醫(yī)用機(jī)器人與計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)

         在19世紀(jì)末Clarke和Horsley將立體定向器械引入神經(jīng)外科之前，所有外科操作和培訓(xùn)都是通過(guò)直接解剖病體來(lái)進(jìn)行的。通過(guò)直接解剖，查看人體內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，更真切、更清楚地觀察、感覺(jué)和治療原本不可見(jiàn)的病理癥狀，從而不斷豐富和完善了外科學(xué)理論。但是，隨著手術(shù)適應(yīng)證的不斷增加，手術(shù)操作也越來(lái)越復(fù)雜。由失血、感染及誤操作所引起的手術(shù)失敗率和死亡率逐漸增加。
         因此，人們開(kāi)始尋找能夠不開(kāi)放 （至少是部分開(kāi)放）的解剖方法來(lái)提高于術(shù)治療效果。 1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線是外科治療理念的一次跨越式發(fā)展。人們開(kāi)始能夠從體外觀察到體內(nèi)的影像，從而可以在手術(shù)之前進(jìn)行有效的診斷，提高醫(yī)生對(duì)手術(shù)的判斷能 力。而1971年后CT機(jī)的出現(xiàn)，則為檢查人體內(nèi)部解剖切片提供了更精確的影像數(shù)據(jù)。 自此，醫(yī)學(xué)影像開(kāi)始廣泛應(yīng)用于外科榆查、診斷和治療。
         20世紀(jì)70年代后期計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及80年代后期微創(chuàng)理念的出現(xiàn)，則大大促進(jìn)了圖像技術(shù)在外 科手術(shù)中的應(yīng)用和普及。與此同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入外科領(lǐng)域，并首先在神經(jīng)外 科獲得了臨床應(yīng)用，隨后擴(kuò)展到骨科（關(guān)節(jié)、脊柱、創(chuàng)傷）、眼科、泌尿，顱頜面、放射、心臟等多個(gè)外科領(lǐng)域，先后出現(xiàn)了多種新的治療理念和方法，典型的有圖像引導(dǎo)手術(shù)(image - guided surgery，IGS)、微創(chuàng)手術(shù)（minimal invasive surgery，MIS）、計(jì)算機(jī)集成手術(shù)（computer integrated surge叮，CIS）、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)(computer aided/assistedsurgery，CAS)以及醫(yī)用機(jī)器人（medical robotics，MR）、醫(yī)用機(jī)器人與計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)（medical robotics and computer assisted surgery，MRCAS）、遙外科（tele - surgery）等，為手 術(shù)的診斷治療和輔助操作提供了一種新型工具。 為了有效描述這種以計(jì)算機(jī)和機(jī)器人技術(shù)為基礎(chǔ)的新興治療理念和治療手段的發(fā)展，并突出機(jī)器人和導(dǎo)航技術(shù)在手術(shù)中的重要作用，本章統(tǒng)一采用“醫(yī)用機(jī)器人與計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)。醫(yī)用機(jī)器人與計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)涉及醫(yī)學(xué)成像、圖像分析、 機(jī)器人、傳感器、運(yùn)動(dòng)分析、虛擬現(xiàn)實(shí)、遙操作及外科學(xué)等多個(gè)學(xué)科，能夠從視覺(jué)、 觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上為醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作提供便利，擴(kuò)展醫(yī)生操作技能，有效提高于術(shù)診斷與評(píng)佶、精確定位、精密操作和手術(shù)訓(xùn)練的質(zhì)量，縮短患者康復(fù)周期，是末米外科領(lǐng)域和數(shù)字化醫(yī)療器械領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)和必然趨勢(shì)。 
         醫(yī)用機(jī)器人與計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)作為一類(lèi)智能化和自動(dòng)化系統(tǒng)，其操作過(guò)程亦遵循 “感知／推理／操作”三原則，即建模、規(guī)劃和執(zhí)行三個(gè)階段。建模階段主要完成圖像的采集、處理與特征分析，規(guī)劃階段主要是確定手術(shù)實(shí)施策略，執(zhí)行期階段則是借助手 動(dòng)操作或者機(jī)器人來(lái)輔助實(shí)現(xiàn)手術(shù)策略。可以說(shuō)，此類(lèi)系統(tǒng)整合了智能器械與自動(dòng)控制技術(shù)，能夠以成像設(shè)備和傳感器為工具，直接或者間接地引導(dǎo)操作，實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù) （見(jiàn)圖7-1）。