備上，監(jiān)測穿刺設備的角度變化，數(shù)據(jù)處理端即包含信息接收模塊的計算機完成最后的相對角度運算。具體而言各端設備通過 MPU9250姿態(tài)方位測量模塊進行角度監(jiān)測， STM32單片機完成運算，并通過Zigbee無線傳輸協(xié)議進行通訊。醫(yī)生端與病人端角度信息發(fā)

4、送至計算機，運算得出二者相對角度差。
　　本研究主要應用該設備于經(jīng)顱穿刺中。通過醫(yī)學影像處理軟件Mimics導入真人影像信息，在軟件中實現(xiàn)對病人影像的重新切割建模，選定穿刺點計算穿刺角度深度，并進行模擬穿刺模型及設備的外殼設計，之后利用3D打印機一比一打印體外研究穿刺模型及與特定穿刺設備相結合的設備外殼。在模型上進行穿刺點定位方法的準確性評價。利用機械傳導式的Leksell立體定向頭架進行穿刺角度準確性判定。之后在模型上模擬穿刺驗

5、證其穿刺準確性。最后對病人進行輔助穿刺實驗，評價其臨床使用準確性及易用性。
　　實驗結果：
　　在體外試驗中，在30分鐘持續(xù)使用情況下，穿刺角度測量誤差俯仰角誤差0.4°±0.5°，水平旁開角誤差1.6°±0.9°，角度測量精確，使用可靠。在模型測試時徒手組穿刺誤差為10.8±3.9mm，設備輔助的穿刺誤差為5±1.9mm，應用本設備在模型穿刺時顯著提高了穿刺準確性（P=0.0012）。
　　應用本設備在24例患者中輔