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基于深度学习神经网络技术的脊柱椎弓根螺钉自动规划研究

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中国数字医学 2024年第4期19卷 84-91页

作者：赵经纬张蕴显施崭张琦杨智刘波何达北京积水潭医院脊柱外科中国医学科学院智能骨科创新单元北京100035 首都医科大学生物医学工程学院

目的:针对骨科手术机器人螺钉手工规划效率低下的问题,实现基于CT的脊柱椎弓根螺钉自动、高效、高质量规划。方法:采用深度学习神经网络对标注分割和螺钉的CT图像进行有监督的机器学习,实现脊柱椎弓根螺钉的自动规划;本实验使用44例腰... 详细信息

目的:针对骨科手术机器人螺钉手工规划效率低下的问题,实现基于CT的脊柱椎弓根螺钉自动、高效、高质量规划。方法:采用深度学习神经网络对标注分割和螺钉的CT图像进行有监督的机器学习,实现脊柱椎弓根螺钉的自动规划;本实验使用44例腰椎CT共440枚螺钉作为训练集,使用11例CT生成110枚螺钉作为测试集,以手工规划作为对照组,通过盲法专家评价评估螺钉规划效果,并通过记录规划时间评估规划效率。结果:该自动规划方法生成的螺钉规划临床可用率为95.4%,自动规划时间与平均手工规划时间分别为68.8 s和177.6 s。结论:该自动规划方法可初步实现高效、高质量的脊柱椎弓根螺钉自动规划,但仍需临床医生监督复核。

关键词：智能骨科深度学习神经网络 AI辅助诊疗手术自动规划

机器人辅助经皮内镜下腰椎间盘切除术的初步疗效报告

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中华骨科杂志 2022年第2期42卷 84-92页

作者：王含刘亚军范明星施崭敖进涛田伟蒋继乐北京积水潭医院北京大学第四临床医学院脊柱外科北京100035

目的探讨机器人辅助下经皮内镜椎间盘切除术(transforaminal percutaneous endoscopic lumbar discectomy,tPELD)治疗腰椎间盘突出症的可行性及其临床疗效。方法回顾性分析接受天玑TM骨科手术机器人辅助下tPELD手术治疗单节段腰椎间盘... 详细信息

目的探讨机器人辅助下经皮内镜椎间盘切除术(transforaminal percutaneous endoscopic lumbar discectomy,tPELD)治疗腰椎间盘突出症的可行性及其临床疗效。方法回顾性分析接受天玑TM骨科手术机器人辅助下tPELD手术治疗单节段腰椎间盘突出症14例连续病例的病历资料(机器人组),男7例,女7例;年龄为(46.6±14.8)岁(范围16~72岁)。机器人组在术中获取实时三维影像并在机器人系统内规划穿刺路径,再由机械臂引导术者进行精准穿刺和工作通道建立完成手术。选取同期接受传统"C"型臂X线透视辅助下tPELD手术的25例连续病例作为对照组,年龄(45.5±13.7)岁(范围16~68岁)。所有患者均完成至少12个月的随访。主要观察指标为术中透视次数、疼痛视觉模拟评分(visual analog scale,VAS)、Oswestry腰椎功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI),以及采用改良Macnab分级评估临床疗效,记录并发症发生情况。结果两组患者的年龄、性别分布、腰椎间盘突出类型、手术节段、术前VAS和ODI的差异均无统计学意义(P>0.05)。机器人组除1例由于技术原因术中转为开放手术外,余13例均成功完成机器人辅助tPELD手术。机器人组术中透视(8.8±5.5)次明显低于对照组(21.3±8.3)次,差异有统计学意义(t=4.842,P<0.01)。机器人组术后即刻VAS为(2.85±1.79)分,末次随访时为(1.50±1.04)分均较术前(7.62±0.92)分有明显下降(F=69.747,P<0.01);末次随访时ODI为18.89%±12.16%较术前71.19%±12.12%有明显下降(t=15.430,P<0.01)。两组间术后即刻VAS(t=0.568,P=0.574)、末次随访VAS(t=0.713,P=0.481)及末次随访ODI(t=0.171,P=0.865)的差异均无统计学意义;末次随访时改良Macnab分级优良率机器人组92.30%,对照组84.00%,差异无统计学意义(χ^(2)=0.517,P=0.472)。两组均未出现神经根损伤、硬膜损伤、颅内压升高等严重并发症,机器人组出现复发1例(复发率7.7%),对照组出现复发2例(复发率8.3%),差异无统计学意义(χ^(2)=0.001,P=0.973)。结论机器人辅助经皮内镜下腰椎间盘切除技术能够协助术者简单、准确、安全地建立工作通道,并取得良好的临床效果。

关键词：腰椎椎间盘移位椎间盘切除术,经皮机器人内窥镜检查

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天玑骨科手术机器人高精度工作区域研究

北京生物医学工程 2022年第3期41卷 266-270页

作者：范明星施崭张琦王令珑房彦名田伟北京积水潭医院脊柱外科北京100035 首都医科大学燕京医学院北京101300

目的研究天玑骨科手术机器人的高精度工作区域,提高机器人辅助手术精度。方法设置天玑骨科手术机器人的光学导航系统位置,使其与精度测试模型所处实验平面垂直距离保持1.5 m,以精度测试模型所处位置为工作区域中心O,建立以O点为原点的... 详细信息

目的研究天玑骨科手术机器人的高精度工作区域,提高机器人辅助手术精度。方法设置天玑骨科手术机器人的光学导航系统位置,使其与精度测试模型所处实验平面垂直距离保持1.5 m,以精度测试模型所处位置为工作区域中心O,建立以O点为原点的平面直角坐标系,在平面内缓慢移动精度测试模型,当其刚好不能被光学导航系统追踪时记为到达工作区域边界,记录边界范围。使用三坐标测量仪测量原点O与边界间不同位置点的机器人定位精度,并比较不同位置点间的精度差异。结果天玑骨科手术机器人在光学导航系统距离手术区域1.5 m时的工作区域为长1263 mm、宽878 mm的长方形。机器人在各象限中心点间的定位精度无统计学差异(P=0.13),但定位精度距离视野中心距离增加将导致定位精度降低(H=103.39,P<0.001),箱式图对比分析发现当操作位置距离视野中心距离大于400 mm时精度显著变差。结论天玑骨科手术机器人的工作区域为长方形,应尽量保持手术区域位于视野中心400 mm范围内,从而获得更稳定的手术精度。

关键词：骨科手术机器人机器人辅助手术精度光学导航工作区域

机器人辅助开放与微创入路胸腰椎骨折内固定手术的对比观察

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骨科临床与研究杂志 2020年第4期5卷 202-207页

作者：赵经纬何达韦祎韩晓光范明星施崭北京积水潭医院脊柱外科 100035

目的评价并对比机器人辅助开放手术与微创手术螺钉置入的精度和手术安全性。方法回顾2015年11月至2019年12月北京积水潭医院脊柱外科接受机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的患者120例;男67例,女53例;年龄(49.7±13.6)岁;按照开放和微创... 详细信息

目的评价并对比机器人辅助开放手术与微创手术螺钉置入的精度和手术安全性。方法回顾2015年11月至2019年12月北京积水潭医院脊柱外科接受机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的患者120例;男67例,女53例;年龄(49.7±13.6)岁;按照开放和微创入路分为两组,其中,开放手术71例,微创手术49例。使用术后CT影像,依照Gertzbein和Robbins评分进行椎弓根螺钉精确性评价。分析机器人辅助胸腰椎骨折内固定手术的临床和影像学指标以及手术时长、出血量、住院时间、关节突关节侵犯等指标。结果120例患者骨折为(1.3±0.7)节段,置钉(6.2±2.4)枚。共置入744枚螺钉,其中703枚未突破椎弓根皮质(A级),32枚突破皮质小于2 mm(B级),9枚错误置入(C级)。开放手术与微创手术在置钉精确性方面差异无统计学意义(χ^2=0.976,P=0.323)。穿破椎弓根皮质的41枚螺钉中,穿破外侧皮质33枚。开放组手术时间显著大于微创组(Z=-2.566,P=0.005);开放组出血量显著大于微创组(Z=-4.714,P=0.000);开放组术后住院时间大于微创组,差异有统计学意义(Z=-2.173,P=0.030)。结论机器人辅助的胸腰椎骨折内固定手术在开放和微创入路下均精确、安全。

关键词：脊柱骨折外科手术,微创性人工智能机器人辅助手术

骨科机器人辅助微创腰椎内固定术临床效果观察

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北京生物医学工程 2020年第2期39卷 145-151页

作者：黄洁韩冰刘稷轩施崭高新雪闫硕王豫田伟北京积水潭医院脊柱外科北京100035 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191

目的比较骨科机器人辅助微创腰椎内固定术和传统开放腰椎内固定术的手术和护理效果差异,并从术后护理角度对患者术后早期下地时间进行探讨。方法本研究为前瞻性随机对照研究,纳入2019年4月1日至7月30日收入北京积水潭医院脊柱外科行单... 详细信息

目的比较骨科机器人辅助微创腰椎内固定术和传统开放腰椎内固定术的手术和护理效果差异,并从术后护理角度对患者术后早期下地时间进行探讨。方法本研究为前瞻性随机对照研究,纳入2019年4月1日至7月30日收入北京积水潭医院脊柱外科行单节段腰椎手术的患者。采用随机数表法将符合纳排标准的患者分为机器人辅助微创内固定术组和传统开放内固定术组。术后首次下地时间在机器人辅助微创腰椎内固定术组缩短至术后4 h,而传统开放腰椎内固定术组患者仍保持术后24 h。评价指标包括Gertzbein-Robbins螺钉分类标准、首次下地活动持续时长、围手术期疼痛评分、手术时间、术中出血量、术后住院时间和术后并发症等。结果本研究共纳入患者60名,平均年龄(54.58±7.04)岁,其中男性患者33名(55%)。两组患者在基线信息方面无显著性差异。螺钉位置可接受率及优良率方面,机器人辅助微创内固定术组均优于传统开放内固定术组。围术期护理方面,术后4 h及术后24 h的疼痛评分采用视觉模拟评分法(visual analog scale,VAS),机器人辅助微创内固定术组显著优于传统开放内固定术组。此外,机器人辅助微创内固定术组比传统开放内固定术组具有更长的首次下地活动持续时长。在手术时间、术中出血量和术后住院时间方面,机器人辅助微创内固定术组也存在明显优势。结论骨科机器人辅助微创腰椎内固定术能够提高椎弓根螺钉置入的精准性。在护理方面,术后早期下地活动能够提高患者围手术期体验,同时并不增加并发症的发生率。

关键词：骨科机器人护理腰椎内固定术椎弓根螺钉置入位置精准性早期下地

半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度系数研究

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工程力学 2024年

作者：杨大彬张崭周观根王昊范凯朱宝琛李平山东建筑大学土木工程学院曲阜华亿重工有限公司建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室浙江东南网架股份有限公司

杆件计算长度系数是验算杆件稳定性的关键参数之一，因此如何确定计算长度系数是单层网壳结构设计中的一个重要问题。本文基于结构弹性稳定理论，推导出半刚性节点的单层网壳杆件壳体面外计算长度计算公式，并得到半刚性节点单层网壳杆... 详细信息

杆件计算长度系数是验算杆件稳定性的关键参数之一，因此如何确定计算长度系数是单层网壳结构设计中的一个重要问题。本文基于结构弹性稳定理论，推导出半刚性节点的单层网壳杆件壳体面外计算长度计算公式，并得到半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度和节点转动刚度的关系。基于有限元模拟，对不同网壳类型、杆件位置、杆件截面、矢跨比和节点转动刚度的单层网壳开展屈曲分析，根据杆件局部屈曲承载力和欧拉公式，反推出杆件壳体面外的计算长度系数，进而得到各项参数与杆件计算长度系数的变化关系。综合理论计算和数值模拟结果，得到计算长度放大系数和节点转动刚度的关系曲线，拟合得到计算长度放大系数的计算公式，并结合规范给出了半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度系数的实用计算公式。

关键词：结构工程单层网壳计算长度系数结构弹性稳定理论半刚性节点杆件稳定性

基于奇异摄动的刚柔耦合Delta机器人非线性混合控制

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机械工程学报 2024年第5期60卷 95-106页

作者：商德勇黄云山黄欣怡潘崭中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083

在高速运动中,Delta并联机器人杆件发生的弹性变形和振动对运动性能的影响不可忽略。针对有限元法离散柔性杆时出现方程维度高且难以适用于主动控制的问题,通过假设模态法和Kane方法,对Delta刚柔耦合并联机器人进行动力学建模。通过添... 详细信息

在高速运动中,Delta并联机器人杆件发生的弹性变形和振动对运动性能的影响不可忽略。针对有限元法离散柔性杆时出现方程维度高且难以适用于主动控制的问题,通过假设模态法和Kane方法,对Delta刚柔耦合并联机器人进行动力学建模。通过添加闭链刚柔耦合系统运动学位置、速度、加速度约束方程,建立了闭链形式的Delta并联机器人的刚柔耦合动力学方程。针对Delta并联机器人刚柔耦合动力学模型复杂度高的问题,利用奇异摄动法,将刚柔耦合动力学模型依据时间尺度分解为快变和慢变两个子系统。为避免扰动的影响并保证收敛性,针对慢变系统设计了非奇异终端滑模控制器;为抑制弹性振动对运动的影响,针对快变系统设计了LQR最优控制器,并将两个子系统的控制器合并为刚柔耦合系统的非线性混合控制器。仿真对比实验证明,所设计的混合控制器不仅保持了更高精度的轨迹跟踪,而且实现了明显的振动抑制效果,为Delta刚柔耦合并联机器人的主动跟踪控制和振动抑制提供了新思路。

关键词：并联机器人刚柔耦合假设模态法 Kane方法奇异摄动

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数字化转型下的财务共享制度研究

财经界 2024年第2期 132-134页

作者：梁崭中国太平洋保险浙江分公司

互联网信息技术手段的飞速发展与进步，在很大的层面上也将我国现代化企业发展模式进行了更为深层次的创新。数字化转型下财务共享制度的改革与创新，主要也是在经济全球化飞速发展的时代背景下而形成的一种全新的发展模式。基于现阶段... 详细信息

互联网信息技术手段的飞速发展与进步，在很大的层面上也将我国现代化企业发展模式进行了更为深层次的创新。数字化转型下财务共享制度的改革与创新，主要也是在经济全球化飞速发展的时代背景下而形成的一种全新的发展模式。基于现阶段我国在国际市场竞争中地位日益提升的现状，本文主要也是从数字化转型下财务共享的意义、数字化转型下财务共享的关键、数字化转型下财务共享的实践研究，三个角度展开了更为深入的研究与分析，以期促进我国财务管理工作的发展，降低财务风险出现的可能性。

关键词：数字化转型财务共享制度研究

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运用信息化与智能化推动金融投资业稳健发展

财富生活 2024年第6期 131-133页

作者：刘崭带路国际众创空间

“智能金融”是将人工智能与金融业务相结合的一种全新发展模式。运用人工智能科技,进行金融投资业务模式的革新,可以提升客户体验,提升服务效率。参与方既有面向金融机构的人工智能科技企业,又有传统金融机构、新兴金融业态和金融监管... 详细信息

“智能金融”是将人工智能与金融业务相结合的一种全新发展模式。运用人工智能科技,进行金融投资业务模式的革新,可以提升客户体验,提升服务效率。参与方既有面向金融机构的人工智能科技企业,又有传统金融机构、新兴金融业态和金融监管部门等,所有的参与者一起构成了一个智慧金融环境。基于此,文章分析了运用信息化与智能化推动金融投资业稳健发展的策略,以供参考。

关键词：信息化技术智能化技术金融投资行业发展