大工“創(chuàng)客”新發(fā)明實現骨折術前虛擬自動拼接

　　編者按：創(chuàng)新是人類所特有的創(chuàng)造性勞動的體現，是人類社會進步的核心動力和源泉。 陳寅恪先生曾說做學問需有“自由之思想，獨立之精神。”學校高度重視大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過舉辦大工“攀登杯”科技競賽等活動，為廣大學生提供施展才智發(fā)散想象力的科創(chuàng)平臺。大工學子們秉承獨立研發(fā)創(chuàng)造新知的精神，在思維碰撞中，在合作鉆研中，孜孜求索，砥礪前行。他們勇于突破成規(guī)，勇于對現有知識質疑，敢于獨辟蹊徑，層出不窮的想法讓大工在全國挑戰(zhàn)杯科技競賽中屢獲佳績殊榮。黨委宣傳部、校團委選取學校“攀登杯”科技競賽優(yōu)秀作品加以展示，從這些作品中可以看見大連理工大學學生追求更高、更強的科研勁頭。

　　骨折是一種常見的骨科疾病。針對骨折的治療傳統(tǒng)方法是采用人工復位與傷肢內固定相結合的方法，常常引發(fā)神經血管損傷等并發(fā)癥。來自大連理工大學軟件學院“茵迪威德數字化骨科”科創(chuàng)團隊利用計算機醫(yī)學影像處理技術，根據骨折部位的CT 影像數據建立斷骨模型，在不開刀的情況下擬合鋼板的預彎狀態(tài)，減少手術次數，減少患者的出血量，降低傷口感染率，實現骨折手術治療的突破性進展。

　　拼接后斷骨模型與原始整骨模型的三維幾何誤差分析

　　目前，針對骨折的治療主要是采用人工手段使斷骨恢復到健康時的解剖形態(tài)，利用醫(yī)用螺絲釘和鋼板將兩截斷骨固定。手術中，醫(yī)生需將患者骨折部位的肌肉等軟組織切開，露出斷骨，然后根據人工復位后的骨骼形狀對鋼板進行手工折彎。折彎過程中醫(yī)生需反復對鋼板進行處理并與復位后的骨骼進行比對，以便于折彎后的鋼板能夠與骨骼良好貼合。這種手術方式的缺點是創(chuàng)傷大、術中出血多、手術時間長, 常常引發(fā)神經血管損傷、感染、骨折不愈合等并發(fā)癥。為解決這一問題，“茵迪威德數字化骨科”科創(chuàng)團隊萌生了將計算機技術和醫(yī)學影像處理技術運用在臨床治療，尤其是骨折治療方面的想法。

　　“計算機輔助骨折術前虛擬自動拼接技術研究是以目前骨科實際臨床需要為出發(fā)點而產生的課題，是目前計算機輔助骨科手術技術研究中最為復雜且亟待解決的學術問題之一。”團隊隊長羅欣劍說。國內外對計算機輔助斷骨模型自動修復拼接和鋼板預彎的研究尚處于初始階段，相關文獻較少，研究思路和方法沒有統(tǒng)一的路線，也沒有提出清晰合理的處理流程，科創(chuàng)團隊利用計算機技術和醫(yī)學影像處理技術，根據患者骨折部位的CT影像數據建立其斷骨模型，在計算機虛擬環(huán)境下，在虛擬預彎的鋼板模型指導下于術前完成真實鋼板的預彎工作，提高患者所需鋼板形態(tài)參數的準確度，以盡可能地減小實際手術操作創(chuàng)傷和手術時間，減少出血量，讓骨折手術給病患帶來的傷痛減少到最低。

　　虛擬鋼板重構及繪制的軟件系統(tǒng)

　　科創(chuàng)團隊還開發(fā)出名為《基于軸線預配準的斷骨自動拼接與虛擬鋼板預彎軟件》，可以實現斷骨三維數據的輸入以及斷骨拼接完成之后，人工選點進行鋼板模型的生成等功能。目前，該軟件獲得國家版權局計算機軟件著作權。相關研究成果以期刊封面文章發(fā)表在醫(yī)學影像處理類國際著名期刊《Computerized Medical Imaging and Graphics》上，并被SCI/EI收錄。

　　“隨著對病患的人文關懷的程度越來越高，個性化醫(yī)療的呼聲隨之高漲，這一設想順應未來醫(yī)學的發(fā)展趨勢，在個性化醫(yī)療的發(fā)展平臺上擁有著非常廣闊的應用前景。” 羅欣劍說，未來團隊繼續(xù)進行彎骨的拼接算法研究，實現彎斷骨的配準算法。