虚拟现实技术在骨科中的运用示范课件

虚拟现实技术在骨科中的运用虚拟现实技术在骨科中的运用1（优选）虚拟现实技术在骨科中的运用（优选）虚拟现实技术在骨科中的运用2基本含义人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实基本含义人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实3

虚拟手术在现代外科中的应用肝胆外科颌面外科矫形外科虚拟手术虚拟手术在现代外科中的应用肝胆外科颌面外科矫形外科虚拟手4基本特征多感知性交互性沉浸感异物感…基本特征多感知性交互性沉浸感异物感…5

前言背景重构手术部位及周围的组织解剖结构位置测量、空间映射、手术干预和定位精度

虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟虚拟现实

图像处理

手术定位

空间匹配前言背景重构手术部位及周围的组织解剖结构位置测量、空间映射6研究资料影像学资料

CT工作站X片研究资料影像学资料CT工作站X片7

研究材料

重建患者髋关节结构

三维检测及三维测量虚拟手术操作平台Mimics10.0Geomagicstudo8.0

3dsmaxv7.0研究材料重建患者髋关节结构三维检测及三维8齿状突骨折模型的建立腰椎转移瘤的术前评估股骨颈骨囊肿三维模型相关病例介绍234全髋表面置换术的设计1齿状突骨折模型的建立腰椎转移瘤的术前评估股骨颈骨囊肿三维模型9全髋表面置换术的设计实验1实验2三维重建髋关节3D模型HRA可视仿真虚拟操作全髋表面置换术的设计实验1实验2三维重建髋关节3D模型HRA10前言背景

全髋表面置换全髋关节置换前言背景全髋表面置换全髋关11

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-1骨盆正位X片图1-2髋关节侧位X片股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-1骨盆正位X片12

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-3骨盆CT扫描股骨头缺血性坏死三维结构重建图113

股骨头缺血性坏死三维结构重建蒙罩编辑区域增长计算三维重建后的三维模型还要经过光滑处理DICOM格式的原始数据导入计算机工作站股骨头缺血性坏死三维结构重建蒙罩编辑区域增长计算重建后的三14

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-4界定阈值图1-5编辑蒙罩股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-4界定阈值15虚拟手术在现代外科中的应用模拟后路椎弓根螺钉固定虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观重建后的三维模型还要经过光滑处理颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系3dsmaxv7.股骨头缺血性坏死三维结构重建股骨头缺血性坏死三维结构重建HRA可视仿真虚拟操作可视化虚拟仿真手术图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观图1-7骨盆前面观图1-8骨盆后面观虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-3骨盆CT扫描图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观三维重建髋关节3D模型模拟后路椎弓根螺钉固定

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-63D计算虚拟手术在现代外科中的应用股骨头缺血性坏死三维结构重建16

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-7骨盆前面观图1-8骨盆后面观股骨头缺血性坏死三维结构重建17股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-9骨盆并硬化带图1-10骨盆并囊性变

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-9骨盆并硬化带18

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-11髋臼前面观图1-12髋臼后面观股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-11髋臼前面观19

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-14，1-14，1-15，1-16分别髋臼右侧面观及左侧面观，并股骨颈的病变组织股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-14，1-14，1-120股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-17，1-18，1-1921

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-21，1-22，1-23，1-24分别右侧股骨并硬化带囊性变及左侧股骨并硬化带囊性变股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-21，1-22，1-222

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-25，1-26分别右侧股骨颈病变组织左侧股骨颈病变组织股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-25，1-26分别右侧23

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-27硬化带特性图1-28囊性变特性股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-27硬化带特性24图像比较术前，术中，及三维重建后比较双侧股骨头前外侧囊性变,囊性变周围夹杂着硬化带，左侧股骨头皮质破坏明显，前外侧塌陷。

图像比较术前，术中，及三维重建后比较双侧股骨头前外侧囊性变,25

可视化虚拟仿真手术实验材料左侧股骨3D模型实验设备计算机工作站实验软件（1）Geomagic;（2）3dsmax可视化虚拟仿真手术实验材料左侧股骨3D模型26

可视化虚拟仿真手术

假体大小确定股骨颈直径确定股骨近端打磨-

股骨颈中心定位可视化虚拟仿真手术假体大小确定股骨颈直径确定股27假体的选择分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径假体的选择分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径28股骨颈骨囊肿三维数字模型图1-25，1-26分别右侧股骨颈病变组织左侧股骨颈病变组织分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径Geomagicstudo8.股骨头缺血性坏死三维结构重建HRA可视仿真虚拟操作股骨头缺血性坏死三维结构重建3dsmaxv7.模拟后路椎弓根螺钉固定图1-4界定阈值图1-5编辑蒙罩上面观下面观枕小神经、耳大神经形态虚拟现实技术在骨科中的运用模拟后路椎弓根螺钉固定模拟后路椎弓根螺钉固定枕小神经、耳大神经形态图1-1骨盆正位X片图1-2髋关节侧位X片股骨头缺血性坏死三维结构重建颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系可视化虚拟仿真手术三维重建髋关节3D模型股骨颈中心定位沿股骨颈部中心轴导入模拟导针股骨颈骨囊肿三维数字模型股骨颈中心定位沿股骨颈部中心轴导入模29

平台锉打磨去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚平台锉打磨去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚30

桶状锉打磨观察股骨颈皮质处是否有切迹的形成桶状锉打磨观察股骨颈皮质处是否有切迹的形成31

锥形锉打磨锥形锉打磨32

股骨近端打磨顺序示意图股骨近端打磨顺序示意图33

股骨近端虚拟打磨后结果

上面观下面观股骨近端虚拟打磨后结果上面观34

股骨近端虚拟打磨后结果

前面观后面观股骨近端虚拟打磨后结果前面观35

虚拟手术前后对比图

前后观内外观

虚拟手术前后对比图前后观36

虚拟打磨过程概述3dsmaxv7.0布尔逻辑运算系统虚拟手术器械设计近端股骨虚拟打磨仿真术后骨质评估虚拟手术虚拟打磨过程概述3dsmaxv7.0布尔逻辑运算系统虚37股骨颈骨囊肿三维数字模型股骨颈骨囊肿三维数字模型38三维模型三维模型39去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚Geomagicstudo8.虚拟手术在现代外科中的应用HRA可视仿真虚拟操作股骨头缺血性坏死三维结构重建沿股骨颈部中心轴导入模拟导针股骨颈骨囊肿三维数字模型股骨头缺血性坏死三维结构重建股骨近端虚拟打磨后结果股骨近端虚拟打磨后结果颈丛在颈内静脉后方，胸锁乳突肌深面走行Geomagicstudo8.图1-27硬化带特性图1-28囊性变特性前后观内外观股骨头缺血性坏死三维结构重建股骨颈骨囊肿三维数字模型HRA可视仿真虚拟操作3dsmaxv7.三维测量去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚三维测量40腰椎肿瘤术前评估腰椎肿瘤术前评估41邻近脏器关系邻近脏器关系42

模拟减压及钛笼植入模拟减压及钛笼植入43

模拟后路椎弓根螺钉固定模拟后路椎弓根螺钉固定44整个模拟手术整个模拟手术45术中所见术中所见46微型齿状突骨折建立微型齿状突骨折建立47齿状突骨折齿状突骨折48模拟后路短节段固定模拟后路短节段固定49透明后处理透明后处理50术后X片及CT重建术后X片及CT重建51枕小神经、耳大神经形态颈横神经、锁骨上神经形态枕小神经、耳大神经形态颈横神经、锁骨上神经形态52膈神经、肩胛提肌、斜角肌颈丛在颈内静脉后方，胸锁乳突肌深面走行膈神经、肩胛提肌、斜角肌颈丛在颈内静脉后方，胸锁乳突肌深面走53颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系颈丛皮支、动静脉毗邻关系颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系颈丛皮支、动静脉毗邻关54臂丛神经根、干、股、束、14支臂丛神经根、干、股、束、14支55

臂丛神经和周围结构三维模型臂丛神经和周围结构三维模型56讨论视野拓展

仿真手术精确手术方案设计、模拟手术操作、术中三维可视定位、手术导航，保证手术质量。病变评估虚拟现实讨论视野仿真精确手术方案设计、模拟手术操作、术中三维可视57虚拟现实技术在骨科中的运用虚拟现实技术在骨科中的运用58（优选）虚拟现实技术在骨科中的运用（优选）虚拟现实技术在骨科中的运用59基本含义人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实基本含义人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实60

虚拟手术在现代外科中的应用肝胆外科颌面外科矫形外科虚拟手术虚拟手术在现代外科中的应用肝胆外科颌面外科矫形外科虚拟手61基本特征多感知性交互性沉浸感异物感…基本特征多感知性交互性沉浸感异物感…62

前言背景重构手术部位及周围的组织解剖结构位置测量、空间映射、手术干预和定位精度

虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟虚拟现实

图像处理

手术定位

空间匹配前言背景重构手术部位及周围的组织解剖结构位置测量、空间映射63研究资料影像学资料

CT工作站X片研究资料影像学资料CT工作站X片64

研究材料

重建患者髋关节结构

三维检测及三维测量虚拟手术操作平台Mimics10.0Geomagicstudo8.0

3dsmaxv7.0研究材料重建患者髋关节结构三维检测及三维65齿状突骨折模型的建立腰椎转移瘤的术前评估股骨颈骨囊肿三维模型相关病例介绍234全髋表面置换术的设计1齿状突骨折模型的建立腰椎转移瘤的术前评估股骨颈骨囊肿三维模型66全髋表面置换术的设计实验1实验2三维重建髋关节3D模型HRA可视仿真虚拟操作全髋表面置换术的设计实验1实验2三维重建髋关节3D模型HRA67前言背景

全髋表面置换全髋关节置换前言背景全髋表面置换全髋关68

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-1骨盆正位X片图1-2髋关节侧位X片股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-1骨盆正位X片69

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-3骨盆CT扫描股骨头缺血性坏死三维结构重建图170

股骨头缺血性坏死三维结构重建蒙罩编辑区域增长计算三维重建后的三维模型还要经过光滑处理DICOM格式的原始数据导入计算机工作站股骨头缺血性坏死三维结构重建蒙罩编辑区域增长计算重建后的三71

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-4界定阈值图1-5编辑蒙罩股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-4界定阈值72虚拟手术在现代外科中的应用模拟后路椎弓根螺钉固定虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观重建后的三维模型还要经过光滑处理颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系3dsmaxv7.股骨头缺血性坏死三维结构重建股骨头缺血性坏死三维结构重建HRA可视仿真虚拟操作可视化虚拟仿真手术图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观图1-7骨盆前面观图1-8骨盆后面观虚拟现实中进行手术规划和手术方案的模拟股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-3骨盆CT扫描图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观三维重建髋关节3D模型模拟后路椎弓根螺钉固定

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-63D计算虚拟手术在现代外科中的应用股骨头缺血性坏死三维结构重建73

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-7骨盆前面观图1-8骨盆后面观股骨头缺血性坏死三维结构重建74股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-9骨盆并硬化带图1-10骨盆并囊性变

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-9骨盆并硬化带75

股骨头缺血性坏死三维结构重建

图1-11髋臼前面观图1-12髋臼后面观股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-11髋臼前面观76

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-14，1-14，1-15，1-16分别髋臼右侧面观及左侧面观，并股骨颈的病变组织股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-14，1-14，1-177股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-17，1-18，1-19，1-20分别右侧股骨前后观及左侧股骨前后观股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-17，1-18，1-1978

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-21，1-22，1-23，1-24分别右侧股骨并硬化带囊性变及左侧股骨并硬化带囊性变股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-21，1-22，1-279

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-25，1-26分别右侧股骨颈病变组织左侧股骨颈病变组织股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-25，1-26分别右侧80

股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-27硬化带特性图1-28囊性变特性股骨头缺血性坏死三维结构重建图1-27硬化带特性81图像比较术前，术中，及三维重建后比较双侧股骨头前外侧囊性变,囊性变周围夹杂着硬化带，左侧股骨头皮质破坏明显，前外侧塌陷。

图像比较术前，术中，及三维重建后比较双侧股骨头前外侧囊性变,82

可视化虚拟仿真手术实验材料左侧股骨3D模型实验设备计算机工作站实验软件（1）Geomagic;（2）3dsmax可视化虚拟仿真手术实验材料左侧股骨3D模型83

可视化虚拟仿真手术

假体大小确定股骨颈直径确定股骨近端打磨-

股骨颈中心定位可视化虚拟仿真手术假体大小确定股骨颈直径确定股84假体的选择分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径假体的选择分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径85股骨颈骨囊肿三维数字模型图1-25，1-26分别右侧股骨颈病变组织左侧股骨颈病变组织分别测量股骨头颈交界处的前后，内外侧的最大直径Geomagicstudo8.股骨头缺血性坏死三维结构重建HRA可视仿真虚拟操作股骨头缺血性坏死三维结构重建3dsmaxv7.模拟后路椎弓根螺钉固定图1-4界定阈值图1-5编辑蒙罩上面观下面观枕小神经、耳大神经形态虚拟现实技术在骨科中的运用模拟后路椎弓根螺钉固定模拟后路椎弓根螺钉固定枕小神经、耳大神经形态图1-1骨盆正位X片图1-2髋关节侧位X片股骨头缺血性坏死三维结构重建颈丛皮支、膈神经、脊髓、颈神经毗邻关系可视化虚拟仿真手术三维重建髋关节3D模型股骨颈中心定位沿股骨颈部中心轴导入模拟导针股骨颈骨囊肿三维数字模型股骨颈中心定位沿股骨颈部中心轴导入模86

平台锉打磨去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚平台锉打磨去除股骨颈近端骨质部分约6mm厚87

桶状锉打磨观察股骨颈皮质处是否有切迹的形成桶状锉打磨观察股骨颈皮质处是否有切迹的形成88

锥形锉打磨锥形锉打磨89

股骨近端打磨顺序示意图股骨近端打磨顺序示意图90

股骨近端虚拟打磨后结果

上面观下面观股骨近端虚拟打磨后结果上面观91

股骨近端虚拟打磨后结果

前面观后面观股骨近端虚拟打磨后结果前面观92

虚拟手术前后对比图

前后观内外观

虚拟手术前后对比图前后观93

虚拟打磨过程概述3dsmaxv7.0布尔逻辑运算系统虚拟手术器械设计近端股骨虚拟打磨仿真术后骨质评估虚拟手术虚拟打磨过程概述3dsmaxv7.0布尔逻辑运算系统虚94股骨颈骨囊肿三维数字模型股骨颈骨囊肿三维数字模型95三维模型三