大工“創(chuàng)客”新發(fā)明實現(xiàn)骨折術(shù)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(xiàn)，是人類社會進(jìn)步的核心動力和源泉。 陳寅恪先生曾說做學(xué)問需有“自由之思想，獨(dú)立之精神。”學(xué)校高度重視大學(xué)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(xué)生提供施展才智發(fā)散想象力的科創(chuàng)平臺。大工學(xué)子們秉承獨(dú)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(xiàn)有知識質(zhì)疑，敢于獨(dú)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(tuán)委選取學(xué)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(xué)學(xué)生追求更高、更強(qiáng)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(fù)位與傷肢內(nèi)固定相結(jié)合的方法，常常引發(fā)神經(jīng)血管損傷等并發(fā)癥。來自大連理工大學(xué)軟件學(xué)院“茵迪威德數(shù)字化骨科”科創(chuàng)團(tuán)隊利用計算機(jī)醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)，根據(jù)骨折部位的CT 影像數(shù)據(jù)建立斷骨模型，在不開刀的情況下擬合鋼板的預(yù)彎狀態(tài)，減少手術(shù)次數(shù)，減少患者的出血量，降低傷口感染率，實現(xiàn)骨折手術(shù)治療的突破性進(jìn)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(fù)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(shù)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(jù)人工復(fù)位后的骨骼形狀對鋼板進(jìn)行手工折彎。折彎過程中醫(yī)生需反復(fù)對鋼板進(jìn)行處理并與復(fù)位后的骨骼進(jìn)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(shù)方式的缺點(diǎn)是創(chuàng)傷大、術(shù)中出血多、手術(shù)時間長, 常常引發(fā)神經(jīng)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(shù)字化骨科”科創(chuàng)團(tuán)隊萌生了將計算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)運(yùn)用在臨床治療，尤其是骨折治療方面的想法。

　　“計算機(jī)輔助骨折術(shù)前虛擬自動拼接技術(shù)研究是以目前骨科實際臨床需要為出發(fā)點(diǎn)而產(chǎn)生的課題，是目前計算機(jī)輔助骨科手術(shù)技術(shù)研究中最為復(fù)雜且亟待解決的學(xué)術(shù)問題之一。”團(tuán)隊隊長羅欣劍說。國內(nèi)外對計算機(jī)輔助斷骨模型自動修復(fù)拼接和鋼板預(yù)彎的研究尚處于初始階段，相關(guān)文獻(xiàn)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(tuán)隊利用計算機(jī)技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)，根據(jù)患者骨折部位的CT影像數(shù)據(jù)建立其斷骨模型，在計算機(jī)虛擬環(huán)境下，在虛擬預(yù)彎的鋼板模型指導(dǎo)下于術(shù)前完成真實鋼板的預(yù)彎工作，提高患者所需鋼板形態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確度，以盡可能地減小實際手術(shù)操作創(chuàng)傷和手術(shù)時間，減少出血量，讓骨折手術(shù)給病患帶來的傷痛減少到最低。

　　虛擬鋼板重構(gòu)及繪制的軟件系統(tǒng)

　　科創(chuàng)團(tuán)隊還開發(fā)出名為《基于軸線預(yù)配準(zhǔn)的斷骨自動拼接與虛擬鋼板預(yù)彎軟件》，可以實現(xiàn)斷骨三維數(shù)據(jù)的輸入以及斷骨拼接完成之后，人工選點(diǎn)進(jìn)行鋼板模型的生成等功能。目前，該軟件獲得國家版權(quán)局計算機(jī)軟件著作權(quán)。相關(guān)研究成果以期刊封面文章發(fā)表在醫(yī)學(xué)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(guān)懷的程度越來越高，個性化醫(yī)療的呼聲隨之高漲，這一設(shè)想順應(yīng)未來醫(yī)學(xué)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(yīng)用前景。” 羅欣劍說，未來團(tuán)隊繼續(xù)進(jìn)行彎骨的拼接算法研究，實現(xiàn)彎斷骨的配準(zhǔn)算法。