基于醫(yī)學(xué)圖像的膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建手術(shù)的仿真.pdf

1、膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)是目前重建前交叉韌帶的有效方式之一，但是由于關(guān)節(jié)鏡的一些限制，例如與傳統(tǒng)手術(shù)不一樣的觀察方式，較高手眼協(xié)調(diào)能力等，導(dǎo)致該手術(shù)操作難度大，培訓(xùn)困難，醫(yī)生需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)才能熟練掌握手術(shù)的操作。虛擬手術(shù)為膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)提供了一種新型的手術(shù)訓(xùn)練方式，它不僅可以提高培訓(xùn)的效率，還能降低相關(guān)的培訓(xùn)費(fèi)用。如何構(gòu)建逼真的虛擬手術(shù)環(huán)境以及手術(shù)過(guò)程的模擬是虛擬手術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵，本文采用三維重建的方法構(gòu)建膝關(guān)節(jié)的三維模型并利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件對(duì)手術(shù)

2、過(guò)程進(jìn)行模擬。主要對(duì)以下方面進(jìn)行了研究：
　　 (1)構(gòu)建虛擬手術(shù)環(huán)境。由于膝關(guān)節(jié)是人體最大且最復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，為了獲得逼真的膝關(guān)節(jié)三維模型，對(duì)膝關(guān)節(jié)的CT與MRI圖像進(jìn)行三維重建。根據(jù)CT圖像層次分明的特點(diǎn)，采用閾值分割與區(qū)域生長(zhǎng)對(duì)圖像進(jìn)行分割，提取股骨、脛骨以及髕骨等區(qū)域。由于MRI圖像的各區(qū)域的區(qū)分不明顯，但是半月板與前交叉韌帶在圖像序列中所占的張數(shù)較少，所以采用手動(dòng)分割進(jìn)行半月板與前交叉韌帶的提取。將處理過(guò)后的圖片導(dǎo)入M

3、imics軟件中進(jìn)行三維重建，獲得了逼真股骨、脛骨、髕骨、半月板、前交叉韌帶的三維模型。
　　 (2)研究VTK的開發(fā)流程，使用VTK開發(fā)包進(jìn)行面繪制系統(tǒng)的初步開發(fā)，完成CT圖像的讀入，并根據(jù)設(shè)定的等值面值進(jìn)行等值面的提取，實(shí)現(xiàn)了面繪制，為以后將三維重建與手術(shù)仿真相結(jié)合打下了基礎(chǔ)。
　　 (3)為了提高手術(shù)操作的真實(shí)性，細(xì)致研究了前交叉韌帶重建手術(shù)中的每個(gè)過(guò)程，利用Eon Studio軟件進(jìn)行仿真手術(shù)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了虛擬監(jiān)