惯性测量传感技术实现精确外科手术

21ic讯 计算机辅助外科手术不断创新，推动现代医学突破界限，朝着全新而令人振奋的尖端科学方向发展。基于控制台和摄像机的系统逐渐替代了传统的外科手术仪器，使外科医生能够为病人进行异常精确的手术。

病人膝盖经完整动作扫描后，医生使用KneeAlign 2系统，依靠ADI IMU捕捉到的定位与动态数据，可以快速测定股骨切割块的精确方位。

OrthAlign设计团队进一步提高了创新水平，最近推出了KneeAlign 2系统，该外科手术导航系统仅有手掌大小，在全膝关节置换术(TKA)中实现精准的胫骨和股骨对准。全膝关节置换术将切除整个膝关节，然后植入假体。鉴于基于摄像机的手术导航系统成本高、尺寸大，OrthAligh设计团队转而采用ADI iSensor IMU（惯性测量单元）。整形外科医生在全膝关节置换术中，凭借该惯性测量单元可以在数秒时间内测定病人胫骨旋转中心，并精确计算出切骨角度。

OrthAlign公司企业发展部门副总裁Darius Kharabi表示：“ADI iSensor惯性测量技术在KneeAlign 2 System中起着至关重要的作用，该技术的运用使得我们的设计团队能够实现高精确度、小尺寸和低成本的目标”。

KneeAlign 2系统所采用的ADI iSensor IMU内置三个加速计和三个陀螺仪，能分别感应出直线运动和角向运动，从而完成六自由度测量。iSensor IMU能够准确跟踪所有轴上的仪器运动，甚至在极为苛刻的手术条件中也能做到。IMU器件结构紧凑，能通过标准SPI数字接口读取经校正和动态补偿的传感器数据，还能进行数字调谐传感器滤波与处理，以适应不同应用情形。通过简单的数字接口便可立即获得精确的惯性数据，使OrthAlign设计团队节省了数年的研发时间，得以将此革新性产品推向市场。

OrthAlign公司的KneeAlign 2系统已经得到FDA（美国食品及药物管理局）510(k)许可证，经认定与传统仪器一样操作简便，实质上等效于基于摄像机的大型控制台计算机辅助手术系统，可达到同等的胫骨和股骨测量效果。

到2030年，预计美国全膝关节置换术(TKA)的需求将增长至2005年的673%。借助于ADI iSensor技术，OrthAlign在膝关节手术方面的不断创新对外科医生和病人都有着非凡的意义

KneeAlign单元仅手掌大小，其配套切除仪器能与全膝关节置换术中所使用的所有植入系统兼容。美国医疗保健研究与质量管理署提供的数据显示，2009年约有675000名美国人实施了全膝关节置换术。然而，根据预计这个数字在今后的几年内将急剧增加，到2030年将有350万人进行该手术。

目前，估计约30%的全膝关节置换术植入对准不佳。** 使用ADI iSensor IMU后，KneeAlign 2能实现精确对准，其精度与基于摄像机、昂贵得多的大型导航系统相当，已证实其膝关节置换对准精度接近91%，而传统外科手术设备仅有68%。

2011年9月，美国各大膝关节外科中心限量采用KneeAlign 2进行股骨和胫骨导航，完成了约50例全膝关节置换术，结果令人鼓舞。OrthAlign公司随即在2012年第一季度将KneeAlign 2系统投放市场，同时继续在纽约特殊外科医院、加州斯克里普斯格林医院以及其他研究中心开展临床研究。