13、医学领域的两项前沿技术：患者配准与软骨修复机器人工具

医学领域的两项前沿技术：患者配准与软骨修复机器人工具

在医学技术不断发展的今天，患者配准和软骨修复机器人工具的研究取得了重要进展。这两项技术分别在手术导航可视化和膝关节软骨修复方面具有巨大的应用潜力，为提高手术的精准性和效率带来了新的希望。

基于体绘制的患者配准技术

在医学干预中，图像引导对外科医生至关重要。随着GPU技术的进步，直接体绘制成为一种高效快速的可视化方法，增强和虚拟现实技术的发展也让医护人员能更好地理解患者的解剖结构。

为了评估算法性能，研究人员分析了与使用Qualisys跟踪系统获得的真实变换相关的位置和旋转偏移。在两阶段配准中，经典Kabsch算法报告的与目标位置的平均偏差为13.73 ± 3.19 mm，启用表面对齐功能后提高到10.64 ± 2.12 mm，进一步使用数字化表面点进行精细配准后，位置误差降至8.77 ± 1.26 mm。旋转偏移方面，经典Kabsch算法和提出的方法之间无显著差异，平均旋转误差分别为6.21 ± 3.47°、5.16 ± 3.81°和7.17 ± 3.95°。

该研究利用直接体绘制和增强/虚拟现实技术简化了患者配准过程，使其适用于术中场景。两阶段配准方法展示了实时体绘制在图像引导手术中的潜力，有效利用了通常用于渲染优化的距离图，无需额外计算。系统具有高度模块化，组件可互换，如可将不准确、未校准的跟踪系统替换为医疗级系统，VR头显可换成AR设备。第二阶段自动生成体素表面点，减少了外科医生的额外工作，增加了技术的可采纳性。

膝关节软骨修复机器人工具的研究

膝关节透明软骨缺陷的精确大小和位置信息对于开发软骨修复手术的机器人工具至关重要。德国软骨登记处显示，约45%的缺陷