1、虚拟现实技术在骨科中的运用,目 录,4,前 言 背 景,1,2,3,5,研 究 对 象,实 验 步 骤,病 例 介 绍,讨 论 展 望,基本含义,虚拟手术在现代外科中的应用,肝胆外科,颌面外科,矫形外科,虚拟手术,基本特征,多感知性,交互性,沉浸感,异物感,前言背景,重构手术部位及周围的组织解剖结构,位置测量、空间映射、手术干预和定位精度,虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟,虚拟 现实,图像 处理,手术 定位,空间 匹配,研究资料,影像学资料,CT,工作站,X片,研 究 材 料,重建患者髋关节结构,三维检测及三维测量,虚拟手术操作平台,Mimics10.0,Geomagic studo 8
2、.0,3ds max v 7.0,齿状突骨折模型的建立,腰椎转移瘤的术前评估,股骨颈骨囊肿三维模型,相关病例介绍,2,3,4,全髋表面置换术的设计,1,全髋表面置换术的设计,实验1,实验2,三维重建髋关节3D模型,HRA可视仿真虚拟操作,前言背景,全髋表面置换 全髋关节置换,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-1 骨盆正位X片 图1-2 髋关节侧位X片,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-3 骨盆CT扫描,股骨头缺血性坏死三维结构重建,蒙罩编辑,区域增长,计算 三维,重建后的三维模型还要经过光滑处理,DICOM格式的原始数据导入计算机工作站,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-4界定阈值 图1
3、-5 编辑蒙罩,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-6 3D计算,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-7 骨盆前面观 图1-8 骨盆后面观,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-9 骨盆并硬化带 图1-10骨盆并囊性变,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-11 髋臼前面观 图1-12髋臼后面观,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-14，1-14， 1-15， 1-16分别髋臼右侧面观及左侧面观，并股骨颈的病变组织,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-17，1-18， 1-19， 1-20分别右侧股骨前后 观及左侧股骨前后观,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-21，1-22， 1-23， 1-2
4、4分别右侧股骨并硬化带囊性变及左侧股骨并硬化带囊性变,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-25， 1-26分别右侧股骨颈病变组织 左侧股骨颈病变组织,股骨头缺血性坏死三维结构重建,图1-27硬化带特性 图1-28囊性变特性,图像比较,术前，术中，及三维重建后比较,双侧股骨头前外侧囊性变,囊性变周围夹杂着硬化带，左侧股骨头皮质破坏明显，前外侧塌陷。,可视化虚拟仿真手术,实验材料：左侧股骨3D模型 实验设备：计算机工作站 实验软件：（1）Geomagic;（2）3dsmax,可视化虚拟仿真手术,假体大小确定,股骨颈直径确定,股骨近端打磨,-,股骨颈中心定位,假体的选择,分别测量股骨头颈交界处的前后
5、，内外侧的最大直径,股骨颈中心定位,沿股骨颈部中心轴导入模拟导针,平台锉打磨,去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚,桶状锉打磨,观察股骨颈皮质处是否有切迹的形成,锥形锉打磨,股骨近端打磨顺序示意图,股骨近端虚拟打磨后结果,上面观 下面观,股骨近端虚拟打磨后结果,前面观 后面观,虚拟手术前后对比图,前后观 内外观,虚拟打磨过程概述,3ds max v7.0布尔逻辑运算系统,虚拟手术器械设计,近端股骨虚拟打磨,仿真术后骨质评估,虚拟手术,股骨颈骨囊肿三维数字模型,三维模型,三维测量,腰椎肿瘤术前评估,邻近脏器关系,模拟减压及钛笼植入,模拟后路椎弓根螺钉固定,整个模拟手术,术中所见,微型齿状突骨折建立,
6、齿状突骨折,模拟后路短节段固定,透明后处理,术后X片及CT重建,枕小神经、耳大神经形态,颈横神经、锁骨上神经形态,膈神经、肩胛提肌、斜角肌,颈丛在颈内静脉后方，胸锁乳突肌深面走行,颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系,颈丛皮支、动静脉毗邻关系,臂丛神经根、干、股、束、14支,臂丛神经和周围结构三维模型,讨 论,视野 拓展,仿真 手术,精确手术方案设计、模拟手术操作、术中三维可视定位、手术导航，保证手术质量。,病变评估,虚拟现实,虚拟仿真特点概述,1,2,3,4,精确化,个性化,微创化,远程化,前景展望,1、基于虚拟现实的3D解剖能给解剖学教学带来根本性的变化。 2、虚拟现实将会更多地应用于复
7、杂创伤、脊柱及关节微创手术,偏倚或不足,1,2,3,前期工作量较大,缺乏统一的软件,针对个案特殊,参考文献,1.刘登均,李奇,林荔军,等.股骨颈骨囊肿三维数字模型的建立J. 广东医学.2010.31(19):2052-2054;2.刘登均,李奇,李鉴轶,等.可视化虚拟手术在全髋关节表面置换中的应用J.重庆医学,2010,39(7)787-788；3.刘登均,贺小兵,王明贵,等.Mimics软件在腰椎转移性肿瘤术前评估中的应用J.中国数字医学.2011,6(1);4.刘登均,李争艳,李鉴轶,等.全髋关节表面置换术个体化数字手术的设计J.中国数字医学.2011,6(5):89-92;5.刘登均,贺小兵,王明贵,等.基于CT断层图像重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维结构J.局解手术学杂志.2011,20(2):154-156;6.刘登均 贺小兵 王明贵等，基于术前三维量化的头颈开窗技术治疗早期股骨头缺血性坏死，中国数字医学 2012年07卷12期7.刘登均 贺小兵 王明贵等，Mimics软件在齿状突骨折诊断中的价值，局解手术学杂志 2012年21卷01期8.刘登均 李鉴轶 贺小兵等， 基于逆向工程/正向设计的三维重建金属对金属全髋表面置换假体，中国组织工程研究与临床康复 2011年15卷43期9.刘登均 虚拟现实技术在现代外科中的应用，中国数字医学 2012年07卷11期,谢 谢,
