球心|这个手术定位系统助膝关节置换实现毫米级精度( 二 )_

王禹基告诉采访人员，目前常规膝关节置换手术主要是通过髓内定位技术，用髓内杆插入股骨髓腔，然后通过术前X线片和术者经验进行外翻5°—7°的调节，进行股骨远端截骨。相关文献显示，采用常规手术方式，有近35%的患者，下肢力线误差大于3° 。
而IKPAS是一个基于传感器技术的便携式导航系统，可在术中对患者进行下肢力线的精准测量和截骨定位，操作简便，不延长手术时间。
IKPAS所使用的下肢力线测量仪，内含MEMS加速度计，这是基于传感质量的惯性力测量原理设计的微电子传感器。 IKPAS选用的集成惯性单元，包含3轴加速度计和3轴陀螺仪，可以在静止状态采集下肢力线测量仪的姿态角和空间位置；在运动状态通过加速度的变化，获取人体运动方向和运动速度。
在王禹基看来，人体的髋关节是一个球窝关节，在保持骨盆固定的状态下，可将下肢运动看作以髋关节中心为球心的球面运动。
IKPAS就是将人体髋关节的旋转中心当作球心，膝关节中心为球面上的一点，在膝关节运动的过程中，可采集以髋关节旋转中心为球心、股骨机械轴为球体半径的加速度集，建立球面运动模型。而找到了这个球心就可以找到该球体的切面，即垂直于股骨机械轴的截骨面。
“IKPAS利用传感器技术，可以不依赖术前患者的影像数据，通过陀螺仪及加速度计配合特定的算法，在术中实时测量股骨远端与胫骨平台的截骨角度，计算获得个性化的角度数据，以辅助医生更加精准地完成膝关节置换手术中下肢力线测量和截骨定位。 ”王禹基说。
与传统膝关节置换手术相比，传感器辅助下的膝关节置换手术可以轻松实现个体化、精准化截骨，精度误差小于1.5°；不开髓，有效降低并发症的发生，减少止血带的使用时间；出血少，止血带使用时间短，患者术后体验好；单模块设计，使用方便，手术时间与传统手术无统计学差异；胫骨平台后倾截骨角度可控，旋转平台假体手术可控性高；在关节外畸形、内固定物未取出等全膝关节置换病例中优势明显。