基于生物接骨理论的复位机器人系统研究

项目名称： 基于生物接骨理论的复位机器人系统研究

项目编号： No.31271000

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 生物科学

项目作者： 唐佩福

作者单位： 中国人民解放军总医院

项目金额： 80万元

中文摘要： 骨折复位操作与治疗效果密切相关，生物接骨技术和计算机辅助骨科是近年来迅速发展的新技术。但生物接骨的精度缺陷和计算机辅助复位的生物安全监控缺失，成为两种技术应用的瓶颈。本项目首次采用人体健侧的三维数据，构建基于生物理论的骨折功能复位模型，并利用模糊理论优化icp算法，建立快速、精确的功能复位操作标准；采用医学工程实验和有限元计算，建立基于图论的神经血管容受度模型。提出基于碰撞理论的路径优化算法，实现量化的生物接骨治疗。在此基础上，采用机器人技术，研制骨折复位平台，实现精准的复位操作；采用传感技术，检测血流、肌电、位置、力等多种手术信息，为复位控制提供准确指导，并采用力位控制方法，建立多信息融合的控制策略，实现复位操作的安全控制。通过该项目的机理探索及技术的拓展应用，为量化生物接骨技术在机器人辅助骨科的应用提供新的理论和技术支持。

中文关键词： 手术机器人；骨折治疗；智能复位；软组织安全监控；术前路径规划

英文摘要： Fracture treatment effect is closely related to reduction procedure. Biological osteosynthesis and computer-assisted orthopeadics are new technology with rapid development in recent years. However, accuracy defects of biological osteosynthesis and bio-security monitoring failures of computer-assisted technology have been the main obstacle to the application of the two technologies. 3D data of body contralateral is introduced in this project for the first time to build a template for functional reduction of fracures. We also optimise icp algorithm with fuzzy theory to build a reduction criterion with great quickness and precision. We build a nerve and blood vessel rolerance model based on the graphy theroy with medical engineering and finite element method and path optimization algorithm in line with collision theory to quantify the biological osteosynthsis. On this basis, we use robitics to develop the fracture reduction platform to realize precise reduction procedure; we use sensor technology to detect a variety of surgical information like blood flow、 EMG、 position and force to provide accrute guidance for reduction procedure; we use buile a control strategy of multi-imformation fusion with force and position control to realise security monitoring of the reduciton procedure. We would provide new theoretical an

英文关键词： surgical robot；fracture treatment；intelligent reduction；soft tissue safety monitoring；preoperative trajectory planning