医疗MEMS解决膝关节置换手术中骨骼错位问题
2011-09-28 16:09:47   来源：微迷   评论：0   点击：

一直以来，膝关节置换手术中的骨骼错位问题无法得到有效解决，约30%是由于骨骼内部难以精确定位造成的。不过，目前可通过ADI公司的高精度MEMS传感器，快速跟踪病人的膝关节位置和运动状况。利用该项技术，美国加州的OrthAllign公司正在努力将膝关节定位手术的成功率提高到100%。

“ADI的高精度惯性测量单元（IMU），包含3轴陀螺仪和3轴加速度计，可在膝关节置换手术中引导外科医生的手术刀，让我们的KneeAlign系统可实现高价的光学系统的功能（40万美元甚至更高），”OrthAlign公司企业发展副总裁Darius Kharabi说。“如今，外科医生能够使用成本更低廉、操作更简便的医疗设备，可在手术中实现近乎完美的定位效果。”

图1 OrthAlign公司的KneeAlign系统

该市场非常庞大，因为仅美国每年实施的膝关节置换手术便高达67.5万例，据美国医疗照护研究及品质机构预估，到2030年，全美国将有超过350万人可能要实施膝关节置换手术。

不幸的是，Arthroplasty期刊资料显示，今天大多数的膝关节置换手术都是使用老式的机械定位设备，由于这些设备的精确度不高，因此手术定位成功率平均在70%以下。目前部份医院采购了光学式定位系统来增加定位成功率。然而这类设备非常大、昂贵，且难以使用，因而仅有不到5%的外科医生在实施膝关节置换手术时会使用光学式定位系统。

OthAllign公司表示：“采用医疗MEMS技术研发的新型医疗设备，其尺寸小到可用手握住，且非常便宜（可一次性使用后丢弃）；使用它的时间只需要几秒钟，但其精度却足以媲美高达数十万美元的光学设备。”

OthAllign成立于2008年，现已开发出一套基于MEMS技术的膝关节手术定位系统，可用于膝关节置换手术中。该公司表示，其第二代KneeAlign仪器已获得美国FDA核准。在TKA手术中，当对膝关节的上下部位进行切除，并置换新的人工关节时，这套系统可更良好地引导外科医生进行手术。

OrthAllign表示，选择ADI惯性测量单元的原因是：该单元内含有高精度的3轴陀螺仪及3轴加速度计，能实时跟踪膝盖的位置情况。将一个IMU-bearing模组附加在膝关节上，外科医生只需要在规定范围内移动膝盖──过程不到一分钟──利用MEMS传感器感知并通过精确的运动跟踪算法计算，便可获知准确的骨头下刀位置。该公司的KneeAlign仪器前端附有一个显示器，外科医生可观察切割仪器的位置调整情况，以确保置换的人造关节能精确定位。

OrthAllign基于医疗MEMS技术的KneeAlign系统已被美国纽约特色外科医院和圣地牙哥斯克里普斯绿色医院使用，预计2012年第一季度能供给全美各地医院。