慣性測量傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確外科手術(shù)

21ic訊 計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)不斷創(chuàng)新，推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)突破界限，朝著全新而令人振奮的尖端科學(xué)方向發(fā)展?；诳刂婆_和攝像機(jī)的系統(tǒng)逐漸替代了傳統(tǒng)的外科手術(shù)儀器，使外科醫(yī)生能夠?yàn)椴∪诉M(jìn)行異常精確的手術(shù)。

病人膝蓋經(jīng)完整動作掃描后，醫(yī)生使用KneeAlign 2系統(tǒng)，依靠ADI IMU捕捉到的定位與動態(tài)數(shù)據(jù)，可以快速測定股骨切割塊的精確方位。

OrthAlign設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提高了創(chuàng)新水平，最近推出了KneeAlign 2系統(tǒng)，該外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)僅有手掌大小，在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的脛骨和股骨對準(zhǔn)。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)將切除整個(gè)膝關(guān)節(jié)，然后植入假體。鑒于基于攝像機(jī)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)成本高、尺寸大，OrthAligh設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)而采用ADI iSensor IMU（慣性測量單元）。整形外科醫(yī)生在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，憑借該慣性測量單元可以在數(shù)秒時(shí)間內(nèi)測定病人脛骨旋轉(zhuǎn)中心，并精確計(jì)算出切骨角度。

OrthAlign公司企業(yè)發(fā)展部門副總裁Darius Kharabi表示：“ADI iSensor慣性測量技術(shù)在KneeAlign 2 System中起著至關(guān)重要的作用，該技術(shù)的運(yùn)用使得我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)高精確度、小尺寸和低成本的目標(biāo)”。

KneeAlign 2系統(tǒng)所采用的ADI iSensor IMU內(nèi)置三個(gè)加速計(jì)和三個(gè)陀螺儀，能分別感應(yīng)出直線運(yùn)動和角向運(yùn)動，從而完成六自由度測量。iSensor IMU能夠準(zhǔn)確跟蹤所有軸上的儀器運(yùn)動，甚至在極為苛刻的手術(shù)條件中也能做到。IMU器件結(jié)構(gòu)緊湊，能通過標(biāo)準(zhǔn)SPI數(shù)字接口讀取經(jīng)校正和動態(tài)補(bǔ)償?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)，還能進(jìn)行數(shù)字調(diào)諧傳感器濾波與處理，以適應(yīng)不同應(yīng)用情形。通過簡單的數(shù)字接口便可立即獲得精確的慣性數(shù)據(jù)，使OrthAlign設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)節(jié)省了數(shù)年的研發(fā)時(shí)間，得以將此革新性產(chǎn)品推向市場。

OrthAlign公司的KneeAlign 2系統(tǒng)已經(jīng)得到FDA（美國食品及藥物管理局）510(k)許可證，經(jīng)認(rèn)定與傳統(tǒng)儀器一樣操作簡便，實(shí)質(zhì)上等效于基于攝像機(jī)的大型控制臺計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)，可達(dá)到同等的脛骨和股骨測量效果。

到2030年，預(yù)計(jì)美國全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)的需求將增長至2005年的673%。借助于ADI iSensor技術(shù)，OrthAlign在膝關(guān)節(jié)手術(shù)方面的不斷創(chuàng)新對外科醫(yī)生和病人都有著非凡的意義

KneeAlign單元僅手掌大小，其配套切除儀器能與全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中所使用的所有植入系統(tǒng)兼容。美國醫(yī)療保健研究與質(zhì)量管理署提供的數(shù)據(jù)顯示，2009年約有675000名美國人實(shí)施了全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。然而，根據(jù)預(yù)計(jì)這個(gè)數(shù)字在今后的幾年內(nèi)將急劇增加，到2030年將有350萬人進(jìn)行該手術(shù)。

目前，估計(jì)約30%的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)植入對準(zhǔn)不佳。** 使用ADI iSensor IMU后，KneeAlign 2能實(shí)現(xiàn)精確對準(zhǔn)，其精度與基于攝像機(jī)、昂貴得多的大型導(dǎo)航系統(tǒng)相當(dāng)，已證實(shí)其膝關(guān)節(jié)置換對準(zhǔn)精度接近91%，而傳統(tǒng)外科手術(shù)設(shè)備僅有68%。

2011年9月，美國各大膝關(guān)節(jié)外科中心限量采用KneeAlign 2進(jìn)行股骨和脛骨導(dǎo)航，完成了約50例全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，結(jié)果令人鼓舞。OrthAlign公司隨即在2012年第一季度將KneeAlign 2系統(tǒng)投放市場，同時(shí)繼續(xù)在紐約特殊外科醫(yī)院、加州斯克里普斯格林醫(yī)院以及其他研究中心開展臨床研究。