膝蓋和臀部磨損。背部和頸部變得不穩(wěn)定。幸運的是，整形外科醫(yī)生專門從事肌肉骨骼修復(fù)。以前需要開放式手術(shù)的手術(shù)現(xiàn)在可以通過微創(chuàng)技術(shù)完成。手術(shù)風(fēng)險降低，術(shù)后疼痛和恢復(fù)時間也降低。
骨科手術(shù)是最常見的手術(shù)類型之一，尤其是在人口老齡化的發(fā)達國家。僅在美國，每年脊柱融合和膝關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)就超過一百萬例。
內(nèi)窺鏡檢查、CT 掃描和紅外導(dǎo)航等成像方法有助于手術(shù)規(guī)劃并提供視覺或空間引導(dǎo)，但光學(xué)傳感在骨科手術(shù)中的全部潛力仍有待探索。來自愛爾蘭廷德爾國家研究所 (TNI) 的 Biophotonics@Tyndall 小組的研究人員與來自 Sunnybrook 健康科學(xué)、多倫多大學(xué)、南醫(yī)院維多利亞大學(xué)醫(yī)院和科克大學(xué)的合著者合作，提出了將光學(xué)傳感整合到骨科手術(shù)器械，發(fā)表在《生物醫(yī)學(xué)光學(xué)雜志》上。他們描述了光學(xué)傳感如何通過光譜學(xué)或成像來解決骨科手術(shù)中未滿足的臨床需求。
光學(xué)傳感有多種類型，它們的使用取決于所需信息的類型。例如，光學(xué)相干斷層掃描(OCT) 可以對組織微觀結(jié)構(gòu)進行成像，而拉曼光譜可以報告組織的分子特征。這樣的技術(shù)可以單獨地或組合地用于幫助在外科器械的工作尖端處引導(dǎo)外科手術(shù)。例如，通過感測骨骼及其周圍組織的固有光學(xué)特性，配備光學(xué)裝置的手術(shù)鉆可以識別骨骼/組織界面，從而提高手術(shù)準(zhǔn)確性。外科醫(yī)生將從光學(xué)傳感器提供的視覺提示中受益，例如綠燈指示何時鉆頭處于正確的骨骼區(qū)域，或者當(dāng)它接近邊界時發(fā)出警告燈——例如，膠原蛋白、血液、髓磷脂或脂質(zhì)。目前，聽覺或感官反饋提供了該信息。
鉆頭中的光學(xué)傳感需要什么?常規(guī)髖關(guān)節(jié)手術(shù)涉及一個帶有柔性空心芯的鉆頭，這是光纖的方便位置，但通常用于光學(xué)傳感的玻璃纖維并不那么靈活。柔性纖維可以由塑料制成，但它們在這樣的環(huán)境中能持續(xù)多久?這只是為精密手術(shù)器械集成光學(xué)傳感所必須解決的眾多挑戰(zhàn)之一。
該團隊設(shè)想了多種場景，在這些場景中，光學(xué)傳感將提高準(zhǔn)確性并改善結(jié)果。回顧光學(xué)支持的骨科技術(shù)的最新發(fā)展和手術(shù)器械未滿足的臨床需求，作者為創(chuàng)新提供了務(wù)實的指導(dǎo)。亞毫米精度是脊柱手術(shù)所必需的最佳目標(biāo)。
根據(jù)主要作者 Carl Fisher 的說法，“任何可以近似 CT 引導(dǎo)的光學(xué)方法都是有益的，因為它會減少對 CT 和輻射暴露的要求。”識別和結(jié)合骨骼和軟組織以及結(jié)締組織和神經(jīng)血管組織的組織特異性光學(xué)特性是重要的基礎(chǔ)工作。
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