數(shù)字醫(yī)療：數(shù)字骨科技術(shù)

數(shù)字骨科

是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)與骨科臨床緊密結(jié)合的一門新型數(shù)字化醫(yī)學(xué)學(xué)科，以骨科為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)為輔助，涉及到人體解剖學(xué)，立體幾何學(xué)，生物力學(xué)，材料學(xué)，信息學(xué)，電子學(xué)、機(jī)械工程學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)容的交叉學(xué)科。

數(shù)字骨科技術(shù)

包括醫(yī)學(xué)影像處理、三維虛擬仿真與可視化技術(shù)、有限元技術(shù)、臨床CAD/CAM技術(shù)、術(shù)中手術(shù)導(dǎo)航與機(jī)器人輔助技術(shù)等。數(shù)字骨科是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)與骨科臨床的緊密結(jié)合的一門新型數(shù)字化醫(yī)學(xué)學(xué)科，以顯著的臨床實(shí)用性區(qū)別于其它醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

指臨床醫(yī)生利用計(jì)算機(jī)及進(jìn)行手術(shù)方案與假體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同手術(shù)方案和假體進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)治療方案;由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使醫(yī)生對(duì)治療效果作出判斷;根據(jù)CAD結(jié)果生成計(jì)算機(jī)輔助制造數(shù)控加工指令，利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行個(gè)性化假體制造。CAD/CAM技術(shù)通過對(duì)患者骨骼的三維重建，為每一位患者進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)和制造,提高了假體與病變骨骼的匹配度。CAD可用于臨床術(shù)前手術(shù)方案設(shè)計(jì)，模擬手術(shù)過程，對(duì)手術(shù)效果評(píng)估預(yù)測(cè); CAM可用于個(gè)體化手術(shù)模板、內(nèi)固定、假體制作。

人體骨骼快速成型技術(shù)

是計(jì)算機(jī)通過CT等二維斷層圖形信息三維重建為基礎(chǔ)，綜合了逆向工程(Reverse Engineering)與快速自動(dòng)成型技術(shù)(Rapid Prototype，RP)，并與人體骨骼解剖科學(xué)相結(jié)合的一種新型人體三維成型技術(shù)。它將CAD、CAM、精密伺服驅(qū)動(dòng)和新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體， 基于離散——堆積成形原理，在計(jì)算機(jī)控制下，生成實(shí)物的三維CAD 模型。

計(jì)算機(jī)輔助人體骨骼快速成型技術(shù)采用相應(yīng)處理軟件對(duì)實(shí)物切片,從而得到二維圖形信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)換形成數(shù)控加工命令, 將加工材料(紙、液態(tài)樹脂及粉末材料等)層層固化或堆積，由點(diǎn)到線，由線到面，由面到體，疊加形成三維原型，最后制造出較為復(fù)雜的人體骨骼模件。人體骨骼快速成型標(biāo)本用于醫(yī)生術(shù)前熟悉患者解剖特點(diǎn)，指導(dǎo)手術(shù)，術(shù)前輔助醫(yī)生確定植入物種類型號(hào)，減少手術(shù)時(shí)間。

數(shù)字化影像使臨床解剖眼看手測(cè)的形式發(fā)生變化

許多不可以測(cè)量的數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以通過計(jì)算機(jī)精確測(cè)量;術(shù)前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體化手術(shù)設(shè)計(jì)，模擬手術(shù)，使復(fù)雜骨折能外科復(fù)位，腫瘤能準(zhǔn)確切除，畸形能理想矯形，假體能精確制作移植，且能協(xié)助臨床醫(yī)生進(jìn)行術(shù)式的改良與創(chuàng)新;計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)個(gè)體化手術(shù)模板使臨床手術(shù)強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)和手感的傳統(tǒng)發(fā)生變化，使術(shù)中能精確定位置釘、矯形;RP制作標(biāo)本實(shí)物可作術(shù)前模擬手術(shù)，指導(dǎo)復(fù)雜手術(shù)，術(shù)中導(dǎo)航下可施行高精度的手術(shù)，把并發(fā)癥發(fā)生的可能性降到最低;三維仿真虛擬技術(shù)可對(duì)手術(shù)效果提前預(yù)測(cè)，協(xié)助骨科醫(yī)生選擇合適的手術(shù)方案，對(duì)內(nèi)固定假體進(jìn)行個(gè)體化設(shè)計(jì)。

數(shù)字骨科作為新興的學(xué)科和技術(shù)，在其產(chǎn)生的十來年里已獲得了快速的發(fā)展,并且在不斷的完善和創(chuàng)新。將來功能更加強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和軟件能夠自動(dòng)從CT/MRI或者虛擬人數(shù)據(jù)中提取特征參數(shù)或重要幾何細(xì)節(jié)，直接產(chǎn)生人體骨骼模型;RP機(jī)床更新，模型打印精度更高，質(zhì)量更好，可以直接對(duì)植入材料(人工骨、金屬植入體)三維成型;在計(jì)算機(jī)的幫助下可以人機(jī)交互設(shè)計(jì)個(gè)體化內(nèi)固定、假體，輔助骨科診療方案的制定和定量手術(shù)的模擬;在計(jì)算機(jī)導(dǎo)航和網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的協(xié)助下，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)手術(shù);自動(dòng)化有限元技術(shù)出現(xiàn)，對(duì)植入物應(yīng)力分布進(jìn)行個(gè)體化預(yù)測(cè)，協(xié)助選擇手術(shù)方案;研發(fā)和使用全智能化人工假肢，神經(jīng)元——機(jī)械接口人工假肢;通過不斷實(shí)踐，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，CAD-RP技術(shù)可望在骨科臨床廣泛應(yīng)用，并不斷成熟。

毫無(wú)疑問，數(shù)字化技術(shù)對(duì)骨科的研究和臨床實(shí)踐產(chǎn)生了不可估量的影響，未來，這種影響還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。