毓璜顶医院创伤骨科孙煜杰科普数字骨科技术知识

  • 毓璜顶医院创伤骨科孙煜杰科普数字骨科技术知识已关闭评论
发布于:2017-5-26  来源:烟台传媒网

烟台传媒网5月25日讯 数字骨科是计算机科学与骨科学相结合的一门新兴交叉学科。数字骨科技术可以精确地显示正常或病变骨骼复杂的三维结构,并可进行任意旋转、剖切等观察和操作;可以对重建的三维结构进行测量,获得长度、面积、体积和角度等大量精确的解剖参数;可以用于临床辅助诊断、辅助手术设计和手术模拟等方面。数字骨科的发展让骨科手术更为精确,有力提升了骨科技术水平,已逐步在骨科临床应用和拓展。在此,我们就数字骨科技术的有关问题采访了烟台毓璜顶医院创伤骨科副主任医师孙煜杰。

1. 什么是数字骨科技术?

数字骨科技术是计算机科学与骨科学相结合的一门新兴交叉学科。它涉及到人体解剖学、立体几何学、生物力学、材料学、信息学、电子学及机械工程学等领域。数字骨科学涵盖的范围较广,简单地讲凡是骨科或与骨科相关的、采用数字化技术的项目均属于数字骨科学的范畴,具体包括骨科有限元分析、骨科数字解剖(三维重建)、骨科虚拟仿真手术、骨科快速成型技术、骨科逆向工程技术、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、术前规划、计算机辅助骨科导航手术、骨科远程手术及骨科机器人手术等。

2.数字骨科的研究范畴

计算机导航手术:是指利用X线装置、CT、MR I等提供的图像信息、先进的立体定位系统进行配准、定位, 辅助外科医生进行各种手术干预。计算机导航手术已经遍及到矫形和创伤外科的各个领域。

3D打印技术:自上世纪80年代末以来, 这项起源于先进制造技术的建模方法迅速得到医学领域的高度重视。在骨科首先被应用于术前模拟椎弓根的定位。随之被应用于骨盆及其肿瘤切除后假体的制作。通过与快速成形技术和逆向工程软件的结合, 不但可以重建骨折的模型, 还可以设计出与之相对应的阴模, 实现个体化模板, 从而进行内固定材料的预塑形或数字化导航模板,这样大大节省了术中的时间, 提高手术精确度。

虚拟手术规划:基于CT数据重建三维模型,在术前模拟手术,为骨折的复位、内固定的选择、手术设计、手术模拟等提供更为准确的依据。

有限元分析:工程上广泛使用的有限元法也是生物力学重要的研究手段之一。由于人体结构的复杂且难于直接测量,所以最初的有限元模型都是二维模型。医学影像科学的进步使得现在研究者可以借助医学图像来建立三维有限元模型。

数字解剖学:新的计算机技术可以利用连续断层图像进行三维重建,可以精确地显示生物组织复杂的三维结构,并可进行任意旋转、剖切等观察和操作;可以对重建的三维结构进行测量,获得长度、面积、体积和角度等大量精确的解剖参数。基于数字人数据集的高精度三维人体解剖模型,可以更好的观察人体解剖结构及其毗邻关系。

虚拟现实:能使学生在虚拟的人体标本上进行解剖观察和学习,可缓解尸体标本缺乏的状态,降低教学成本,提高教学质量。虚拟现实技术不但对医学和辅助医学专业的解剖教学至关重要,而且虚拟手术可以帮助外科医学进行计算机辅助诊断,手术仿真模拟等操作,从而实现手术的精确和微创。

毓璜顶医院创伤骨科孙煜杰副主任医师(左一)讲解影像片.jpg

毓璜顶医院创伤骨科孙煜杰副主任医师(左一)讲解影像片

3.与传统手术比较,数字骨科技术的优势有哪些?

与传统手术比较,数字骨科技术的主要优势有以下几点:

(1)术前3D模型打印:术前可根据患者的CT提供的信息,将患者病变部位的骨折或肿瘤情况进行3D打印。提供给手术医师和患者一个1:1的三维骨关节模型。可以让手术医师和患者对病情有一个更简单、更直观的认识。

(2)虚拟手术规划:根据患者的3D打印模型,可以进行虚拟手术。术前可获得长度、面积、体积和角度等大量精确的解剖参数。对术中骨折的复位方法、步骤及内固定方式等进行提前模拟。大大减少术中操作时间及对患者的副损伤。

(3)计算机辅助导航技术:根据术前、术中提供的二维或三维图像,先进的立体定位系统进行配准、定位。指导手术医师进行微创、精准的复位、固定或切除手术。将大量的传统“开大刀”手术转变成“钥匙孔”手术。在大大减少手术创伤的同时,提高了手术的精确度。

4.数字骨科技术还有哪些方面的应用?

目前的假体以及其他骨科医疗材料大多采用厂商提供的系列产品,但对于畸形、肿瘤、翻修和骨缺损患者,常常不能完全满足要求。计算机辅助制造技术和计算机辅助设计技术已成功运用于个性化假体置换手术中。医学界正在开展儿童脊柱侧弯矫正支具的计算机辅助设计/计算机辅助制造技术研究,并制作出相应的支具,设计出最佳的治疗方案。在足踝外科领域,可以通过对平足及糖尿病足、外翻压力分布分析,利用计算机辅助设计/计算机辅助制造技术个性化制作的矫形鞋具和鞋垫在临床上获得了良好的效果。可以为患者提供真正的个性化的“私人定制”的产品。

总之,相比于传统骨科模式,数字骨科具有明显的技术优势。手术医师将大量术中所要做的工作,在术前就进行的精确的测量和模拟。同时,在术中配合数字骨科技术,真正达到了微创、精准。提高了治疗效果,达到了术后的快速康复,改善了病人的生活质量。

相关链接

毓璜顶医院创伤骨科孙煜杰副主任医师.jpg

孙煜杰,烟台毓璜顶医院创伤骨科,医学硕士、副主任医师。中华医学会数字医学分会骨科学组委员。近年来承担及参与省市级课题近10项,多项获得省、市级科学技术进步奖,发表国内外论著20余篇,参编著作2部。

(本文版权归原作者所有,如有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请联系我们)