醫(yī)學現(xiàn)實技術在骨盆骨折中應用的研究.pdf

1、目的：對醫(yī)學虛擬現(xiàn)實技術在骨盆骨折術前診斷、手術規(guī)劃及術中導航中的應用進行初步研究，進而指導骨盆骨折的正確診斷分型、提高手術規(guī)劃質量、增加手術操作的精確性，提高骨盆骨折手術質量。
　　材料與方法：
　　1）將一名健康志愿者骨盆CT掃描數(shù)據(jù)導入Mimics軟件，完成骨盆、髖臼的三維建模，然后按照AO骨折分型標準模擬各型骨盆、髖臼骨折，將模擬的骨折分型模型以STL格式保存。然后借助于VTK及Qt等軟件開發(fā)工具，開發(fā)骨盆、髖臼骨折

2、三維數(shù)字化分型軟件。10名醫(yī)學生和5名骨科醫(yī)師分別將傳統(tǒng)的骨盆、髖臼骨折二維分型圖譜及三維數(shù)字化分型軟件與骨盆、髖臼骨折患者的影像圖片比較，然后做出評價。
　　2）對骨盆骨折患者行骨盆CTA掃描，將掃描數(shù)據(jù)采用中值濾波除噪、閾值法與區(qū)域生長法結合進行圖像分割、通過等值面提取后進行皮膚體表輪廓、血管及骨組織的面繪制，并采用光線投射方法對骨盆的CT掃描數(shù)據(jù)進行直接體繪制。完成骨盆的三維重建后，在三維模型上進行虛擬復位及虛擬內固定設計過

3、程，并觀察術后結果與術前虛擬規(guī)劃結果的一致性。
　　3）術前在尸體標本髂骨翼置入5枚鈦釘后行 CT掃描。將所得數(shù)據(jù)導入SuperImage軟件重建骨盆的三維模型后對骶髂關節(jié)螺釘?shù)睦硐肼窂竭M行虛擬規(guī)劃。術中采用鈦釘標記點法進行術前虛擬空間與術中實際空間的配準后借助于導航系統(tǒng)的光學定位儀對術中骨盆及手術器械的空間位置實時跟蹤，術者在三維實時導航下依據(jù)術前規(guī)劃的理想路徑經皮置入骶髂關節(jié)螺釘1枚。術后將標本行CT掃描后構建骨盆三維模型，并

4、將螺釘實際位置與虛擬規(guī)劃結果進行比較。
　　結果：
　　1)構建的骨盆、髖臼骨折三維數(shù)字化分型模型形態(tài)逼真，立體感強。骨盆、髖臼骨折三維數(shù)字化分型軟件使得用戶能夠對骨折三維模型進行旋轉及放縮等操作；9名醫(yī)學生和5名骨科醫(yī)師認為相較于傳統(tǒng)的二維平面分型系統(tǒng)，三維數(shù)字化骨折分型系統(tǒng)更加有助于對骨盆、髖臼骨折AO分型的理解和判斷。
　　2）完成了骨盆、血管及皮膚體表輪廓的三維重建，重建結果清晰、立體、逼真；在骨盆三維模型上完

5、成了虛擬復位及內固定設計過程，設計的虛擬鋼板與骨折面具有較好匹配性和服貼性。術后結果提示手術方案與術前虛擬規(guī)劃結果基本一致。3）在術中實時三維導航下沿著術前虛擬規(guī)劃的路徑成功置入骶髂關節(jié)螺釘1枚。術后CT掃描結果提示螺釘位置滿意，與虛擬規(guī)劃結果相符合。
　　結論：醫(yī)學虛擬現(xiàn)實技術在骨盆骨折的術前診斷、術前規(guī)劃及術中導航中的應用具有良好的可行性，它有助于骨科醫(yī)生對骨折進行準確的診斷與分型，制定準確、個體化的手術治療方案，確保術中骨折