数字化技术在骨科的应用
数字化有限元分析在骨科的应用
何谓数字化？何谓有限元？
数字化就是将采集到的信息转变为可以度量的数字、数据，然后引入计算机内部，进行统一处理，最后建立起适当的数字化模型。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元分析是当今天大多数工程设计中一个最关键的步骤。
它作为一种高效的设计工具被广泛应用于各个领域的产品设计：从电气系统、家用器具到汽车、航空器以及大型土木工程建筑。
有限元方法于20世纪50年代首先在飞机制造业中发展起来，随即成为当今飞机重要部件设计中一个不可缺少的工具。
有限元方法在生物力学中的应用于1972年首先见于Brekelmans 及其研究同仁的报告。
第一个真正的椎间盘椎体的三维有限元模型是由Lin等人建立的。
从那以后，有限元方法常常用于对腰椎生物力学特点的研究。
国内的研究者也使用有限元方法对脊柱进行了有益的探索，尤其值得关注的是，传统中医推拿牵引疗法对脊柱的作用机制也纳入了有限元研究的范围。
随着近十年计算机运算能力的飞跃增长,由腰椎构成的复杂功能系统已经可以进行分析研究。
实验分析和临床实验也能提供此类信息, 但是有限元模型具有前者无法比拟的优势，它能预测椎间盘和椎骨的压力值以及非常详细的动态数据。
5.1、腰椎有限元模型研究的意义
5.1.1腰椎生物力学实验仿真利用有限元软件的建模功能，可以很逼真地建立三维腰椎模型，并把通过材料力学方法测量的生物力学材料特性赋与此模型，在计算机中建立起虚拟的＂实验标本＂，然后对模型进行实验条件仿真（几何约束、固定载荷、冲击载荷、温度特性等），模拟拉伸、弯曲、扭转、三点弯、抗疲劳等力学实验条件，通过求解可以获得该虚拟对象与实验标本类似的获生物力学指标，例如对象的刚度、任意部位的结构变形、应力
/应变分布、内部能量变化、极限破坏等变化情况。
5.1.2腰椎内固定器械的力学性能评价及优化设计对于治疗腰椎疾病的医疗器械来说，其力学性能的好坏往往决定了其临床应用价值的大小，对于腰椎内固定器械来说，它们的稳定性、抗疲劳性是其设计者首先要考虑的因素。
因此，对腰椎内固定器械进行力学性能评价很重要。
与实验手段相比，利用有限元法进行的模拟实验具有实验时间短、费用少、模拟复杂条件、力学性能测试全面及可重复实验等优点。
另外，利用有限元软件的优化设计功能，可以在保证腰椎内固定器械的有效力学性能的前提下，对其结构、外形、材料特性等结构指标进行优化，指导并改进腰椎内固定器械的设计，达到节约材料、减小体积和重量、获得更好的结构特性等目标。
5.2生物力学实验与有限元模型研究的比较
对于人体腰椎生物力学的研究有两种方法：实验或者模型化。
实验通常基于动物脊柱、尸体脊柱或者人工脊柱模型，而模型化常使用数学或者计算机方法。
当然每种方法各擅胜场。
实验方法能直接、直观的获得脊柱生物力学性能的信息，但是昂贵、烦琐，而且标本的变异常影响到结果的可重复性，虽然变异本身既是脊柱重要的参数。
相反，模型化研究具有实验方法无法比拟的优势：它可根据需要产生无数个各种各样的标本，同一个标本在虚拟计算中可进行无数次加载或组合而不会被损坏，标本也可以进行修正以模拟任何病理状态。
模型化也可以提供实验不能得到的正常生理信息，例如椎间盘和椎骨的应力分布。
然而，模型化的难点在于生成一个有效而准确的模型，这个问题犹如脊柱本身一样复杂。
因此，数年来，建模工作持续进行。
目前看来，研究的确到了一个临界点，人们对脊柱的了解、建模的经验以及计算机的运算能力都有质的飞跃，出现了一批机制良好的模型。
5.3腰椎有限元模型应注意的两个问题
5.3.1在所有的腰椎有限元模型中，位移会比应力准确的多。
因为应力源自于位移，而且对位移十分敏感。
很少进行腰椎模型应力集中和精确值的详尽计算，而焦点往往在与实验侧得偏移值对比以确定模型的有效性。
在数据显示整个模型的特性可信时，它并无法确定模型内的应力集中和精确值。
因为主流腰椎模型均采用相对较粗的网格划分，所以在预测应力绝对值时应持谨慎态度。
当只需要进行定性分析时，上述结果已经足够。
例如：对髓核摘除后的椎间盘进行模拟，只要提到在环部产生了两倍的应力水平（假设），而不需要给出其绝对值。
5.3.2任何有限元模型都需要确认有效，但是往往相当困难。
因个体之间和标本之间不
可避免的存在变异。
与实验数据的比较需要小心解释和分析，因为在实验中往往是给予极度简化的载荷，即使得出数据能证明模型有效，也不必定表示模型在人体内复杂的载荷条件下能有效工作。
因此，需要对模型进行仔细的分析，以确定不同参数的作用以及选择关键性的参数。
有限元模型化提供了我们正常生理功能的信息，减少了我们对动物和尸体实验的依赖，是临床研究不可缺少的工具。
可以预测将来患者个体化模型将用于病情评估以及术前术中设计。
功能更加强大的计算机和软件能够自动从CT和MRI数据中提取特征参数或重要几何细节，直接产生有限元模型。
在有限元模型的帮助下可以无创检查体内组织（主要是韧带和椎间盘）和小平面关节。
此外，通过临床检查产生患者个体有限元模型的合法性需要得以确定和解决。
毫无疑问，有限元分析对脊柱研究产生了不可估量的影响，未来，这种影响还会继续扩大。
骨科病诊治中的新技术及其发展趋势
骨科病诊治中的新技术及其发展趋势作为医疗科技不断进步的一部分，骨科疾病的诊治也在不断更新换代。
新技术的涌现，让医疗工作者可以更加准确、快速地判断骨科疾病，为患者提供更加有效的治疗方案。
这篇文章将通过新技术在骨科疾病诊治中的应用，探讨其发展趋势。
一、数字化医疗的普及近些年来，数字化医疗技术的普及，大大提升了骨科疾病的诊治效率。
数字化医疗技术主要包括影像诊断技术、信息化管理技术、机器人手术技术等多个方面。
影像诊断技术如CT、MRI等，可以快速精准地判断出骨科疾病的类型及病变严重程度，为后续治疗方案的制定提供基础。
信息化管理技术如电子病历等，则可以让医生更方便地获取患者病史、治疗记录等信息。
机器人手术技术则可以减少手术创口，提高手术精准度。
数字化医疗技术的普及，让医生能够更快速、更准确地对骨科疾病进行诊断治疗，进一步提高了医疗效率。
二、3D打印技术的应用3D打印技术的发展，也在为骨科疾病的治疗带来一些新的机会。
一些骨科疾病的治疗需要使用人工骨或者骨替代材料，而传统的骨代替材料往往会出现排异反应等问题。
现在，随着3D打印技术的应用，医生可以根据患者具体情况，采用3D打印技术制造出符合患者需求的人工骨或骨替代材料，避免了传统人工骨接受过程中的排异反应等一系列麻烦。
除此之外，3D打印技术还可以制造不同类型的手术器械，为手术提供更多选择，提高手术成功率。
三、远程医疗的逐渐普及随着科技的不断更新换代，远程医疗技术也逐渐成为一种新趋势。
远程医疗技术可以让患者与医生进行视频咨询等方式，解决因地域限制等原因无法进行面对面就诊的问题。
对于一些不严重的骨科疾病，远程医疗技术的应用，可以让患者更加方便、快速地获得医生建议。
而对于一些比较严重的病例，医生通过远程医疗技术也可以提供更及时的指导，进一步加快病情的判断和治疗进度。
四、激光设备的应用逐渐增加激光设备的应用在骨科领域也逐渐增加。
激光治疗技术可以用于关节炎等关节疾病的治疗，通过激光的照射，可以缓解关节炎等疾病带来的疼痛等症状。
3D打印技术在骨科临床教学中的应用
3D打印技术在骨科临床教学中的应用摘要：3D打印（3D Printing）又称快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料通过逐层堆叠累积的方式制造三维实体的先进技术。
近年来，随着3D打印技术的成熟，价格的下降，其应用范围逐渐从工业领域扩展到医疗、教育等领域。
医学3D打印首先通过CT或MRI获取原始数据，经过软件处理后建立三维数字模型，根据临床需要，借助计算机辅助制造（Computer Aided Design，CAD）软件进行修改和应用设计，最终将数据输入到3D打印机完成打印。
随着医学图像技术的发展，3D打印技术率先在颅颌面和整形外科开展了临床应用并取得成功，一定程度上也促进了骨科医师将3D打印技术应用于临床工作中。
关键词：骨科；临床教学；3D打印技术引言3D打印技术起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。
3D打印是基于材料累加概念和叠层制造方法，在计算机的控制下，根据物体的CAD模型或CT等数据，通过材料的精确堆积制造原形的一种基于离散、堆积成型原理的数字化成型新技术，可自动而迅速地将设计思想转化为物理试验模型或直接制造零件，这样就可以制造出外形与结构等同于原形的、具有复杂空间结构的模型。
CT三维重建和快速成型技术的结合可制造出1：1等大的、高度仿真患者伤情的模型已成为现实，目前已经在临床上得到了初步的应用。
一、3D 打印模型特点和设备（一）、特点能帮助学生直观地理解颌骨病变及缺损的解剖部位，更明确地反映其三维空间关系；型和镜像模型所提供的三维结构可多视角观察、实体感强，可反复进行模型外科操作；更为直观地引入以咬合修复为目标的颌骨功能性重建理念；缩短学习过程、提高学习效率、激发了学生的积极性、能动性以及解决问题的能力，可使学生参与实际手术的设计，加强学生的学习兴趣，提高学生的创新能力。
（二）、设备3D 打印过程的关键设备是3D 打印机，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要包括高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等，此外还涉及新型打印材料的开发、不同设备不同材料打印工艺的研究、产品创新设计等众多方面。
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
骨科快速康复(ERAS)
ERAS强调术前评估与准备、术中微创手术操作、术后早期活 动与进食、疼痛控制等方面的优化处理，注重患者的主动参 与和早期康复。
ERAS与传统骨科康复的比较
传统骨科康复
传统骨科康复通常采用分期康复的理念 ，即术后一段时间内主要进行被动康复 训练，待伤口愈合后再进行主动康复训 练。此外，传统康复方法对患者的疼痛 控制不够充分，可能导致患者术后恢复 时间长，住院时间长，并发症发生率高 等问题。
科研与临床实践的结合
要点一
总结词
科研与临床实践的结合是推动ERAS持续发展的重要动力， 通过科学研究不断优化和完善ERAS方案，提高临床实践水 平。
要点二
详细描述
科研与临床实践的结合在ERAS中具有重要意义。科学研究 可以帮助医生深入了解疾病的发病机制和康复过程，探索 更加有效的治疗方法。同时，通过临床实践的不断积累和 总结，医生可以不断完善和优化ERAS方案，提高治疗效果 和患者的满意度。因此，加强科研与临床实践的结合，有 助于推动ERAS的持续发展，为患者提供更好的康复服务。
VS
ERAS
相比之下，ERAS注重患者主动参与康复 过程，术后早期即开始进行主动活动和功 能锻炼。同时，ERAS还强调多学科协作 ，包括骨科、麻醉科、营养科、心理科等 多个学科的专家共同参与患者围手术期的 处理，以提供更为全面和专业的服务。 ERAS还采用多种手段控制疼痛，如微创 手术、术后镇痛等，以减轻患者痛苦，提 高康复质量。
疼痛管理
ERAS强调多模式镇痛，通过药物、物理治疗等 多种手段减轻患者疼痛，减少因疼痛引发的术后 并发症。
早期活动与功能锻炼
鼓励患者在术后早期进行适当的活动和功能锻炼， 有助于预防深静脉血栓形成、肌肉萎缩等并发症。
医学图像处理技术在骨科领域中的应用
医学图像处理技术在骨科领域中的应用一、介绍医学图像处理技术在骨科领域中的应用是一种非常新的技术，它已经被广泛应用于骨科临床实践之中。
该技术主要是利用计算机的强大处理功能来对医学图像进行数字化处理，以此达到诊断骨科疾病、理解骨科疾病的发展趋势和研究骨科疾病的病理生理机制的目的。
二、医学图像处理技术在骨科领域的应用1.骨科疾病影像诊断医学图像处理技术可以将实时采集的三维医学图像进行数字化处理，以此达到对骨科疾病进行准确诊断的目的。
其中最常见的应用是用于诊断骨折。
医生可以通过对骨头断裂后的CT影像进行数字化处理，创建三维骨折模型，更好地理解骨折的位置、医疗情况、骨和组织的空间关系和骨折的治疗方案。
除了骨折，医学图像处理技术还广泛应用于关节弯曲的诊断、肿瘤的鉴定和突出物的诊断等方面。
2.手术规划医学图像处理技术可以帮助医生在手术前制定详细的手术方案。
例如，医生可以在CT或MRI扫描图像上进行标记和规划，以便在手术时更好地进行操作。
在实际手术中，医生可以使用双屏交互式导航系统，将预先规划的手术方案实时映射到患者身上，以此来更准确地操作和避免手术风险。
3.手术辅助技术医学图像处理技术可以帮助医生在手术中更好地理解和识别病理组织、血管或神经组织的位置。
例如，在髋关节交换术中，医学图像处理技术可以利用计算机模拟患者的关节运动，以确保手术采取适当的姿势和参数来屏蔽关节。
在骨折复位手术中，医生可以在骨折模型中建立直接视图，以确定骨头的位置和复位姿势，从而达到更好的复位效果。
三、医学图像处理技术的未来发展随着计算机技术的不断进步和互联网的普及，医学图像处理技术将在骨科领域中得到更广泛的应用。
未来的发展方向将主要包括三个方面：1. 便捷性未来的医学图像处理技术将变得更加便捷。
医生可以使用移动设备进行图像采集、数字处理和直通式医疗诊断，从而使骨科病人的医疗诊断和治疗更加便利和及时。
2. 自适应性现代医学处理技术将不断发展，不断增加对三维图像的自适应性。
骨科手术技术创新总结
PART 5
技术创新面临的挑战与对 策
技术创新面临的挑战与对策
1. 技术创新面临的挑战
虽然骨科手术技术创新取得了显著的成果，但我 们也面临着一些挑战。首先，技术更新换代速度 快，我们需要不断学习新知识、掌握新技能。其 次，手术技术的普及和推广需要更多的资源和人 力支持。此外，如何确保手术的安全性和有效性
也是我们面临的重要挑战
为了应对这些挑战，我们采取了以下措施。首先， 加强与国内外知名医院的合作与交流，学习先进 的手术技术和经验。其次，加强医护人员的培训 和教育，提高他们的专业技能和素质。此外，我 们还建立了严格的质量控制体系，确保手术的安 全性和有效性
2. 应对策略
PART 6
未来技术创新的展望
苦和康复时间
2. 技术创新的意义
骨科手术技术创新的意义在于为患者提 供更加安全、有效的治疗方法。通过引 进先进的医疗设备和手术技术，我们能 够更好地诊断和治疗骨科疾病，提高患 者的生存质量和预后。同时，技术创新 也是医院发展的重要动力，能够提升医
院的综合实力和竞争力
PART 3
具体技术创新内容
具体技术创新内容
3. 精准医疗与个性化治疗
随着精准医疗和个性化治疗的发展，我们将更加注重患者的个体差异和需求。通过运 用先进的数字化技术和生物信息学等技术，我们将实现患者的精准诊断和个性化治疗， 提高治疗效果和生存质量
PART 7
总结
总结
骨科手术技术创新是医疗领域发展的重 要方向
我们将继续ห้องสมุดไป่ตู้大投入，引进先进的设备 和技术，加强与国内外的交流与合作， 为患者提供更好的治疗服务
技术创新实践与成果
➢ 1. 技术创新实践：我们 在骨科手术技术创新方面 进行了大量的实践探索。 通过引进先进的医疗设备 和手术技术，我们不断优 化手术流程，提高手术效 率。同时，我们还加强了 与国内外知名医院的合作 与交流，学习先进的手术 技术和经验
骨科机器人的研究新进展
骨科机器人的研究新进展摘要近年来，骨科机器人技术在外科手术中的应用取得了显著的进展，提升了手术的精度和效果，推动了个性化医疗的发展。
本文综述了近年来骨科机器人技术的最新研究进展，重点探讨其在关节置换、脊柱手术、创伤手术、韧带重建、微创手术以及手部和肩部手术中的应用。
此外，本文详细介绍了骨科机器人的工作原理、生物信息学与实验研究的结合，并探讨了其未来发展前景。
尽管面临成本和培训的挑战，随着人工智能、深度学习和增强现实等技术的发展，骨科机器人技术有望在未来取得更大的突破，为临床应用提供更好的解决方案。
引言骨科机器人技术的出现和发展极大地改变了传统的外科手术模式。
凭借其高精度、高稳定性和可重复性，骨科机器人为外科医生提供了强有力的技术支持，提升了手术的精度和安全性。
近年来，随着人工智能、深度学习和增强现实等技术的迅猛发展，骨科机器人在各种手术中的应用逐渐普及，极大地推动了个性化医疗的发展。
本文将详细综述骨科机器人技术在各类手术中的最新应用进展，探讨其工作原理、生物信息学与实验研究的结合，并展望其未来发展前景。
骨科机器人研究进展在关节置换手术中，骨科机器人技术的应用已相当广泛。
机器人系统如Mako和ROBODOC通过精确准备骨表面和放置假体，提高了手术的准确性和重复性。
这些系统依靠高精度的导航技术和实时图像引导，使外科医生能够在手术过程中进行精确的骨骼处理和植入物放置。
在脊柱手术中，机器人辅助手术技术主要应用于脊柱融合和矫正手术。
例如，Mazor Robotics的SpineAssist系统用于精确定位和固定脊柱植入物，减少手术时间和并发症。
这些机器人系统依靠图像引导和导航技术，确保植入物的位置和角度的精确性，从而减少手术的创伤和恢复时间。
机器人系统在骨折固定手术中的应用日益广泛。
通过远程操控钻孔导向器，手术的精度和安全性得到了显著提升，减少了X射线暴露的风险。
这些系统能够提供精确的骨折复位和固定方案，减少了手术的复杂性和风险。
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。
VR、AR、MR技术在骨科临床教学中的应用
A N E B,e t a l.I n t r a v a s c u l a r c o m p l i c a t i o n s o fc e n t r a l v e n o u s c a t h e t e r i z a t i o n b y i n s e r t i o n s i t e[J].N E n g l J M e d,2015,373(13):1220-1229.[8]C H E N X X,T R I V E D I V,A L S A F L A N A A,e ta l.U l t r a s o u n d-G u i d e d r e g i o n a l a n e s t h e s i a s i m u-l a t i o n t r a i n i n g:a s y s t e m a t i c r e v i e w[J].R e gA n e s t h P a i n M e d,2017,42(6):741-750.[9]潘垠松,樊蒙蒙.冥想式教学法在芭蕾基训中的探索与研究[J].开封教育学院学报,2019,39(7):118-121.[10]尤许许.图解冥想术[M].北京:中国华侨出版社,2018.[11]K E N G S L,S M O S K I M J,R O B I N S C R.E f f e c t s o fm i n d f u l n e s s o n p s y c h o l o g i c a l h e a l t h:a r e v i e w o fe m p i r i c a l s t u d i e s[J].C l i n P s y c h o l R e v,2011,31(6):1041-1056.[12]D A F O E T,S T E R MA C L.M i n d f u l n e s s m e d i t a-t i o n a s a n a d j u n c t a p p r o a c h t o t r e a t m e n t w i t h i n t h e c o r r e c t i o n a l s y s t e m[J].J O f f e n d e r R e h a b i l-i t 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B[文章编号]1671-8348(2021)08-1432-04随着医学信息数字化的发展,医学研究逐渐体现出精准化㊁智能化及个性化的特点,作为信息产业的虚拟技术在各个领域中的研究与应用已成为热点[1],虚拟技术包括虚拟现实(v i r t u a l r e a l i t y,V R)㊁增强现实(a u g m e n t e d r e a l i t y,A R)和混合现实(m i x e d r e a l-i t y,M R)技术3类[2]㊂在医学领域中,V R㊁A R㊁M R 技术应用于医学教学越来越被重视[3],因此,该技术应用于骨科临床教学是医学教育发展的必然趋势,将有助于骨科人才的培养及骨科技术的进步㊂现将V R㊁A R㊁M R技术在骨科临床教学领域中应用情况综述如下㊂1 V R㊁A R㊁M R技术基本概述V R技术于1962年出现在S e n s o r a m a模拟装置中,于1989年才被L A N I E R正式提出[4],是利用计算机技术模拟虚实融合的三维空间,如同身在其中,360度的观看三维空间内的事物,具有沉浸性㊁交互性及构想性等特点[5]㊂A R技术源于1968年的头戴式显示设备设计理念[6],是把虚拟信息通过计算机技术应用到真实世界,将虚实世界呈现在同一画面中㊂具有虚实结合㊁实时交互和三维注册三大特点[7]㊂近些*基金项目:国家自然科学基金项目(81673994,51573137);天津市教委科研计划项目(2019K J064);王平劳模创新工作室-天津市教委资助项目(津教工 2016 3号);中医传承工作室-天津卫计委资助项目(津卫中 2017 193号);天津中医药大学第一附属医院 拓新工程 项目(201912)㊂作者简介:李远栋(1980-),副主任医师,硕士,主要从事中医骨伤科临床与教学工作㊂ә通信作者,E-m a i l:33724755@q q.c o m㊂年,M R技术发展较快,是在真实的空间内呈现虚拟空间信息,将真实场景㊁虚拟空间和用户叠加在一起,并及时获取交互信息和及时反馈,具有结合虚拟和现实㊁在虚拟的三维空间内注册及实时运行的特点[8-9]㊂V R技术构建的是 虚拟场景 是假的;A R技术构建的是 虚拟场景 和 现实场景 的结合㊂A R技术源于V R技术,能够扩大和增强用户感知周围环境的能力,而M R技术是V R技术与A R技术的合并,并将周围环境可视化,被视为A R技术的增强版,M R技术比V R技术更丰富,比A R技术视角更广阔[10]㊂2 V R㊁A R㊁M R技术在骨科临床教学中的应用2.1虚拟解剖在传统的骨科临床教学中,解剖知识往往是通过教科书文字的叙述及图片的讲解㊁模型的展示及尸体标本的解剖获得,这些形式缺乏趣味性,降低了医学生学习的主动性,临床教学效果不佳㊂而V R㊁A R㊁M R技术可以将临床中的影像资料数据信息进行融合,构建出虚实结合的解剖环境,有助于提高教学的趣味性及医学生的学习主动性,继而提高临床教学效果㊂有学者通过随机对照研究发现,采用V R技术教学可以提高医学生的学习兴趣,加固医学生对知识的掌握,尤其是用于四肢及脊柱骨折等培训,均优于传统的教学方式,可以极大地提高教学效果和学习效率[11-12]㊂随着电脑技术的发展,德国人利用可变螺距法(VH P)成像建立了虚拟人体解剖系统[13],人体系统的解剖学教学模式也相继出现[14]㊂齐义营等[15]为了加强医学生对骨盆骨折解剖知识的掌握与理解,将三维虚拟技术与3D骨盆实体骨折模型相结合进行授课,效果满意㊂2.2手法复位医学生在骨科医学知识的学习过程中,应加强对人体解剖三维立体结构关系的构建能力的培养,掌握解剖结构的毗邻关系㊂在手法复位骨折及脱位的操作中,医学生应掌握病变局部周围的解剖,避免并发症的发生,但对于年轻医学生来说,手法复位经验不足,成功率较低,故需要平台加强平时的模拟训练, V R㊁A R㊁M R技术则能够满足此项技能的训练,并且具有重复性㊂高凡茹等[16]通过分析实体骨折模型联合数据处理技术,开发出新的实体骨折模型,在手法复位过程中,实时完成手法效应信息的同步进行,解决了手法复位教学的实际困难㊂有学者建立了桡骨远端伸直型骨折虚拟三维复位模型,进一步加强了正骨手法的推广及对手法效应的机制研究,在手法操作过程中,可以清楚地看到正骨手法效应改善骨折断端的移位情况[17]㊂2.3术前规划每一台手术的顺利完成,由诸多因素决定,术前周密的规划是至关重要的因素之一㊂为能够对医学生术前规划能力的培养,保证手术的顺利完成,首先,可以通过虚拟技术对患者的影像资料进行进一步判读,进一步明确诊断;其次,通过虚拟技术构建虚拟手术环境,模拟术中的每一步操作,了解操作中可能出现的问题,找到解决问题的预案㊂V R㊁A R㊁M R技术有助于最佳手术方案的制订,规避手术风险,提高手术的安全性及有效性㊂在脊柱手术方面,G O T T-S C HA L K等[18]采用虚拟技术对颈椎侧块螺钉内固定术进行术前模拟,可以提高螺钉置入的准确率,同样,有学者利用椎体成形术治疗椎体压缩性骨折,术前进行仿真虚拟手术,有助于精准穿刺及手术的顺利完成[19-20]㊂在四肢骨折手术方面,有学者利用虚拟仿真系统术前模拟髋臼骨折手术及足踝P i l o n g骨折手术,可以加强医生选择手术入路及钢板种类等的准确性[21-22]㊂2.4手术培训骨科手术技能的提高,需要不断的培训与练习,尤其是年轻的医学生,应多接受手术培训㊂V R㊁A R㊁M R技术可以提高理想的孤儿手术训练平台,国内外学者借助虚拟技术对医学生进行手术培训,有助于提高骨科医学生的手术技能㊂A I M等[23]通过回顾性研究发现,V R手术模拟器在关节镜培训中能有效提高受训者的手术技能㊂椎弓根螺钉内固定术虚拟培训系统作为手术培训的方法明显优于传统的培训方法[24-25]㊂蒙德鹏等[26]借助虚拟技术对上肢㊁下肢㊁骨盆㊁脊柱手术辅助教学较单纯传统教学方法效果更佳㊂C E C I L等[27]通过在微创固定系统中建立虚拟骨科手术环境,对住院医师进行治疗股骨骨折手术培训,取得满意效果㊂同样,利用虚拟技术进行脊柱微创手术培训教学,可以显著提高临床教学质量[28-29]㊂2.5手术直播骨科手术要求无菌条件较高,医学生在进行手术观摩时会受到限制㊂虽然腔镜技术已得到广泛应用,但摄像的画面缺乏方位感及空间感,只能看到画面中的解剖结构,而不能观察到术者手术器械的操作方法,致使医学生失去学习手术的兴趣,并且,骨科手术逐渐趋向微创化,医学生很难进一步学习到手术操作技巧㊂借助虚拟技术,通过手术在线直播的方式,可以有效解决上述问题㊂上海市第六人民医院与国内好医术团队合作,首次借助虚拟技术在线完成中国首例骨科手术直播[30],让在不同地点的3000多名医学生同一时间内得到学习,既是骨科临床教学的创新,又是提高骨科临床教学效果的有效方法㊂3结语随着计算机技术与人工智能技术的发展,V R㊁A R㊁M R技术必将在医疗领域发挥巨大作用㊂在骨科临床教学中,V R㊁A R㊁M R技术通过增加教学的趣味性和激发医学生的主动性而提高临床教学效果,但在临床实践技能操作中,V R㊁A R㊁M R技术不能完全替代传统临床教学,带教教师仍应时刻纠正医学生的错误性判断与操作㊂在国内,V R㊁A R㊁M R技术的硬件设备及软件开发发展较慢,但随着国家发改委‘产业结构调整指导目录“的调整,V R㊁A R㊁M R技术被列为 鼓励类 产业㊂相信我国V R㊁A R㊁M R技术必将与国际接轨,随着我国V R㊁A R㊁M R技术的进一步发展,V R㊁A R㊁M R技术教学与传统教学必将融合到一起,在我国骨科临床教学中发挥更大的作用㊂参考文献[1]T E P P E R O M,R U D Y H L,L E F K OW I T Z A,e t a l.M i x e d r e a l i t y w i t h h o l o l e n s:w h e r e v i r t u-a l r e a l i t y m e e t s a u g m e n t e d r e a l i t y i n t h e o p e r-a t i n g r o o m[J].P l a s t R e c o n s t r S u r g,2017,140(5):1066-1070.[2]A N D O L F I C,P L A N A A,K A N I A P,e t a l.U s e-f u l n e s s o f t h r e e d i m e n s i o n a l m o d e l i ng i n s u r g i-c a l p l a n n i n g,r e s ide n t t r a i n i n g,a n d p a t i e n t e d u-c a t i o n[J].J L a p a r o e nd o s c A d v S u r g Te c h A,2017,27(5):512-515.[3]骆海玉.V R虚拟现实技术在医学院校教育中的运用[J].电子技术与软件工程,2017,4:10.[4]武娟,刘晓军,庞涛,等.虚拟现实现状综述和关键技术研究[J].广东通信技术,2016,36(8): 40-46.[5]吉文军.虚拟现实(V R)动画的交互性设计研究[D].北京:中央美术学院,2017.[6]B A R F I E L D W,C A U D E L L T.F u n d a m e 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• 2．配准(registration)：其目标是在VO和术前图象基础上 对手术器械定位，提供相对应定位显象。
• 3．参考(reference)：动态参考系统（dynamic reference bases,DRB）能够填补因为导航仪和骨骼位置移动带来误 差。
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非图像依赖导航系统
• 这种导航没有详细图象，而是经过示踪系统作用于不一 样骨性结构和参考标识建立起来。最早应用于前交叉韧带 重建。其最大特色是旋转程序，严格人体机械定位和数据 优化来计算运动参数，决定特殊关节运动特征。最大优点 是骨骼变形技术。必须建立骨骼解剖模型数据库，需要大 量高分解容积图象、数据参数和表面形态，以及尸体模型。 在术中经过个解剖区点数据对应来到达导航作用。要作到 微创极难，必须借助2维和3维图象来取得全部必要解剖标 识。所以适合于那些解剖结构暴露比较充分手术，经典如 ACL重建，全膝关节置换，全髋关节置换等。Dessenne 等于1995年最早应用于交叉韧带重建。
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OR Setup
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基本类型
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CT依赖导航系统
2 基于X线透视图像导航系统
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