虛擬手術(shù)技術(shù)在骨盆手術(shù)的應(yīng)用研究.pdf

1、目的：對虛擬手術(shù)技術(shù)在骨盆手術(shù)中的應(yīng)用進行研究，包括術(shù)前虛擬手術(shù)規(guī)劃、計算機輔助手術(shù)導(dǎo)航及醫(yī)學(xué)增強現(xiàn)實技術(shù)，進而提高骨盆術(shù)前手術(shù)規(guī)劃質(zhì)量、增加術(shù)中操作的精確性及安全性，提高骨盆手術(shù)的質(zhì)量。
　　材料與方法：
　　6例髖臼骨折患者行骨盆CTA掃描，將掃描數(shù)據(jù)進行圖像分割后完成骨盆及周圍血管、皮膚體表輪廓等軟組織的三維建模。然后在三維虛擬模型上規(guī)劃骨折復(fù)位方案、內(nèi)固定設(shè)計以及最佳手術(shù)入路，用于指導(dǎo)術(shù)中操作。并在術(shù)后比較術(shù)中實際情

2、況與術(shù)前虛擬規(guī)劃結(jié)果的一致性；
　　術(shù)前在骨盆尸體標本上沿著髂骨翼置入5枚鈦釘標記點后行CTA掃描。將所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件完成圖像分割后重建骨盆、周圍血管及膀胱的三維模型，并對骶髂關(guān)節(jié)螺釘?shù)睦硐肼窂竭M行虛擬規(guī)劃。術(shù)中完成配準后實現(xiàn)對術(shù)中骨盆及手術(shù)器械的空間位置實時跟蹤，術(shù)者在導(dǎo)航系統(tǒng)的計算機屏幕的三維實時引導(dǎo)下按照術(shù)前規(guī)劃的理想路徑經(jīng)皮置入骶髂關(guān)節(jié)螺釘。術(shù)后將標本行CT掃描后構(gòu)建骨盆三維模型，觀察螺釘置入位置，并將置入螺釘

3、的實際位置與術(shù)前虛擬規(guī)劃的螺釘路徑進行觀察比較；
　　完成骶髂關(guān)節(jié)螺釘路徑的虛擬規(guī)劃后，術(shù)前進行手術(shù)工具的標定、配準及穿透式增強現(xiàn)實頭盔的標定，則頭盔中顯示的虛擬圖像與真實骨盆達到實時融合。術(shù)者通過佩戴的增強現(xiàn)實頭盔的實時三維引導(dǎo)下沿著虛擬規(guī)劃路徑置入導(dǎo)針和螺釘。術(shù)后將骨盆行CT掃描后進行三維重建，評估螺釘置入位置情況，并分別測量虛擬規(guī)劃路徑與實際置入螺釘在S1骶神經(jīng)根孔平面、入釘點、螺釘末端以及角度上的差異。
　　結(jié)果：<

4、br>　　成功完成了6例髖臼骨折患者的術(shù)前虛擬手術(shù)規(guī)劃。設(shè)計的虛擬鋼板與骨折面具有較好匹配性和服貼性。術(shù)后結(jié)果顯示虛擬規(guī)劃的最佳手術(shù)路徑在所有6例患者中均與術(shù)中情況一致。虛擬規(guī)劃的骨折復(fù)位方案在5例患者中與術(shù)中情況一致，在1例患者中為部分一致。手術(shù)醫(yī)生反饋結(jié)果顯示其均對該虛擬手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)具有較高的滿意度；
　　實現(xiàn)了非X線輻射的骨盆術(shù)中實時三維導(dǎo)航，將術(shù)前虛擬規(guī)劃的結(jié)果精確的轉(zhuǎn)化到術(shù)中操作。在術(shù)中實時三維引導(dǎo)下術(shù)者沿著術(shù)前虛擬規(guī)劃

5、的路徑成功置入S1骶髂關(guān)節(jié)螺釘4枚。術(shù)后CT掃描結(jié)果提示螺釘位置滿意，未穿出外層骨皮質(zhì)，且術(shù)后比較結(jié)果顯示術(shù)中螺釘實際置入位置與術(shù)前虛擬規(guī)劃的路徑基本一致；
　　在增強現(xiàn)實導(dǎo)航下成功經(jīng)皮置入12枚S1骶髂關(guān)節(jié)螺釘，術(shù)后骨盆CT圖像顯示12枚螺釘位置均滿意，未穿出外層骨皮質(zhì)。虛擬規(guī)劃的螺釘路徑與實際置入螺釘在 S1骶神經(jīng)根孔平面、入釘點及螺釘末端的距離分別為3.6±1.0mm，2.7±1.2mm和3.7±1.1mm，二者在角度上的差