数字医疗:数字骨科技术

2011-11-07 20:53:21来源: 39健康网 关键字:数字

数字骨科

  是计算机数字技术与骨科临床紧密结合的一门新型数字化医学学科,以骨科为基础,计算机图像技术为辅助,涉及到人体解剖学,立体几何学,生物力学,材料学,信息学,电子学、机械工程学等领域内容的交叉学科。

数字骨科技术

  包括医学影像处理、三维虚拟仿真与可视化技术、有限元技术、临床CAD/CAM技术、术中手术导航与机器人辅助技术等。数字骨科是计算机数字技术与骨科临床的紧密结合的一门新型数字化医学学科,以显著的临床实用性区别于其它医学计算机虚拟技术。

计算机辅助设计

  指临床医生利用计算机及进行手术方案与假体设计,在设计中通常要用计算机对不同手术方案和假体进行大量的计算、分析和比较,以决定最优治疗方案;由计算机产生的设计结果,可以快速作出图形显示出来,使医生对治疗效果作出判断;根据CAD结果生成计算机辅助制造数控加工指令,利用计算机来进行个性化假体制造。CAD/CAM技术通过对患者骨骼的三维重建,为每一位患者进行特殊设计和制造,提高了假体与病变骨骼的匹配度。CAD可用于临床术前手术方案设计,模拟手术过程,对手术效果评估预测; CAM可用于个体化手术模板、内固定、假体制作。

人体骨骼快速成型技术

  是计算机通过CT等二维断层图形信息三维重建为基础,综合了逆向工程(Reverse Engineering)与快速自动成型技术(Rapid Prototype,RP),并与人体骨骼解剖科学相结合的一种新型人体三维成型技术。它将CAD、CAM、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体, 基于离散——堆积成形原理,在计算机控制下,生成实物的三维CAD 模型。

  计算机辅助人体骨骼快速成型技术采用相应处理软件对实物切片,从而得到二维图形信息,经过转换形成数控加工命令, 将加工材料(纸、液态树脂及粉末材料等)层层固化或堆积,由点到线,由线到面,由面到体,叠加形成三维原型,最后制造出较为复杂的人体骨骼模件。人体骨骼快速成型标本用于医生术前熟悉患者解剖特点,指导手术,术前辅助医生确定植入物种类型号,减少手术时间。

数字化影像使临床解剖眼看手测的形式发生变化

  许多不可以测量的数据现在可以通过计算机精确测量;术前计算机辅助设计可对患者进行个体化手术设计,模拟手术,使复杂骨折能外科复位,肿瘤能准确切除,畸形能理想矫形,假体能精确制作移植,且能协助临床医生进行术式的改良与创新;计算机辅助设计个体化手术模板使临床手术强调经验和手感的传统发生变化,使术中能精确定位置钉、矫形;RP制作标本实物可作术前模拟手术,指导复杂手术,术中导航下可施行高精度的手术,把并发症发生的可能性降到最低;三维仿真虚拟技术可对手术效果提前预测,协助骨科医生选择合适的手术方案,对内固定假体进行个体化设计。

  数字骨科作为新兴的学科和技术,在其产生的十来年里已获得了快速的发展,并且在不断的完善和创新。将来功能更加强大的计算机和软件能够自动从CT/MRI或者虚拟人数据中提取特征参数或重要几何细节,直接产生人体骨骼模型;RP机床更新,模型打印精度更高,质量更好,可以直接对植入材料(人工骨、金属植入体)三维成型;在计算机的帮助下可以人机交互设计个体化内固定、假体,辅助骨科诊疗方案的制定和定量手术的模拟;在计算机导航和网络机器人的协助下,可以实现远程网络手术;自动化有限元技术出现,对植入物应力分布进行个体化预测,协助选择手术方案;研发和使用全智能化人工假肢,神经元——机械接口人工假肢;通过不断实践,总结经验,CAD-RP技术可望在骨科临床广泛应用,并不断成熟。

  毫无疑问,数字化技术对骨科的研究和临床实践产生了不可估量的影响,未来,这种影响还会继续扩大。

关键字:数字

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/1107/article_2481.html
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