VR技术运用于创伤骨科手术问题研究.pdfVIP

· 114 · JournalofClinicalandExperimentalMedicineVo1．7，No．11 Nov．2008 VR技术运用于创伤骨科手术问题研究 刘世兴(安阳矿务局总医院骨科 河南 安阳 455133) 摘【要】 目的 通过虚拟现实技术(VR技术)来实现创伤骨科手术的手术计划制定。方法 同一时期、同一病种对使 用传统术前计划的病例和vR术前计划的病例进行了相应的比较。结果 采用VR术前计划的病例术后恢复显著优于 传统术前计划。结论 使用计算机系统建立虚拟的三维场景，来模拟创伤骨科手术的所涉及的各种过程，对于优化手 术方案、减小手术创面、减少手术风险风险以及手术人才的培养等方面都有重要的意义。 【关键词】 VR技术 创伤骨科 术前计划 21世纪科学技术的发展越来越体现多门学科 的交叉和渗 平面变为立体，因此，可以说它是多媒体技术进步的结果。VR 透，已日渐进入由生物学、信息学、物理学相互融合的生物智能时 技术提供了更加高级的集成性和交互性，给人以愈发逼真的场景 代。外科学尤其是创伤骨科发展趋势的显著特征是智能化、微创 体验，它在航空航天、医药、建筑等诸多领域获得了广泛的应用。 化。虚拟手术¨(virtualsugrery，VS)，体现虚拟现实技术(Virtu— vR技术在微创外科的应用，在微创外科领域不仅可以用于手术 alReality，VR；作为计算机图形学在医学治疗过程中的作用 ，充 方案的设计和手术训练，而且还可以直接用于手术的实施。VR 分体现了人机交互和真实感)作为正在发展起来的研究方向，是 技术具有模拟真实手术中的视觉反馈、触觉反馈和力反馈信息的 集医学、生物力学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、 能力，特别是它的三维重建功能，在手术定位、手术导航方面独具 数学分析、机械力学、材料学、机器人等诸多学科为一体的新型交 优势。 叉研究领域。 VR术前计划系统在创伤骨科乃至其他科室的应用 ，有利于 l 资料与方法 培养优秀外科医生。过去要培养一个手到病除、技艺高超的外科 1．1 一般资料 2004年6月至 2005年 12月，我们共施行 VR 医生，都要通过师傅带徒弟式 的反复实践，在病人身上练习操作 术前计划的肱骨近端骨折手术65例。男性43例，女性22例。 技术。现在有了VR术前计划系统，手术之前，也可以在业已建 年龄 16—57岁，平均年龄 36．4岁。 立的VR术前计划系统进行演练，系统会显示刀口断层及组织断 1．2 手术方法 术前进行螺旋 CT扫描或磁共振成像 (MRI)检 面，为医生熟悉手术供科学参考。 查，对需要固定的手术部位都要包括在内，尽可能的断层要薄一 VR术前计划系统在术前对病人的资料进行分析和处理，通 些，这样重建的图像比较细致准确。手术后的病例均进行 CT检 过视、触觉感知等多重感官实施各种手术操作。在复杂手术前， 查。因进行 VR术前计划需要患者的配合和相应检查费用的支 在计算机上进行多种手术方案的手术模拟训练，可以模拟手术中 付，要取得患者的同意方可进行。课题组在同一时期、同一病种 的操作技巧如切割、磨除等，提前了解手术的难易程度，评估手术 对使用传统术前计划的病例和 VR术前计划的病例进行了相应 风险；模拟手术的全过程，减少手术的风险。对手术前诊断可以 的比较。对于不同意进行 VR术前计划的病例进行传统术前计 进行补充与完善，排除可疑的病变，制订切实可行 的手术方案。 划，作为新技术的对照组别。 手术前的体位准备，任意角度的旋转与摆放，可以将要手术的部 2 结果 位置于最佳的视野之下。对病人影像资料的深入理解 ，三维、四 从临床随访的结果可见采用 VR术前计划的病例总体术后 维、动态化，突破了传统的水平、矢状和冠状扫描的单调形式。操 恢复良好，基本上在术后1年左右都能康复。我们同期曾经按照 作台及硬件操作工具模仿实际的手术状态 ，能给术者真实的操作 传统的术前计划实施肱骨近端骨折手术 272例，其中有 29例 感受，增加了术者的信心。 (10．7％)术后随访 12个月左右不满意；而本次的实行VR术前 传统的骨折接骨方法，是将错位的骨头牵引拉开，恢复原位 计划的65例病例中经术后随访 l