基于图像的外科手术导航系统ppt课件
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手术导航系统手术导航系统手术导航系统(surgical navigation system)也称为计算机辅助外科手术,图像引导外科手术等,指的是将现代影像技术、立体定向技术、电子计算机技术和人工智能技术同外科医生有机的结合起来,充分利用信息使患者获得安全、精确、微创的手术治疗。
从广义上讲,外科导航系统涉及到影像数据的获取和处理、术前计划与模拟、配准、术中导航和机器人系统等各个方面。
与传统的外科手术过程不同,手术导航系统是把病人术前的影像资料与术中病灶的具体位置通过高性能计算机连接起来,准确地显示病灶的三维空间位置及相邻重要的组织器官,医生在术前就可以通过相关处理软件在计算机上选择最佳手术入径,制定最佳手术方案;手术导航系统还可跟踪手术器械位置,将手术器械位置在术中影像上实时更新显示,医生根据实时导航系统在术中避开重要的组织结构直达目标位置,并在切除病灶过程中根据实时导航信息有效的保护病灶周围的重要组织器官。
1、手术导航系统的工作原理及构造手术导航是以超声、X射线、CT、MRI等医学影像为基础数据,借助计算机、精密仪器和图像处理而发展起来的一种可视化图像引导手术技术。
可通过三维数字化患者病灶组织,实时追踪手术器械位置,实现外科手术可视化和自动化,从而辅助医生或机器人更快速、准确和安全地完成手术任务。
手术导航系统通常需完成四项主要工作:第一,三维模型重建。
术前使用MRI、CT等医学影像数据进行三维模型重建,得到患者病灶的解剖结构数字模型,方便医生判断病灶位置和熟悉周边组织结构。
三维模型也被用于后续的手术规划和术中引导,是手术导航系统的重要数据基础。
第二,手术规划与模拟。
通过三维模型,判断病灶位置及其周边组织特征,建立手术路径并制定手术方案,用于术中引导医生或机器人操作。
另外,医生也可使用计算机进行模拟手术,减小失误率。
第三,术中校准与引导。
术中病人、器官、组织均会发生变形和移动,需及时校准三维模型和手术路径,以保证手术的准确性。
手术导航系统简介------Fluobeam系统在外科手术中的应用近红外激光器产生的激发光比白光具有更深的组织穿透性,即使更深层、更小的目标也能够检测到,而且细胞和组织的自发荧光在近红外波段最小,因此在检测复杂生物系统时,近红外染料能提供更高的特异性和灵敏度。
近红外染料以及近红外成像成为了这一近几年迅速发展的新兴领域。
而放射性核素成像、正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层和磁共振成像等成像设备不可能搬到外科手术室,而且这些成像设备在操作过程中对医生和病人有一定的损害,近红外手术实时成像系统由其操作简单,无毒无害,移动灵活,经济等特点越来越得到外科医生的青睐。
1.肿瘤切除实时引导:每年全球范围内都会有超过5百万的肿瘤患者进行了肿瘤外科切除手术,这也是目前最有效的肿瘤治疗方案。
可靠精确地手术切除可以挽救数以万计的患者生命。
在肿瘤外科手术中,肿瘤识别、肿瘤切除边缘的确定和转移淋巴结的鉴别等是影响肿瘤预后的重要因素。
1)肿瘤微小病灶的清除:我们知道,对于恶性肿瘤,最彻底的治疗就是手术切除,术后辅以放疗或化疗。
但肿瘤摘除后极易发生术后转移,肿瘤细胞没有彻底摘除难辞其咎。
特别是对于肿瘤大面积转移的病人,传统手术切除面积过大无法实施,以及肿瘤淋巴转移发生后,如何彻底清除微小的病灶。
应用特异性结合肿瘤的荧光探针,可以清楚的区分正常组织和病变部位,为精准的肿瘤切除提供提供科学依据;荧光成像为肿瘤治疗带来了新的希望。
2)肿瘤切除边缘的确定:肿瘤切缘:原发灶切除后标本的边缘与癌组织间的镜下最短距离,它是评价肿瘤手术的一个重要指标,也是影响肿瘤预后的重要因素。
使用近红外荧光染料特异性标记肿瘤部位后,可看出荧光信号在肿瘤边缘位较肿瘤中心有着更强的信号,可以清晰的指示肿瘤边界,和周边健康组织区分开来,之后的病理切片染色也正式了荧光指示部分的精确性,而在切缘部分并没有检测到肿瘤分子标记物,说明肿瘤也彻底清除。
近红外荧光引导的肿瘤切除可以精准的确定肿瘤切缘,减小对健康组织的侵害,将患者的痛苦降至最低。