下肢骨折復位手術自動化骨折床設計開發與測試

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肘關節變形之運動學評估及電腦輔助骨科手術定位技術開發

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建構具有威利氏環的心血管模擬器進行選擇性前行腦灌流之腦血流實驗分析

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PDA遠端即時互動式會議教學系統

 

行動式掌上型醫藥囑系統  
音頻回饋式遠端骨螺釘定位系統開發與臨床評估  
骨科截骨角度量測及定位輔助器械  

 

下肢骨折復位手術自動化骨折床設計開發與測試
 

骨科醫師指出使用傳統骨折床進行下肢骨折牽引復位時,為避免病患患處受到感染,無法在開刀過程接觸床台以調整方位;而傳統骨折床也缺少彎曲膝蓋之輔助機構,無法適用於需活動膝關節來進行骨折復位之手術,若病患同時發生大腿與小腿骨折時,醫生則需先以徒手方式進行小腿骨折復位手術,再將病患轉放置在傳統骨折床上,進行大腿骨折復位手術,這樣兩段式手術作業,不但手續繁雜且醫師無法連續處理治療;另外,醫師通常是使用活動式X光機(C-arm)進行復位時,都必須一邊觀察X光機所拍出之患處影像,一邊徒手來進行復位調整,即使採取了相關的防護措施,長時間所吸收的輻射量,仍將嚴重危害其健康。因此本研究係設計開發一套「下肢骨折復位手術自動化骨折床」,以克服上述問題。本研究已完成機構設計與機電整合、測試。另外為了配合臨床應用功能,也針對新增之髖、膝關節活動機制,評估手術時抬腿、膝蓋彎曲角度、大/小腿牽引量與所開發機台之適用性;除此,本研究也由骨科醫師以成豬下肢進行動物實驗,模擬人體下肢骨折接受復位手術之操作流程及臨床上牽引復位之適用性,經實驗驗證本研究所開發之自動化骨折床確實符合臨床需求及原設訂之研究目標。

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肘關節變形之運動學評估及電腦輔助骨科手術定位技術開發
 

本研究係解決骨折病患於手術過程中植入骨髓內釘後,遠端固定骨螺釘定位困難之臨床需求,開發一套『音頻回饋式骨髓內釘遠端骨螺釘定位導引系統』,研究工作包括改良MicroScribe-3DX 五軸被動式機械手臂末端探頭為可消毒之探頭、設計骨髓內釘遠端之骨螺釘定位輔助導引裝置、推導機械手臂之空間座標轉換矩陣、利用Microsoft Visual C++開發互動性音頻回饋手術應用視窗介面,最後進行系統整合及體外功能測試。為了驗證本系統之臨床適用性,也實際以一個脛骨骨折手術之臨床案例進行應用評估。經醫師初步評估不但可大量減少搜尋骨螺釘定位孔之手術時間,也縮小傷口大小、減少因失誤所增加之傷口數及失血量,並減少C-Arm使用次數,降低X-ray暴露量。當裝置於未來更完備時,醫師甚至不需C-Arm,即可快速定位骨螺釘孔。

 

 

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建構具有威利氏環的心血管模擬器進行選擇性前行腦灌流之腦血流實驗分析

 

急性腦梗塞是成人胸主動脈(Thoracic aorta)手術後最嚴重的併發症之一,常會導致病患終身殘障甚至死亡。目前醫界認為胸主動脈手術後急性腦梗塞之發生與手術中使用的體外循環血流中止(Circulatory arrest)技術有密切相關。為了增加體外循環血流中止時腦部對缺血的耐受性,臨床上目前是合併使用超低溫技術及腦灌流技術,一方面降低腦部代謝速率,另方面額外輸入血液供腦部使用。而經右腋動脈作右側頸動脈的選擇性前行腦灌流(selective antegrade cerebral perfusion; SACP)是目前在體外循環血流中止時最常使用的腦部供血之技術。透過人類腦部左右連通的動脈血管床—威利氏環 (Circle of Willis)將一部份來自右頸動脈來的腦灌流輸送至左腦,因此,右側選擇性前行腦灌流可達到兩側腦部均有接受血液灌流保護的效果。然而,腦保護效果會和威利氏環的完整性十分相關,且臨床報告發現約有12%的人具有當使用右側選擇性前行腦灌流時可能會導致左腦嚴重缺血的威利氏環缺損。爰此,本研究主要是為了評估選擇性前行腦灌流的腦保護效果而開發一套流體機械來模擬人體在使用選擇性前行腦灌流時相對應的腦部血流分佈模式,藉由體外實驗比較顱內與顱外的腦部血管其流量與速度的相關性,發展出一系列在臨床上易於取得且可合理反應局部腦血流量之生理監測值。最終目的是要在未來的研究中,根據本研究的結果,並整合目前現有的臨床心血管訊號及局部腦氧飽和度等量測設備,來建構一個具有監測多重生理指標的智慧型醫用監示器,讓術中局部腦血流不足的風險減到最低。

 

 

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PDA遠端即時互動式會議教學系統

 

人與人之間的互動需要溝通,藉由討論或會議來達成共識。以正式的會議或簡報來說:最常見的方式是以投影片、幻燈片或是電腦投影機將畫面投射在布幕、牆壁之上。但是這些功能僅僅提供給報告者,而無法讓與會者達到互動的效果。為了解決這些缺點,我們嘗試以個人數位助理器(PDA),來提供一種新的作業模式讓報告者和與會者有較好的互動機制。

本系統在實作上分兩大部份:一為在單一桌上型電腦(或筆記型電腦)上執行之伺服(Serve)程式;另一為在多台PDA上執行之客戶端(Client)軟體。伺服端軟體的主要功能是接收PDA送來的訊息,然後依據其屬性,用來控制電腦或在『電子白板』上顯示出來,其他功能包括傳遞講義到PDA、以VBA技術控制PowerPoint、執行外部軟體以及秘密投票等。客戶端程式則負責傳送各種畫筆工具訊息至PC、提供多人即時會談功能、遠端控制PC等。系統可控制每個發言人的權限、定義PCPDA連線的方式(透過串列埠或紅外線)、傳輸的速度以及設定電子白板透明度等功能。

藉由本系統所提供的功能改變目前簡報的型態;如此不僅可以達到更好的開會效率,同時也可增加與會者互動的機會。另外,本軟體減少紙張的使用量(講義直接傳至PDA),完全符合環保的概念。至於開發技術的再利用,相同的設計理念可應用在其他軟體的開發上,例如:利用PDA紀錄工業上的機器保養紀錄、補習班的教學系統、考題題庫演練、名人著作交流等。

  

   

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行動式掌上型醫藥囑系統

 

        臨床醫生通常會遇到一個問題:『如何隨時且完整的紀錄患者資料?』;如果醫師可以使用較少作業時間來處理病歷的相關事宜,則有更多的精神來服務患者,進而提升醫療品質。結合掌上型PDA電腦之醫學資訊管理系統為解決此問題的方法之一。系統除了可以記錄病歷、儲存資料、及具備通訊能力之外,更可適時地瀏覽藥物治療及劑量需求、建立Chart Notes與醫囑、並可進行列印或傳真、與桌上型或網路連線之電腦進行資料交換、自行訂定臨床需要之程序與病患照護計畫等功能。

   本系統主要係提供臨床醫師一套日常巡視病房可使用之行動式電子醫學病歷記錄、追蹤系統。其功能包含:(1)患者病歷資料點選存取介面:如姓名、病歷號碼、生日、性別、住院時間、病床號碼、主治醫師姓名、診斷、過敏事項等,利用點選、預設選項的方式,所有的操作只需簡單的點幾下即可完成。(2)醫療數據自動計算分析介面:如病人年齡、住院時間、用藥劑量週期。(3)訊息快速瀏覽介面:如病房(床位) 群組排列、病歷號碼、住院時間等。(4)個別化治療自動追蹤提醒介面:利用to-do list和problem list使該作的處置、用藥無所遺漏或擬定患者的治療策略。(5)醫療資料庫介面:如藥典及緊急處置等。(6)資料自動備份及紅外線傳輸介面:與醫院中央醫藥囑系統同步更新資料庫內容。系統架構包含伺服端及使用者(醫師)端兩部份:使用者端為PDA;而伺服端為一連接分散式網路後端資料庫系統之桌上型醫、藥囑管理系統。臨床醫師可經由醫院之醫、藥囑管理系統下載所需照護的患者最新資料至PDA。在巡視病房時,可查閱過去的病歷或紀錄最新的患者資料。當執行臨床處置工作後,可將更改過的病歷上載至PC,以達到資料同步之目的。另外,可使用紅外線傳輸介面,在不需任何連接線,即能進行掌上型電腦與筆記型電腦間之資料傳輸。利用此功能可在下班時,將資料傳給接班之另一位醫師。

  本系統不但有助於臨床醫師提升工作效率,使他們能有更多的時間投入於照顧病人上,以增加服務品質、造福人群。

     本系統相同的軟體架構與程式模式可應用在建立緊急醫療服務(Emergency Medical Service)、呼吸治療評估(Respiratory Assessment)、健康保健評估 (Health Assessment)等系統。

 

     

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音頻回饋式骨髓內釘遠端骨螺釘定位導引系統開發與臨床評估

 

本研究係解決骨折病患於手術過程中植入骨髓內釘後,遠端固定骨螺釘定位困難之臨床需求,開發一套『音頻回饋式骨髓內釘遠端骨螺釘定位導引系統』,研究工作包括改良MicroScribe-3DX 五軸被動式機械手臂末端探頭為可消毒之探頭、設計骨髓內釘遠端之骨螺釘定位輔助導引裝置、推導機械手臂之空間座標轉換矩陣、利用Microsoft Visual C++開發互動性音頻回饋手術應用視窗介面,最後進行系統整合及體外功能測試。為了驗證本系統之臨床適用性,也實際以一個脛骨骨折手術之臨床案例進行應用評估。經醫師初步評估不但可大量減少搜尋骨螺釘定位孔之手術時間,也縮小傷口大小、減少因失誤所增加之傷口數及失血量,並減少C-Arm使用次數,降低X-ray暴露量。當裝置於未來更完備時,醫師甚至不需C-Arm,即可快速定位骨螺釘孔。

 

 

   

 

    

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骨科截骨角度量測及定位輔助器械 

 

  

 

 

 

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