三維重建及快速成型在骨科臨床的應用研究.pdf

1、目的:隨著計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、數(shù)控(CNC)技術、激光技術及材料科學的進步,三維重建及快速成型技術已逐漸滲透到醫(yī)學領域,并逐步改變了傳統(tǒng)的醫(yī)學診斷、手術規(guī)劃、假體制作等方法,為手術導航及模擬仿真等手段提供了技術支持。目前,CT圖像處理與三維重建技術的發(fā)展,可以使術者方便地獲得具有復雜外形的人體器官的精確三維數(shù)據(jù)模型,同時通過快速成型技術可以根據(jù)三維CAD模型制作出形狀復雜、精度很高的實體模型。三維重建及快

2、速成型技術已逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學的重要組成部分,具有較大的發(fā)展?jié)摿蛯嵱脙r值。尤其是該技術在臨床骨創(chuàng)傷及修復重建中的應用,能夠為骨折及骨畸形的治療提供前瞻性手術設計及整復效果評估的有效手段。
　　 方法:本文對三維重建及快速成型技術在骨創(chuàng)傷及矯正肢體畸形上的應用價值進行了初步的研究工作。術前對患者進行螺旋CT斷層掃描,獲得骨的細間距斷面圖像。然后,將DICOM格式的二維CT數(shù)據(jù)通過Mimics軟件輸入個人計算機,進行圖像分割,應用軟

3、件的三維重建功能對感興趣的組織進行三維重建,得到骨的三維重建圖像,并將三維重建結(jié)果以STL格式輸出。利用計算機輔助逐層堆積快速成型技術,在快速成型機上以光敏樹脂材料構(gòu)建與實際骨折及畸形大小形狀完全一致的實體模型。通過對患者X線光片、CT圖像、三維數(shù)字模型與實體模型進行綜合研究,直觀評估骨折及畸形情況指導臨床診斷分型,手術設計及術前手術操練。
　　 結(jié)果:通過三維重建及快速成型技術的應用,在移位髖臼骨折合并不穩(wěn)定型骨盆后環(huán)損傷患者

4、的治療中,制定出更加合理的手術方案,從而縮短了手術時間,減少了術中出血,骨折治療效果滿意。在右踝關節(jié)嚴重畸形患者的矯形手術中,尤其是應用了虛擬鏡像技術,使截骨平面和截骨角度更加準確。術后右踝關節(jié)對位對線良好,獲得了滿意的矯形效果,右踝關節(jié)運動功能基本恢復。
　　 結(jié)論:本研究中,通過Mimics軟件實現(xiàn)了螺旋CT的DICOM格式數(shù)據(jù)與PC機之間數(shù)據(jù)的精確傳輸,進一步拓展了CT數(shù)據(jù)的應用價值。更重要的是,利用Mimics軟件可以從

5、連續(xù)的二維螺旋CT斷層圖像中提取出準確的骨的數(shù)據(jù)信息,進行圖像處理并完成骨的三維重建。三維重建后在計算機上可從任意角度、任意方向和任意平面觀察骨折及畸形病變情況,從而進行手術方案設計；在此基礎上,利用快速成型技術制造出和患者骨折或畸形骨尺寸完全一致的三維實體模型能夠直觀準確地確定和模擬復位步驟或矯形截骨平面和截骨角度對骨科手術具有很高的指導意義。而且,為解決臨床復雜問題提供了嶄新的途徑,可以幫助醫(yī)生為患者制定個性化的治療方案。同時,醫(yī)生