数字化虚拟可视技术在骨科的初步应用研究

目的探讨数字化可视技术在骨科建模及应用中的价值。方法①应用“虚拟中国人”（VCH）男性3号数据集，在薄层断面图像上观察膝部及小腿主要解剖结构，应用Amira 3．1软件对膝关节、小腿主要结构进行计算机三维重建并立体显示。②对明胶一氧化铅灌注的新鲜成人下肢标本进行连续CT扫描，观察足背动脉的分布及彼此间的吻合情况，应用Amira 3．1软件对足背皮瓣结构进行计算机三维重建并立体显示；③应用VCH女性1号、男性1号足踝CT扫描图像重建并立体显示其结构。④选取典型骨折患者的CT扫描图像重建并立体显示骨折情况。⑤选择典型胸椎CT连续断层扫描数据集，将断层扫描数据导入Amira3．1软件，三维重建各椎体数字解剖模型，模拟椎弓根的固定情况并立体显示。结果各薄层断面图像上可清楚地显示骨、主要血管、神经的分支和其它结构，重建的数字化模型可准确反映各自的解剖学结构特点。结论重建的图像可以提供骨关节正常三维动态解剖，为皮瓣设计、骨折分类及手术方式的选择提供了更多的解剖学依据，同时为下一步虚拟手术的设计奠定了良好的基础。     

数字化与虚拟现实技术在皮瓣移植中的应用

目的研究数字化与虚拟现实技术在股前外侧皮瓣解剖设计与可视化中的应用。方法①应用“虚拟中国人”男性3号数据集,在薄层断面图像上观察旋股外侧动脉的主要解剖结构,应用Amira 3．1 (TGS)软件对股前外侧皮瓣结构进行计算机三维重建并立体显示。②明胶一氧化铅混悬液灌注的新鲜成人下肢标本1具,行连续螺旋CT扫描,观测旋股外侧动脉分布及彼此间的吻合情况,应用Amira 3．1软件对股前外侧皮瓣结构进行计算机三维重建并立体显示。结果重建的数字化模型可准确反映股前外侧皮瓣的解剖学结构特点。结论重建的图像可以提供正常股前外侧皮瓣三维动态解剖,为临床教学术前皮瓣设计提供了直观的数字化解剖依据；同时可为下一步虚拟手术的设计奠定良好的基础。     

数字化三维重建技术在股前外侧皮瓣血供及其可视化中的应用

目的探讨数字化三维重建技术在股前外侧皮瓣血供与可视化中的应用。方法①健康志愿者6人经肘正中静脉注射造影剂，使用64排多层螺旋CT进行盆腔及双下肢扫描，观察旋股外侧动脉分布及彼此间的吻合情况，将大腿二维灰度．DICOM格式图像以三维体数据的形式输入计算机，应用Amira3．1软件对股前外侧皮瓣结构进行三维重建并立体显示。②明胶一氧化铅混悬液的灌注新鲜成人标本2具，16排多层螺旋CT进行全身连续扫描，观测旋股外侧动脉分布及彼此间的吻合情况，同法应用Amira3.1软件对股前外侧皮瓣结构进行三维重建并立体显示。结果重建的数字化模型可准确反映股前外侧皮瓣血供的解剖学结构。结论采用数字化三维重建技术可以提供正常股前外侧皮瓣的三维动态解剖，为其他皮瓣的数字化重建提供了参考。     

吻合血管腓骨移植的数字化设计与初步临床应用

目的 探讨吻合血管腓骨移植数字化设计修复长段骨和(或)软组织缺损的临床应用价值.方法 选择四肢长段骨缺损患者9例,术前血管造影后行螺旋CT供区小腿扫描.将扫描数据输入计算机,应用Amira 3.1软件对腓骨及其营养血管行三维重建.术前根据患者骨缺损长度、形态及软组织缺损面积.利用三维重建图像进行精确测量和个性化没计,并模拟手术关键操作.术中仔细核对腓动脉与重建血管走行,并依术前设计切取腓骨(皮)瓣.移植于骨缺损受区进行固定.参照Enneking系统对患肢功能进行评价,以达到正常肢体功能的百分数表示,参照国际挽救肢体专题讨论会制定的"同种及带血管移植的放射学评价方法"对移植腓骨的转归进行影像学评价.结果 三维重建图像直观地体现了腓骨、营养血管及腓动脉穿支皮瓣的三维结构及空间毗邻关系.通过数字化设计和模拟手术操作,町避免术中因小腿血管损伤或血管变异致切取失败和供区意外损伤.9例移植的腓骨(皮)瓣全部成活.术后随访6～30个月,平均15.8个月.骨缺损均修复,骨性愈合时间平均为4.5个月,肢体功能恢复率90.4%.结论 数字化设计可为修复长段骨缺损手术方案的选择提供科学依据,方便术前模拟及术中指导,降低手术风险.     

数字化组织瓣的虚拟临床解剖学测量

背景:近年来,数字化技术已成为骨科、显微外科学界的研究热点和前沿课题,其在骨关节数字化模型建立、虚拟手术系统研发以及临床应用等领域均取得令人瞩目的成果。与传统方法相比较,数字化虚拟技术的应用能够建立更为直观、立体,可供个体操作的三维组织瓣模型,可望提供更为精确、详实的解剖学数据,并可为临床应用提供参考依据。目的:探讨数字化三维重建组织瓣模型进行虚拟解剖学测量的应用价值。方法:①取新鲜捐献成人尸体标本2具,采用改良的明胶-氧化铅灌注术经腹主动脉灌注,灌注后对肢体行连续螺旋CT扫描。②健康成人志愿者6人,经肘静脉注射造影剂,使用64排多层螺旋CT进行扫描。将这两种方法采集的数据以Dicom 格式输入计算机,应用 Amira4.1 软件进行腓肠肌皮瓣和髂骨瓣的三维重建并立体显示,观察并测量记录组织瓣的主要供血动脉类型,血管穿支数目,主支和穿支血管的外径、管蒂长度和分布情况,并与尸体标本解剖的组织瓣数据进行比较。结果:数字化三维重建组织瓣模型测量数据与尸体标本组织瓣的解剖学数据基本相符。氧化铅灌注数据重建模型更能清楚地显示细小穿支血管及血管网分布,但由于灌注压影响,重建的血管外径大于正常血管外径范围,而CT血管造影数据重建的血管外径在正常血管外径范围内,且均偏小。结论:采用数字化三维重建技术可直观显示正常组织瓣的三维解剖形态,可丰富显微外科临床与解剖的教学手段,解决尸体解剖教学标本不足的问题,并为今后大体解剖学测量提供新思路。     

上肢血管与神经的三维重建研究

目的重建上肢血管和神经三维行径，同时探索一种血管与神经计算机三维重建的实用方法。方法用明胶-氧化铅混悬液灌注新鲜成人尸体标本1具，解剖分离出上肢的主干血管和臂丛神经主要分支，40％的硝酸银溶液涂抹正中、尺、桡、肌皮和腋神经，行连续螺旋CT扫描，应用Amira3．1软件对上肢血管和臂丛神经主要分支进行计算机三维重建并立体显示。结果重建的三维图像可直观、形象、生动地体现上肢血管和臂丛神经主要分支的空间位置关系，并可按各种方向任意旋转演示。结论三维重建图像较好地描述了血管与神经的相互关系，明胶-氧化铅血管标识及神经涂染行血管神经的三维重建是一种较实用的方法。     

短段腓总神经功能束三维重建的初步研究

目的 基于组织学连续断层切片,利用计算机技术进行短段腓总神经功能束三维重建.方法 取自愿捐献的成人约5 cm长胭窝段腓总神经,连续横断冰冻切片,片厚10 μm,切片间距0.25 mm,共切取200张切片.采用乙酰胆碱酯酶组织化学染色,镜下观察神经束变化规律,通过数码摄像系统将染色切片转化为数字图像,图像拼接获取放大100倍的二维全景图像,人工判断功能束性质,图形处理软件配准分割后,利用Amira 3.1三维重建软件实现腓总神经功能束的三维重建.结果 (月国)窝段腓总神经内部功能束可划分为感觉神经束、运动神经束、混合神经束和以运动神经纤维为主的混合神经束.其中,腓深神经和腓浅神经间无神经束的交叉融合,神经束的交叉融合主要发生在腓深神经和腓浅神经内部的功能束间.三维重建结果能较真实地再现周围神经的三维立体结构及其内部功能束组的三维立体行径,重建结构能单独或搭配显示,还能任意角度显示.结论 基于组织学和计算机技术,可以三维重建短段腓总神经功能束,为长段周围神经功能束的三维重建提供可行性依据.     

小腿链式穿支皮瓣血管三维重建的解剖学研究

目的探讨小腿动脉穿支血管的三维重建方法, 为临床安全而准确地切取小腿链式穿支皮瓣提供依据。方法取新鲜的成人尸体下肢标本3侧(全军创伤骨科研究所实验室提供), 以明胶-氧化铅自股动脉灌注, CT扫描全段肢体后采集数据, 导入Mimics Research 19.0软件中对骨骼、动脉及其穿支体进行三维重建, 通过调整CT值动态显示血管层次结构和毗邻关系, 并以不同颜色显示各穿支动脉的解剖学区域, 利用Scion Image软件测量单一穿支的供血面积;三维打印小腿骨骼及血管模型用于直视观察;标本解剖以三维重建的穿支血管参数规划解剖入路, 以穿过深筋膜处外径≥0.5 mm的穿支为测量对象, 观测穿支的数量、血管蒂长、外径等参数并进行统计分析。结果 CT三维重建图像能够清晰显示小腿动脉及其穿支血管、微细血管的三维结构, 以及血管的走行、分布特点、与毗邻结构的三维关系等。打印的三维模型可直观地观察穿支血管的层次和穿支间的吻合关系。3侧小腿标本动脉发出穿支(22±4)条, 血管蒂长(46.7±18.3) mm, 穿支血管外径为(0.8±0.3) mm, 单穿支分布面积为(38.2±10.7) cm2...     

盆腔动脉三维重建研究及其临床意义

目的采用中国数字化可视人数据集中的女性盆腔数据建立盆腔内主要动脉的三维可视化解剖模型,从多方位、多角度对盆腔内动脉的空间结构进行立体显示。方法应用首例中国女性数字化可视人体数据集,运用3D-DOC-TOR软件,在计算机上实现盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化。结果成功建立了盆腔内主要动脉解剖结构的三维可视化模型,该模型能进行任意方位的旋转,能清晰地显示出各个方位的解剖结构。结论可视化盆腔动脉三维重建模型为盆腔微创手术和盆腔血管内介入治疗的开展提供了准确的形态学依据,为虚拟手术奠定了基础。     

以腓动静脉为蒂组织瓣的临床应用

腓动脉为小腿一条非主要血管 ,位置恒定 ,口径粗 ,以腓动脉及其分支为蒂可形成肌皮瓣、骨肌皮瓣、骨瓣、皮瓣 ,可采用顺行、逆行及吻合血管游离移植 ,临床应用广泛。我科自 1 996年 3月以来共进行以腓动脉及其分支外踝上动脉为蒂组织瓣手术 1 3例 ,效果满意 ,报告如下 :应用解剖腓动脉发自胫后动脉 ,位于比目鱼肌深面行向外下 ,沿途发出数支皮动脉 ,位于腓骨小头下 9～2 0 cm范围内 ,较大的 2～ 3支。并于腓骨中段或中上段发出腓骨滋养动脉。在踝上约 8cm处形成两条主要终末支 ,分别与来自胫后动脉的内踝后动脉和来自胫前动脉的外踝前动脉分…     

数字化股前外侧皮瓣的可视技术在临床中的初步应用

目的 探讨股前外侧皮瓣的三维重建技术在临床中的初步应用. 方法 对需游离股前外侧皮瓣创面修复的8例患者,术前注射造影剂后采用CT或MRI扫描,应用Amira 4.1软件对股前外侧皮瓣结构进行三维重建,构建患者个性化皮瓣.根据三维构建的个性化皮瓣,于患者股部进行股前外侧皮瓣的点、线、面描记,用以指导手术切取.结果 三维重建患者个性化皮瓣8例,所重建个性化股前外侧皮瓣,能够清晰显示血管、皮肤及其毗邻结构的三维关系.其中5例显示皮瓣主要穿支及主干,与术中检查相符;3例显示皮瓣主干血管,但穿支显示不清,术中探查2例最大穿支血管约0.5mm,1例穿支均小于0.3 mm.术后7例皮瓣全部成活,1例皮瓣边缘出现部分坏死. 结论 通过血管造影下肢CT或MRI扫描,采用数字化三维重建技术可以提供股前外侧皮瓣的三维动态解剖,重建皮瓣能够准确指导术中的皮瓣切取.     

三维重建技术在髂骨瓣临床手术中的初步应用

目的 探讨三维重建技术在髂骨瓣临床手术中的初步应用. 方法 2006年12月至2008年6月,采用旋髂深血管支髂骨瓣对1例股骨骨不连和5例胫骨骨缺损或骨不连的患者进行骨缺损修复.术前注射造影剂后采用CT扫描,应用Amira4.0软件对髂骨瓣结构进行三维重建,构建患者个性化骨瓣.根据患者骨缺损大小,进行个性化骨瓣三维构建,对患者进行髂骨瓣的点、线、面描记,用以指导手术切取. 结果三维重建患者个性化骨瓣6个,所重建个件化髂骨瓣能够清晰显示血管、骨骼及其毗邻结构的三维关系.6例患者所显示的骨瓣主要血供主干都与术中检查相符.术前测量旋髂深动脉起点距髂前上棘平均4.28 cm,旋髂深动脉主干血管外径平均为2.4 mm,穿支血管数平均为3条.术后6例患者获6个月～2年1个月(平均1年3个月)随访,髂骨瓣全部成活且Ⅰ期愈合,术后3～5个月均达到骨性愈合. 结论通过血管造影下肢CT扫描,采用数字化三维重建技术可以提供髂骨瓣的三维动态解剖,重建的组织瓣能够准确地标示术中切取范围,避免了术中血管的副损伤,保证了髂骨瓣良好的存活率.     

Real-time intraoperative computed tomography can accurize virtual surgical planning on the double-barrel fibular flap for mandibular reconstruction

Real-time intraoperative computed tomography created the accuracy of less than 1 mm deviation in virtual surgical planning double barrel fibular flap for mandibular reconstruction-the symbiosis of intelligent technology in a digital OR.BackgroundWith the intelligent technology of virtual surgical planning, CAD/CAM, and intraoperative CT(iCT) in a digital OR, the secondary mandibular defect or primary amelobalstoma mandibulectomy can be restored using double barrel fibula and be achieved precision medicine purpose.Material and MethodA series of 7 patients underwent free flap for oral cancers who sustained 5 osteoradionecrosis, 2 segmental mandibular defect, and 2 ameloblastoma. They received 9 double barrel fibula flap and 2 free skin flaptransfers. The fibula flap were reconstructed using a virtual surgical planning including CAD/CAM for simulation 3D model, cutting guides for recipient sites and fibulas osteotomy, and iCT for image fusion in a digital OR.ResultThe mandibular defect was 5–16 cm (average: 9.56 cm), and 2–5 fibular struts for double barrel fibula (average: 3.67 struts) image fusion. One vein graft for artery was required and all 11 flaps were transferred successfully without reexploration. Six patients had intraoperative revision of the fibula and plate to improve the onlay image fusion volume from 74.71 to 82.57%. The postoperative inter-incisor midline deviation was less than 2 mm in 5 patients, and well reduction image in 4 edentulous patients. Five landmarks including bilateral condyles, bilateral gonions, and gnathion demonstrated deviation less than 1 mm in average.ConclusionCAD/CAM can allow a practical virtual surgery to restore mandibular defect reconstruction using a double barrel fibula. The symbiosis of intelligent technology in a digital OR, the iCT can promote the accuracy of mandibular spatialframework and occlusion plain.     

Simulated surgery and cutting guides enhance spatial positioning in free fibular mandibular reconstruction

Introduction: The free fibular flap is the workhorse for mandibular reconstruction. Three‐dimensional (3D) planning, with use of cutting guides and prebent plates, has been introduced. The purpose of this study is to evaluate the interfragmentary gap size and symmetry between conventional freehand preparation versus those using 3D planning. Methods: A retrospective review was performed. Conventional free form and 3D planned fibular reconstructions performed by the senior authors at a single institution were included. Reconstructions were further subdivided into “body only” and “complex.” Demographic and intraoperative data were collected. Postoperative CT scans were analyzed using Materialize software. Interfragmentary gap distances (mm) and symmetry (degrees) were assessed. Results: Nineteen fibular reconstructions met inclusion criteria, ten conventional free form, and nine 3D planned reconstructions. Interfibular gaps measured 0.36 ± 0.50 mm in the 3D group versus 1.88 ± 1.09 mm in the non‐3D group (P = 0.004). Overall symmetry (a ratio between right and left angles) measured versus 1.027 ± 0.08 in the 3D‐planned versus 1.024 ± 0.09 in the non‐3D group in (P = 0.944). Within only mandibular body reconstructions, symmetry was similar between the two techniques: 1.05 ± 0.12 in the 3D group versus 0.97 ± 0.05 in the non‐3D group (P = 0.295). Conclusions: 3D planning lessens interfibular gap dimensions and may enhance axial symmetry. Space between native mandible and fibula is not appreciably altered using planning. Future efforts will focus on the accuracy and reproducibility of the 3D planned to actual results as well as clinical significance and efficiency benefits. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. Microsurgery 35:29–33, 2015.     

骨膜内双段腓骨复合小腿外侧皮瓣移植修复胫骨及皮肤缺损

目的：探讨下肢胫骨及皮肤缺损同时修复的临床方法。方法将腓血管制成1个或2个血管襻,该血管襻携带皮瓣,再将多段腓骨于骨膜内复合在一起,使成为一个骨膜包裹的粗骨修复胫骨与皮肤缺损。有丰富血运的骨膜,其骨膜下新生骨活跃,该新生骨充填骨膜内与腓骨段间隙、包绕腓骨,使移植腓骨增粗。结果3例胫骨缺损均获得良好骨愈合,移植骨无折断,皮瓣成活良好。供腓骨侧踝关节稳定,伸屈范围正常,功能恢复正常。结论骨膜内双段腓骨复合小腿外侧皮瓣移植是修复胫骨与皮肤缺损的良好方法。     

计算机辅助颈椎椎弓根螺钉置入参数的获取

目的探讨利用CT三维重建技术模拟颈椎椎弓根螺钉置入的方法,以获得预置螺钉的椎弓根三维定量解剖数据及置钉参数。方法将颈椎16排CT扫描的数据导入Mimics8．1软件中,进行颈椎CT三维重建,在三维图像上构建一圆柱体来模拟椎弓根螺钉,并置入颈椎椎弓根内,然后测量各项置钉参数。结果应用CT三维重建技术可以获得清晰的颈椎三维图像,使用软件测量功能可精确地获取预置螺钉的椎弓根解剖数据（椎弓根宽度和轴线长度）和置钉参数（置钉的α角、β角以及置钉α角安全范围）。结论通过CT三维重建技术获取椎弓根螺钉置入个体化三维数据,为术中实施颈椎椎弓根螺钉置入提供依据,是颈椎椎弓根螺钉置入安全性研究的一种可靠方法。     

虚拟人的腰丛神经断层解剖学及可视化研究

目的观测“虚拟中国人”（virtual Chinese human,VCH）女性Ⅰ号、男性Ⅲ号腰丛神经连续横断面的走行,建立腰丛神经的可视化数字模型。方法应用“虚拟中国人”女性Ⅰ号（VCH—FⅠ）和男性Ⅲ号（VCH．Mm）数据集,在薄层断面图像上观察腰丛神经的构成及其与腰大肌和周围血管的关系,应用Amira3．1（WGS）软件对腰丛神经及其周围结构进行计算机三维重建并立体显示。结果在VCH-FⅠ和VCH—MⅢ的薄层断面图像上可以清楚地显示腰丛神经的主要结构,重建的数字化模型可准确地反映腰丛神经解剖学结构特点。结论VCH—FⅠ和VCH—MⅢ数据集能够提供完整精确的腰丛神经断面解剖,重建的数字化模型为腰丛神经损伤的影像诊断和外科治疗提供了良好的形态学依据。