数字骨科简介--什么是数字化？
数字骨科手术实施方案
数字骨科手术实施方案数字化技术的发展已经深刻地改变了医疗行业的方方面面，骨科手术也不例外。
数字骨科手术实施方案是一种结合了先进的数字化技术和传统骨科手术技术的新型手术方案，它可以为患者提供更精准、更安全、更快速的手术治疗。
本文将介绍数字骨科手术的实施方案及其优势。
首先，数字骨科手术实施方案的核心是数字化技术的应用。
通过先进的影像学技术，医生可以在手术前精准地获取患者骨骼的三维影像，包括骨骼的大小、形状、位置等信息。
这为手术提供了精准的解剖学参考，使得手术可以更加精细化、个性化。
同时，数字化技术还可以辅助医生进行手术规划，包括手术路径的设计、手术器械的选择等，从而提高手术的成功率和安全性。
其次，数字骨科手术实施方案还可以借助先进的导航系统来实现精准的手术操作。
在手术过程中，医生可以通过导航系统实时地获取患者骨骼的位置信息，包括骨折的位置、角度等，从而可以更加准确地进行手术操作。
同时，导航系统还可以提供实时的手术指导，帮助医生更好地掌控手术进程，避免手术风险和并发症的发生。
另外，数字骨科手术实施方案还可以结合机器人辅助手术技术，实现更加精准、微创的手术治疗。
通过机器人系统，医生可以实现对患者骨骼的高精度操作，包括植入手术器械、进行微创手术等。
这不仅可以减少手术创伤，缩短患者的恢复时间，还可以提高手术的精准度和安全性。
最后，数字骨科手术实施方案还可以借助远程医疗技术，实现跨地域的医疗资源共享。
在一些偏远地区或者医疗资源匮乏的地方，患者可以通过远程医疗技术接受专家的远程会诊和手术指导，从而获得与城市医院相当的医疗服务。
这为患者提供了更为便捷、高效的医疗服务，也为医疗资源的合理配置提供了新的思路。
综上所述，数字骨科手术实施方案是一种结合了数字化技术和传统骨科手术技术的新型手术方案，它可以为患者提供更精准、更安全、更快速的手术治疗。
随着数字化技术的不断发展，相信数字骨科手术实施方案将会在未来得到更广泛的应用，为患者带来更好的医疗体验。
数字医学与骨科疾病诊疗技术
性逐渐增加 。导航法较 以往 的各种方法的准确性有 了很大提 高， 计算机辅助的导 航技术是 未来椎 弓根螺钉精确 定位 的方
向 。
使 手术更精确、 更安 全。不稳 定骨盆 骨折 中的骶髂 关节脱 位 或者骶骨骨折、 耻骨支骨折 、 耻骨联合分离 是术 中透视影像导
航 下经皮螺钉固定治 疗的适应证 ， 导航 下经皮螺 钉 固定 治疗 不稳定骨盆骨折具有微创 、 精确 、 安全的优点 １ 。 通过三维重建与逆向工程分析构建 的定位导航模 板为骶 骨骨折拉力螺钉 的定位、 定向提供 了一种新的方法 。
可在导航下进行手术 “ 手术更 精确 、 ， 更安 全 ， 以减少手术 可 时间和 ｘ线暴露时问。
程进行仿真模拟 、 设计和确定手术路径 ， 成手术关键技术参 形
数， 进行术后效果 的预测 。在手术 中医生通过计算机屏幕 ， 可
直观地看清病灶 的精确部位 和周围组织 形态 ， 同时看到手术
骨折模 型进行 内固定手 术的初 步计 算机模拟 并立体显示 ， 重 建的骨折三维可视模 型可准确反映 出其骨折 特点、 骨折 移位 的方向和程度 ， 并可进行 任意旋 转观察。初步实现 了骨 折术 前手术设计 以及内固定手术 的计算机模拟 ” 。 Ｉ Ｊ
２ 骨 科 手 术的 计 算 机 辅 助术 前 规 划 与 术 中 导航 技 术
国 内学 者 首 先 确 定 进 钉 点 或 是 轴 线 平 面 ， 以此 作 为 后 续 获取 研 究 参 数 的标 准 Ｊ在 一 个 方 向或 一 个 平 面 的研 究 ， ， 其
他方 向和其他平面的结果不得而知。李严兵等通过三维重建 得到 Ｃ ～数字模型 ， ， 获得 Ｃ 椎 弓根在椎板表面的最大投影边 界、 安全 区及其最佳 中心轴人点 位置 。重 建的图像可 以提 供各锥体的三维动 态解剖 ， 以精 确定位任 意方向一定直径 可 螺钉经椎弓根 三维 空间通道 在椎板表 面的最大投 影边界 、 安 全区及其 最佳 中心 轴人点位 置 ， 方法可对任 意三维重建颈 该
数字骨科技术在关节外科的应用(全文)
数字骨科技术在关节外科的应用（全文）摘要数字骨科技术正在被越来越多地应用到关节外科临床实践中，包括人工智能技术、虚拟/增强/混合现实技术、3D打印技术、计算机导航、机器人辅助关节置换手术及其他数字骨科技术等。
这些技术不断给关节外科医生赋能，使复杂的手术变得简单化，简单的手术实现精准化，精准的手术更加个体化，成为关节外科未来的重要发展方向。
得益于计算机辅助设计和增材制造技术的进步，定制化的关节假体及骨组织修复材料为翻修术中复杂骨缺损的重建提供了极大的便利。
各种类型的计算机辅助导航技术以及机器人辅助手术技术帮助医生显著提高了截骨和假体植入的精准性。
然而，要从根本上提高患者髋、膝关节置换术后的满意度，还需要借助数字骨科技术深入探索髋、膝关节置换的理想目标值，进而借助个性化的术前计划、更加客观精准的软组织平衡评估技术并结合精准的术中操作，甚至结合使用定制化假体，来实现个体化的精准关节置换。
现有的各种数字骨科技术都有其各自的优势与不足，关节外科医生应当对这些技术有深入的了解，充分合理地应用这些技术造福于广大患者。
现代人工髋、膝关节置换术经过近半个多世纪的发展，目前已在全世界范围内得到广泛普及。
据不完全统计，2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经超过了90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长[1]。
尽管被认为是20世纪外科手术中最重要、最成功的手术[2]，人工髋、膝关节置换仍然存在诸多未能很好解决的问题。
影响人工髋、膝关节置换术后近期患者满意度及远期假体生存率的主要因素包括假体位置不良、力线不佳、关节不稳定、肢体不等长等，而造成这些问题的原因除假体设计和材料因素外，很大程度上与手术医生的手术技术息息相关。
为了更好地解决这些问题，提高手术的精准性，更好地满足患者对关节置换手术效果越来越高的要求，正在有越来越多的数字骨科技术被应用到关节外科临床实践中，成为关节外科未来的重要发展方向。
2020年11月在西安召开了国内第一届智能关节专题学术会议，为数字骨科技术在关节外科的进一步推广应用起到了很好的推动作用。
数字化医疗：医疗服务的数字化转型
数字化医疗：医疗服务的数字化转型引言医疗服务领域一直在积极探索新的技术和方法，以提高医疗质量、效率和可访问性。
数字化医疗作为其中的一种新兴趋势，正在引起广泛关注和实践。
它借助先进的数字技术，将传统医疗服务转化为数字化形式，以满足人们对医疗的新需求。
数字化医疗的出现，既为患者带来了全新的医疗体验，也为医疗行业提供了许多机遇和挑战。
本文将探讨数字化医疗的概念、应用、影响和未来发展趋势。
什么是数字化医疗1.1 基本概念数字化医疗，顾名思义，就是将医疗服务和相关信息转化为数字化形式。
它利用先进的信息技术和通信技术，打破了时空限制，实现了医疗资源的优化配置和共享。
通过数字化手段，患者可以远程咨询医生、预约挂号、查询电子病历等。
医生则可以利用数字化工具进行远程会诊、远程手术和远程教育等。
数字化医疗还包括利用大数据和人工智能技术进行医疗数据分析和诊断辅助等。
1.2 数字化医疗的应用数字化医疗的应用范围广泛，涉及到医疗服务的方方面面。
以下是一些典型的数字化医疗应用案例：1.2.1 远程医疗服务通过视频通话、在线咨询等方式，患者可以与医生进行远程诊疗和咨询。
这种方式不仅节省了患者的时间和精力，还能够解决地域限制和医生资源不足的问题。
1.2.2 电子病历管理电子病历是数字化医疗的一个重要组成部分。
通过将病历信息以电子形式存储和管理，可以实现患者的病历共享和医生的病历查询，方便医疗服务的连续性和协同性。
1.2.3 人工智能辅助诊断借助人工智能技术，可以对大量的医疗数据进行分析和挖掘，帮助医生进行诊断和治疗方案的制定。
人工智能还可以通过学习和优化算法，提高诊断的准确性和效率。
数字化医疗的影响2.1 对患者的影响数字化医疗对患者产生了深远的影响。
首先，患者可以通过手机或电脑等终端设备，随时随地获取医疗服务。
不再需要排长队等待，不再受时间和空间的限制，大大提高了就医的便利性和效率。
其次，数字化医疗还可以帮助患者主动管理和监控自己的健康状况。
数字骨科简介什么是数字化
新疆医科大学第五附属医院 数字骨科实验室 刘大鹏
项目设计
信息
任何现象都可以认为是信息，包括我 们看到、听到、嗅到、尝到、触到以及使 用仪器探测到的一切。
信号
信号是运载消息的工具，是消息的 载体。从广义上讲，它包含光信号、 声信号和电信号等。
新疆医科大学第五附属医院 骨科
图象信息由构成图象各个部分的颜色、 深浅等因素组成。
图象信息的数字化采用按空间分割的方法， 被分割出的每个部分称为像素或点。
像素
组成图像像素的数量，常用m×n表示。 m表示每行像素数目，n表示图象行数。
60×39
像素越高， 图象越清晰。
600×396
14.April. 2005, Public Lecture—by
扫描点云
DICOM格式CT图像512*512
图像和矩阵的转化
灰度值矩阵（262144）
灰度值矩阵
256阶灰度图像
点运算
设图像
I f (x, y)
J g(x, y)
其运算可以分为图像自身的运算和图像间的运算， 从根本上而言可以看成对图像位置的运算或对该位 置上灰度级的运算。
基本代数运算：图像象素几何位置不变图 像灰度级的加、减、 乘、 除等运算。
cosa sin
0
a
sin a cosa
0
0 0
x0
y
0
1 1
rq aOP (x,y)x
数字化技术优势
• 数字化技术作为一种通用信息工程技术，具 有的技术优势:
–分辩率高 –表述精度高 –可编程处理 –处理迅速
–信噪比高 –传递可靠迅速 –便于存储、提取和集成 –联网
骨科数字疗法原理
骨科数字疗法原理800字如下：数字疗法是一种基于数字技术的创新型治疗方法，主要针对骨科的临床需求，通过软件程序和人工智能技术，模拟医生的诊疗过程，提供个性化的治疗方案，以优化治疗效果。
其原理主要包括以下几个方面：1. 个性化治疗：数字疗法可以根据患者的个人情况和数据，分析出最适合患者的治疗方案。
这种个性化治疗基于大数据和机器学习技术，通过分析大量的患者数据和骨科病例，建立数学模型，对患者的病情进行预测和评估，从而为患者提供针对性的治疗方案。
2. 实时监测：数字疗法可以实时监测患者的病情变化，根据治疗过程中的反馈信息，及时调整治疗方案。
这种实时监测可以通过数字化设备和技术实现，如智能穿戴设备、远程医疗等，可以实时收集患者的生理数据、运动数据等，通过算法分析，为患者提供个性化的建议和指导。
3. 行为干预：数字疗法可以通过行为干预，帮助患者改变不良的生活习惯和行为方式，从而优化治疗效果。
这种行为干预可以通过人工智能技术实现，根据患者的具体情况，制定个性化的行为干预方案，通过反馈和奖励机制，激励患者坚持执行。
4. 心理支持：骨科治疗过程中，患者的心理状态也会影响治疗效果。
数字疗法可以通过心理支持，帮助患者缓解焦虑、抑郁等情绪，增强治疗信心。
这种心理支持可以通过在线咨询、电话咨询等方式实现，为患者提供个性化的心理辅导和建议。
总的来说，骨科数字疗法的原理是通过数字化技术和人工智能技术，模拟医生的诊疗过程，为患者提供个性化的治疗方案，实现精准、高效、个性化的治疗。
这种治疗方法不仅可以提高治疗效果，还可以减轻患者的痛苦，提高生活质量。
同时，数字疗法还可以降低医疗成本，提高医疗资源的利用效率。
随着数字技术的不断发展，骨科数字疗法将会越来越普及，为骨科治疗领域带来更多的创新和机遇。
数字骨科学：计算机辅助导航技术与长骨骨折
导针均一次成功置入， 标本截面测量导针 实际位置与规
划位 置相 比误 差范围在１ ｍｍ左右：对平行度参数的统 计 学分析结果显示正 、侧位Ｘ 片上机器人辅 助操作 的 线 螺钉平行度均优于徒 手操作（ ＜ ００ ） 户 ．５，稳 定性也优于
导航技术在四肢 长骨骨折的主要应 用包括 ： 内钉 髓 远端 交锁 固定 、 股骨颈骨折 空心钉 固定、 张力钢丝 固定， 部 分关节 内和关 节周 围骨折 的 固定 ，经转 子周 围骨折 Ｄ Ｓ固定和钢板 固定等 Ｈ
１ 计 算 机 辅 助髓 内钉 远 端 交 锁 固 定
随着 医用机器人技术的发展 ， 结合计算机辅助骨科
数字骨科学：计算机辅助导航技术与长骨骨折
《 国组 织工程 研究 与临床 康复 杂志 社学 术部 ，辽宁 省沈 阳市 １０ ０ 中 １０４
本文导语：
Ｏ 计算机导航系统或影像学导航手术 已成 为 了 创 伤 骨 科 治 疗 技 术 的 主 体 ，这 些 辅 助设 备给 外 科医 生提 供准 确 的解 剖部 位、 手术置入物及相关器械 的实时信息 。
０ 髓 内钉远端交锁方法有机械瞄准和透视 瞄准 机械瞄准操作繁琐 ，有时会 发生 远端瞄准失败 ，而透视瞄准 需要术 中多
步 完成 ，简化 了手术操作 ０ 三维 模式 提供 虚拟 的 内植物 和器 械图 像 ，通过建立各种常用内植物（ 包括各种
术机器人 ：骨折：固定 ｄ ｉ ０３ ６ ￣ｉ ｎ１ ７ －２ ５２ １ ．８０ １ ｏ： ．９ ９ ．ｓ ．６ ３８ ２ ．０ ０４ ．０ １ ｓ
０ 导针在股骨颈 内的位置正确与否决定手
术 的 成 败 导 航 技 术 的 出 现 ，减 少 了透 视 频 率 ， 使 得 透 视 、打 入 导 针 和 测 探 一
数字骨科学：计算机辅助快速成型技术与人工关节
１ 术前制订手术方案 计 算机辅 助手术设计模拟 系统 ． ２ ４ Ｃ 获取 的人体 断层 图像数据 导入计 算机 软件 ，可 以 ￣ ，Ｔ 绘制 出一个容 易操作的三维地 图 ， 在这地图上集中 了手
术 时所 能观察到的形态信息、手术预定部位 的范围及 随
手 术 过 程 ， 而发 生 的 形 态 变化 的预 后 图 。
而有效减少和防止骨吸收和无菌性松动的发生。 快速 成型技术可 以根据特定患者的断层 图像数据 ， 而不是标准的解剖 学几何数据 来设计 并制作植入假体 ，
计算机模 拟手 术技 术是通 过人 工 交互 的方式将待 移动模 块逐 步移动到适 当的位置 ， 照 已知 软、硬组织 按 移动比例关 系修 改软硬组织 的边界形状。在三维解剖数 据模 型上实现模拟手 术操作如三维截骨 ， 手术部位及切
口方向任 意选择逐层 “ 切开”并三维显示。 术前 医生通过 三维重 建图像 了解手 术部位 及邻近 区域 的解剖结构 ，预先模拟手术过程 ，对可能遇 到的问 题，事先考虑补救方法和预防措施 ，并通 过对手 术方案
这样 明显地 减少 了设计的 出错空间，并且这种适合每个
患者解剖结构 的个体定制化人 工关节， 实能保证一个 确
中国组织： Ｊ ：
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７ ４誉 ３ ９
２１ ０ ０—０ ２ ９— ４出版
Ｊ ｒ ａ ｆＣ ｉ ｉａｌ ｈ ｂ ｌａ ｉ ｅ Ｔｓ ｕ ｇ ｎ ｅ ｎ ｓ ａ ｃ Ｓｅ ｏｕ ｎ ｌ ｌ ｃ ｏ ｎ Ｒｅ ａ ｉｔ ｔ ｉ ｓ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｎ ｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｖ ｐ￣ｍｂ ｒ２ ， ０１ Ｖ １１ ． ９ ｅ ４ ２ ０ ｏ ． ４ Ｎｏ ３
有 学者 利用数 字化影像 网络 系统和数 字化模 板在 由于影像 医学的迅速发展 以及Ｃ 、 Ｉ 器的普 Ｔ ＭＲ 等仪
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给整幅图像增加灰度级会使图像亮度得到提 高整体偏亮，给个别象素加灰度值可以使目 标景物突出，例如：
给一幅图像乘以一个系数，可以改变图像的灰 度级范围如：
af11 J af aff 32
af13 af 23 af 33
图象信息由构成图象各个部分的颜色、 深浅等因素组成。 图象信息的数字化采用按空间分割的方法， 被分割出的每个部分称为像素或点。
像素
组成图像像素的数量，常用m×n表示。 m表示每行像素数目，n表示图象行数。
60×39
像素越高， 图象越清晰。
600×396
14.April. 2005, Public Lecture—by
装配过程仿真
管路设计
CAM
强度分析
制造装备数字化
1.基于数字图像处理技术的计算机辅 助手术设计
新疆医科大学第五附属医院 骨科
2.数字化骨科植入物数据库的建立
新疆医科大学第五附属医院 骨科
3.有限元分析骨科领域的应用
新疆医科大学第五附属医院 骨科
T ha nk you ！
100101100011101
左图为采样率2000Hz，量化等级为20的采样量化过程 右图为采样率4000Hz，量化等级为40的采样量化过程 当采样率和量化等级提高一倍，从图中可以看出，当用 D/A转换器重构原来信号时（图中的轮廓线），信号的失真明 显减少，信号质量得到了提高。
2.图象信息的数字化
g12 g 22 g 32
g13 g 23 g 33
代数运算就是二者点对点的加、减、乘、除 运算。对f图所有灰度加c级灰度可作如下处理： J=f+c
f11 c f12 c f13 c J f c f 21 c f 22 c f 23 c f c f c f c 32 33 31
数字信息
数字信息与传统模拟信息相比，在存储、 处理、传输、检索和利用等方面都具有无 可比拟的优越性。
传统信息方式
数字化信息方式
• 模拟信号 连续
无限
• 数字信号 离散
有限
模拟信号
在时间和幅度上都是连续的信号称为 模拟信号。
数字信号
在时间和幅度上都是离散的信号称为 数字信号。
模拟信号的数字化过程
扫描点云
DICOM格式CT图像512*512
图像和矩阵的转化
灰度值矩阵（262144）
灰度值矩阵
256阶灰度图像
点运算
设图像
I f ( x, y)
J g ( x, y)
其运算可以分为图像自身的运算和图像间的运算， 从根本上而言可以看成对图像位置的运算或对该位 置上灰度级的运算。
基本代数运算：图像象素几何位置不变图 像灰度级的加、减、 乘、 除等运算。 几何运算：图像象素位置变换后，经过计 算，确定该象素灰度的运算。
例如图像f和g：
f11 f f 21 f 31
f12 f 22 f 32
f13 f 23 f 33
g11 g g 21 g 31
O
q a
r
x
数字化技术优势
• 数字化技术作为一种通用信息工程技术，具 有的技术优势:
–分辩率高 –信噪比高 –传递可靠迅速 –便于存储、提取和集成 –联网
–表述精度高
–可编程处理 –处理迅速
•
这些重大技术优势给各个领域专业技术的改造、革新 提供了崭新的手段。
设计数字化
装配过程仿真
数字预装配
结构分析
数字骨科简介 --什么是数字化？
新疆医科大学第五附属医院 数字骨科实验室 刘大鹏
项目设计
信息
任何现象都可以认为是信息，包括我 们看到、听到、嗅到、尝到、触到以及使 用仪器探测到的一切。
信号
信号是运载消息的工具，是消息的 载体。从广义上讲，它包含光信号、 声信号和电信号等。
新疆医科大学第五附属医院 骨科
原来是20－200的灰度级范围，乘以2则有 40－400的灰度级范围
图像的仿射变换
矩阵运算
图像的旋转变换也可以用矩阵变换表示。设点P0(x0, y0) 旋转θ角后的对应点为P(x, y)。
y
P0（x0,y0）
r
P (x,y)
x cosa sin a 0 x0 y sin a cosa 0 y 0 1 0 1 1 0