□ 吴炳坚 □ 朱振中 □ 潘昕荻

1.上海电气集团股份有限公司 中央研究院 上海 200070 2.上海市第六人民医院 上海 200223

1 设计背景

先天髋关节发育不良在儿童、青少年及成人中引起疼痛、行走困难、严重畸形,甚至会引发残疾问题。越来越多的医生倾向于做保髋手术,而不是进行人工关节置换,原因在于后者会使患者面临多次人工关节翻修。临床上,目前常实施的保髋手术为髋臼周围截骨术[1-2]。

髋臼周围截骨术如图1所示,在髋臼周围进行多边形截骨,将髋臼从周围的骨盆中分离出来。截取的髋臼可大幅度移动,使股骨头的覆盖得到较大程度矫正。这种手术开创大,术中出现大出血及重要神经损伤的风险极高,术后骨不愈合及畸形矫正丢失等并发症多。由于手术难度和风险都非常大,因此目前在国内也仅有部分骨科医院经验丰富的医生才能开展髋臼周围截骨术。

▲图1 髋臼周围截骨术

针对髋臼周围截骨术的弊端,笔者设计了一种基于多轴机械臂的髋臼旋转截骨手术机器人,使用一把特殊的球形摆锯,借助机械臂、光学导航定位、计算机断层扫描三维影像重构等技术,将髋臼呈球形完全离断,使带着软骨面的髋臼能自由移动到合适的和股骨头匹配的位置,整个过程可以形象地认为是在挖一个冰激凌球。

2 髋臼旋转截骨术临床难点

进行髋臼旋转截骨术,需要将髋臼呈球形完全离断,如图2所示。这类手术具有微创、开口小、远离重要神经、增大髋关节接触面积、提高股骨头稳定性、改善髋臼生物力学、后遗症少、恢复快等特点。……