计算机辅助外科手术系统技术进展和应用

计算机辅助外科手术（ＣＡＳ）系统是一种全新的神经外科、整形外科和矫形外科手术的模拟仿真系统及术中导航系统。本主要介绍了计算机辅助外科所需的支撑技术及其进展。利用三维坐标测量技术、体素处理技术、以及各种医学图像的伪三维显示技术，可进行术前的手术模拟、治疗计划的制订，手术中的手术路径的查找，术中的治疗控制。然后，给出了应用例子。最后，讨论了计算机辅助外科手术系统的发展趋势。     

一种计算机辅助手术方案仿真系统

计算机辅助手术方案仿真（ＣＡＳＳ）系统结合双红外摄像机三维坐标测量技术、体素处理技术、以及各种医学图像的三维显示技术，来进行术前的手术模拟、治疗计划的制订，手术中的手术路径的查找，术后的治疗控制。双红外摄像机三维坐标测量系统检测外科医生手中的强红外光笔以确定其三维坐标，并变换到由序列断层图像重建出的体数据坐标系中，从而进行各种体素处理及三维显示。目前本系统还处于实验室动物试验阶段，其精度可达±１．５ｍｍ。     

计算机辅助外科手术计划和模拟：原理和方法

本文主要报道计算机三维重建及图像处理技术在外科手术中的作用，交互可视ＣＴ扫描得到的三维数据可进行三维定量分析及外科手术计划和模拟，我们描绘了计算机辅助外科手术计划中处理和显示三维数据所需要的技术，给出了应用的例子，讨论了计算机辅助外科手术计划和模拟将来研究的途径。     

计算机辅助外科手术(CAS)及其立体定位方法

计算机辅助外科手术是利用ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＤＳＡ等多模图像数据，帮助医生合理、定量地制定手术方案，进行手术模拟，并在适当的图像监视和定位系统下，利用一定的导引系统，进行手术干预。它对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。在计算机辅助外科手术系统中，立体定位是整个系统的一个关键，它连接图像信息和手术目标，直接关系到整个系统的精度和计算机辅助手术的成败。目前主要有光学定位法、机械手定位法、超声波定位法、电磁定位法等。     

计算机辅助外科手术（CAS）及其立体定位方法

计算机辅助外科手术是利用ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＤＳＡ等多模图像数据，帮助医生合理、定量地制定手术方案，进行手术模拟，并在适当的图像监视和定位系统下，利用一定的导引系统，进行手术干预。它对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。在计算机辅助外科手术系统中，立体定位是整个系统的一个关键，它连续图像信息和手术目标，直接关系到整个系统的精度     

肝内门静脉分流三维可视化研究在介入治疗教学培训中的应用

随着数字化可视人体数据集的诞生，使得在计算机上实现对肝脏静脉系统三维重构成为可能，在此基础上利用血管的三维重建图像导航模型指导手术规划和路径设计，将提高手术准确率、降低手术风险，推动肝内门腔静脉分流介入手术向着微创化、精确化的方向深入发展。利用数字化可视人体三维模型，借助计算机辅助医学的关键技术在计算机上事先进行手术模拟，在介入治疗教学培训中针对具体患者制定详细的手术计划方案，实施有效的手术操作演练具有重要临床意义。     

基于三维模拟的定位牙合板快速原型制作法

正颌外科手术中使用的定位牙合板传统上是基于术前二维测量与模型外科手工制作的,程序繁琐且精度难以保证。为符合计算机辅助手术的发展趋势,我们在实现了正颌外科手术的三维模拟与预测、得到具有良好咬合关系和良好面型的颌面模型后,通过牙合板原坯与上下颌模型之间的布尔运算得到牙合板模型,采用快速原型技术加工成牙合板,应用于临床,形成了不同于传统的模型外科手工制作牙合板的新方法——计算机生成牙合板法,简化了牙合板制作过程,提高了制作效率和精度。     

基于三维模拟的定位[牙合]板快速原型制作法

正颌外科手术中使用的定位[牙合]板传统上是基于术前二维测量与模型外科手工制作的，程序繁琐且精度难以保证。为符合计算机辅助手术的发展趋势，我们在实现了正颌外科手术的三维模拟与预测、得到具有良好咬合关系和良好面型的颌面模型后．通过[牙合]板原坯与上下颌模型之间的布尔运算得到[牙合]板模型，采用快速原型技术加工成[牙合]板，应用于临床，形成了不同于传统的模型外科手工制作[牙合]板的新方法——计算机生成[牙合]板法，简化了[牙合]板制作过程，提高了制作效率和精度。     

颅颌面整形外科立体可视化和手术仿真模拟系统的建立

目的 为实现颅颌面畸形解剖学研究、诊断分析、手术设计、疗效预测及颅颌面生长发育监测的计算机化、定量化、规范化、方法 应用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋高级编程语言和计算机图形图像三维可视化算法原理,开发研制出颅颌面ＣＴ图像三维重建,立体结构三维测量和颅颌面整形手术模拟的系统软件。建立了以ＣＴ数据为信息源基于多媒体微型计算机的颅颌面整形外科立体可视化、手术仿真模拟和疗效评价系统（３ＤＣＭＦ     

计算机辅助手术向远程手术方向的发展

本文对计算机辅助手术(CAS)系统的关键技术:医学图像三维可视化、多模医学图像配准进行了全面的探讨,进一步讨论了在计算机网络中通过共享医学图像的各种分析处理结果,来完成计算机辅助手术向远程手术的转化.对计算机辅助手术向远程手术发展所必须解决的问题;三维医学图像传输环境下的医学图像实时三维可视化、协同分布式并行计算环境、基于Web的交互式可视化进行了设计分析.     

计算机辅助技术联合3D打印模板在脊柱畸形矫正手术中的应用研究

目的　探讨计算机辅助技术在脊柱畸形手术中的应用价值。 方法　计算机辅助手术组：选择我科自2009年1月起至2011年6月32例脊柱畸形患者,通过计算机辅助技术结合3D打印完成手术,术后随访12~60个月。对照组：对照我科同期27例常规手术治疗的脊柱畸形患者,通过对二组的各项指标进行对比并行统计学分析,论证计算机辅助技术的优越性。 结果　计算机辅助手术组与对照组相比,手术时间、术中出血量、置钉成功率、术中X线照射次数、 Cobb角纠正率均较对照组改善,对比均有统计学意义（P<0. 05）。 结论　计算机辅助技术能显著提高脊柱畸形外科手术的准确度及安全性,缩短手术时间。     

序列二维医学图像的三维显示法

详细综述了对序列二维医学图像进行三维显示的各种方法，进一步展示了该领域的最新发展方向。在比较各种显示技术的基础上，针对不同应用场合：计算机辅助手术实时导航系统和术前高精度诊疗系统，提出了不同的三维显示法。     

机器人辅助全膝关节置换手术系统及技术

机器人辅助外科手术已成为日益广泛应用的技术。本研究涉及机器人辅助全膝关节手术系统的构建及关键技术，并着重分析了其中的股骨定位技术。通过在机器人辅助膝关节手术系统平台上的模拟误差分析实验，证明了所构建的系统具有较高的精确度，完全符合手术的基本要求。     

计算机辅助外科手术（CAS）的方法和进展

计算机辅助外科手术是一门新兴的研究领域，是计算机科学，数学，机械学，外科，内科及生物医学工程等多学科高技术的结晶，它旨在帮助医生合理地，定量地利用ＣＴ／ＭＲＩ／ＤＳＡ／ＰＥＴ／ＣＴＡ／ＭＲＡ等多模图像数据，立体定位系统和医用机器人，进行配准，定位，制定手术计划，实现手术模拟，进行外科手术干预。     

外科手术计算机辅助导航技术

外科手术计算机辅助导航即利用计算机图形图像技术对放射影像学资料进行处理 ,重建二维或三维的医学图像模型 ,同时结合各种空间定位技术 ,在医师的双眼、手术工具及患者的头部之间建立一个实时的环路 ,实现手术过程中器械位置的实时或准实时显示。我们综述了外科手术计算机辅助导航系统的发展历史和研究现状 (重点阐述了其系统结构和关键技术 ,包括空间定位技术、图像处理与显示技术、系统配准技术、头部定位技术等 (最后给出了手术导航系统的发展趋势     

口腔种植三维影像导航进展

计算机图形图像学、定位跟踪技术以及现代医学三维影像技术的迅猛发展与交叉渗透,极大的促进了各种外科手术向精确、微创方向的发展。影像导航就是把现代影像技术、立体定向外科等通过计算机结合在一起,从而指导外科精确手术操作的辅助系统。近年来,影像导航技术已经广泛应用于神经外科、骨科等领域,在口腔种植领域也有了一些进展。从外科和修复的角度来看,口腔种植的目的是最大程度的利用骨量,同时最小化损伤临近结构的风险。因此,口腔种植学领域使用导航系统,能够尽可能满足种植外科和修复的精细要求,具有良好的临床应用前景。     

三维复位定位系统辅助骨折复位治疗胫骨近端骨折患者的临床疗效与安全性研究

目的探索三维复位定位系统辅助骨折复位治疗胫骨近端骨折患者中的临床疗效与安全性。方法选取2017年9月至2018年9月于我院接受治疗的104例胫骨近端骨折患者为研究对象,按照随机数表法分为对照组和观察组,每组各52例。对照组患者采用常规复位固定技术,观察组患者采用三维复位定位系统辅助骨折复位。记录两组患者术中出血量、手术时间、术后住院时间、术后视觉痛觉模拟评分,比较术后不同时间段两组患者治疗优良率以及术后感染、肿胀、骨折不稳定、股骨头坏死等并发症总发生率。结果观察组患者术中出血量、术后住院时间、术后VAS评分均显著少于对照组(P0.05);观察组患者手术时间明显长于对照组(P0.05);观察组患者疗效评价优良率为94.23%,明显高于对照组78.85%(P0.05)。结论胫骨远端骨折患者运用三维复位定位系统辅助骨折复位能够减少患者术中出血量、院时间及疼痛程度,患者术后并发症发生率较低,适于临床推广应用。     

计算机辅助模拟耳科乳突根治术的实验研究

目的：通过CT三维重建从影像学的角度探讨颞骨内部特殊结构的形态学特征及采用计算机辅助模拟手术的可能性。方法：6人（12侧）应用GE Hispeed CT/i，按照合适的螺旋扫描参数对面神经、内听道、耳蜗、半规管、乙状窦、后颅窝底板和颈静脉窝结构进行三维重建，将重建的结构还原于颅骨的位置，用计算机辅助进行模拟乳突根治手术。结果：重建的组织结构精确、形象、直观。进行乳突根治的模拟手术，步骤明确，与常规的手术有极相似特性。结论：应用计算机辅助的CT三维结构重建并进行模拟手术，对制定耳科手术计划有重要的意义。     

计算机辅助在骨盆骨折诊断与治疗方面的临床价值

背景:计算机技术已经实现了从二维图像到三维图像的飞跃,加上与快速成型术的完美结合,使临床医师可以准确判断骨折部位和制定手术计划。术前骨折复位模拟明显提高了手术的安全性和手术的质量。目的:评价计算机辅助在骨盆骨折诊断与治疗方面的临床价值。方法:收集20例骨盆骨折患者,随机分成计算机辅助组和传统手术组。传统手术仅行骨盆X射线片和二维CT扫描,计算机辅助组提取CT原始数据,利用MIMICS软件进行三维重建,通过快速成型技术按照1∶1比例制作骨盆和钢板模型。术者及手术参与人员术前进行骨折复位仿真模拟训练,重建过程中记录手术时间和术中出血量,与传统手术进行比较。结果与结论:重建过程中所见与术前制作的三维骨盆骨折模型非常相似,术前的演练使术中参与者配合更默契,操作更迅速,更精确。计算机辅助组患者均获得良好的骨折复位,术中钢板的折弯更伏贴骨质,钢钉的长度更合适,位置更佳。与传统手术相比较,计算机辅助手术术中出血量更少,手术时间更短,差异有显著性意义(P0.05)。计算机辅助临床手术具有创伤小、更精确的特点,对患者和医疗人员更加安全,它在骨科及其他科室手术中有着广阔的应用前景。     

三维重建上肢解剖结构的计算机模拟手术

探索三维重建后计算机模拟手术过程的实现。将上肢新鲜标本经ＣＴ扫描后连续切片,把ＣＴ图像和大体断面图像同时输入计算机,用Ｂｏｒｌａｎｄ Ｃ＋＋语言编制三维重建和模拟手术程序,建立上肢三维解剖数据模型,将临床实际手术操作过程转化为计算机可接受的指令,实现模拟手术操作。结果表明：上肢模拟手术可分三段进行,手术部位及切口方向可任意选择,逐层“切开”并三维显示,因此,模拟手术系统可运用于手术方案的设计、选择