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第一章 数字解剖学的问世2

第一节 传统解剖学方法2

一、制作人体教学标本2

二、生物塑化技术在人体标本制作中的应用3

三、人体断层解剖学的发展3

第二节 断层影像解剖学研究7

一、X线平片7

二、计算机断层扫描9

三、磁共振成像11

四、CT三维重建在骨科中的应用13

第三节 数字解剖学的提出17

第二章 医学图像处理理论与技术22

第一节 数字人图像处理概述22

一、图像和视觉的基本概念22

二、图像处理常用软件25

第二节 图像质量标准与控制27

一、图形图像文件格式27

二、切削层距与像素的关系31

三、数据的存储与备份32

第三节 图像色彩的校正33

一、色彩管理33

二、数字人断层颜色及控制35

第四节 图像配准技术35

一、图像配准的基础理论35

二、常用的医学配准方法36

三、数字人研究中图像配准方法37

第五节 医学图像的分割与分类42

一、医学图像分割概述42

二、数字人研究中图像分割方法43

第三章 人体虚拟可视技术48

第一节 人体标本冷冻切削技术48

一、标本的遴选48

二、标本的定型灌注48

三、标本血管显示技术49

四、标本包埋和定位51

五、低温冷冻系统53

第二节 基于序列断层图像的三维重建技术54

一、三维重建技术概述54

二、螺旋CT三维重建技术55

三、Amira软件介绍55

四、Mimics软件介绍71

五、3D Med软件介绍101

六、3D Slicer软件简介102

七、其他103

第三节 虚拟现实建模语言VRML简介105

一、概述105

二、基本原理106

三、VRML的建模106

四、虚拟现实开发工具Vrml Pad107

五、VRML浏览器107

第四章 数字人研究现状110

第一节 解剖学——医学发展的基石110

第二节 美国可视人计划112

一、可视人计划的提出112

二、可视人计划原始图像数据的获取113

三、可视人计划原始图像数据的分割与分类113

四、可视人计划应用规划114

第三节 基于可视人计划的应用114

一、可视人的突出进展114

二、红骨髓虚拟仿真模型116

三、可用于ESS培训的鼻窦精确模型117

第四节 我国数字人研究发展概况119

一、两次香山科学会议启动与推动数字人研究工作119

二、中国数字人应用计划121

第五节 超越可视人计划的数字人计划及其他国家的响应121

一、美国数字人计划121

二、韩国数字人计划123

三、人类脑计划123

四、数字人胚胎项目124

第五章 数字化技术与骨科研究128

第一节 骨科中的数字化技术128

一、硬组织外科中的数字化技术128

二、骨肌系统的力学仿真及其应用159

第二节 虚拟现实技术及其应用185

一、虚拟现实技术概述185

二、虚拟现实技术研究现状187

第三节 数字医学与骨科临床208

一、骨科影像电子病历系统208

二、人体骨折分类系统的软件开发与应用213

三、面向骨科临床的计算机辅助诊断技术与应用215

第六章 数字虚拟技术在骨科的初步应用第一节 数字骨科学——新的分支学科226

一、概念及理论的提出226

二、数字骨科学的理论基础226

三、数字虚拟技术在骨科应用研究的设想与实施227

四、数字骨科学发展前景229

第二节 骨与关节解剖结构的三维可视化230

一、上肢骨230

二、下肢骨234

三、上肢肌肉解剖结构的三维可视化237

四、下肢肌肉解剖结构的三维可视化246

第三节 肩部骨折分类的三维可视化256

一、锁骨骨折256

二、肩胛骨骨折261

第四节 上肢骨折分类的三维可视化270

一、肱骨近端骨折270

二、肱骨干骨折273

三、肱骨远端骨折273

四、肘部骨折、脱位274

五、桡、尺骨骨干骨折281

六、桡骨远端骨折282

七、腕部骨折、脱位283

第五节 骨盆及髋部骨折分类的三维可视化290

一、骨盆骨折290

二、髋臼骨折299

第六节 下肢骨折分类的三维可视化310

一、股骨颈骨折310

二、股骨转子间骨折311

三、股骨干骨折314

四、股骨远端骨折315

五、髌骨骨折317

六、胫、腓骨近端骨折319

七、胫、腓骨干骨折329

第七节 足踝部骨折分类的三维可视化330

一、踝部骨折、脱位330

二、足部骨折、脱位338

第八节 数字化皮瓣、肌瓣及骨瓣的可视化346

一、数字化背阔肌皮瓣的可视化346

二、数字化股前外侧皮瓣的可视化351

三、数字化腓肠肌皮瓣的可视化359

四、数字化足背皮瓣的可视化362

五、数字化髂骨瓣的可视化364

六、数字化腓骨瓣的可视化364

第九节 周围神经的三维可视化372

一、概述372

二、臂丛神经的三维重建及可视化373

三、腰骶丛神经的三维重建及可视化378

四、腰丛神经断层解剖学及可视化研究380

第十节 MR、CT影像三维重建膝关节及交叉韧带385

一、科学计算可视化385

二、科学计算可视化的含义与重要意义385

三、科学计算可视化在医学上的应用386

四、医学图像可视化技术重建膝关节及交叉韧带386

第十一节 椎弓根进钉通道的数字解剖学研究398

一、应用数字技术建立椎弓根进钉通道的分析方法400

二、椎弓根进钉通道随水平面角变化的数字解剖学研究409

三、腰椎椎弓根进钉通道、进钉点与椎体边界关系三维精确定位分析421

四、胸椎椎弓根进钉通道、进钉点与椎体边界关系三维精确定位分析437

五、中下颈椎椎弓根进钉通道、进钉点与椎体边界关系三维精确定位分析450

第十二节 快速成形技术在骨科的应用460

一、快速成形技术的基本概念460

二、快速成形技术的分类462

三、快速成形的全过程464

四、快速成形的发展趋势及在我国的应用现状465

五、快速成形技术在个性化假体制造中的应用470

六、快速成形技术在创伤骨科的应用476

七、快速成形技术在髋关节外科的应用480

八、快速成形技术在脊柱外科的应用486

九、快速成形技术在骨组织工程中的应用498

第七章 有限元分析在骨生物力学研究中的应用第一节 有限元建模的基本概念与方法502

一、有限元分析的发展过程502

二、有限元仿真与有限元建模502

三、有限元建模对象503

四、有限元建模的目的503

五、有限元建模的基本步骤503

六、有限元建模的主要数据来源504

七、有限元建模的主要方法504

第二节 有限元分析在骨力学研究中的应用505

一、骨骼力学性能分析505

二、骨折内外固定器械及人工植入物的力学研究506

三、手术评价与术式选择506

四、有限元技术研究进展507

五、有限元模型的优越性与局限性507

六、有限元分析的前景与展望508

第三节 人体物理参数的测量508

一、骨骼材料性质测量508

二、软骨材料性质测量509

三、软组织材料性质测量510

第四节 有限元建模及应用实例510

一、颈前路蝶形钢板的力学性能评价510

二、腰椎小关节接触模型的有限元分析512

三、腰椎微创前路融合后不同固定方式生物力学特性的比较512

四、骨质疏松椎体增强后对相邻椎体生物力学影响的有限元研究521

五、骨盆三维有限元模型的建立及其分析524

六、正常髋臼三维有限元模型的构建529

七、髋臼后壁骨折有限元模型加载与应力分析532

八、股骨-胫骨复合体模型在人体体重冲击下的运动力学响应研究539

第八章 计算机辅助导航技术在骨科的应用第一节 计算机辅助骨科手术概述546

一、CAOS发展的简要历史回顾546

二、CAOS在骨科手术应用中的导航定位方法547

三、CAOS在骨科手术应用中的医用机器人技术548

第二节 计算机辅助骨科手术的基本工作原理与应用原则549

一、基本原理与概念549

二、导航手术系统分类551

三、计算机辅助骨科手术的基本工作原理与应用原则556

第三节 计算机辅助骨科手术系统的组成与应用要点557

一、CAOS的系统组成及基本设备557

二、CAOS在临床手术中的关键技术559

三、CAOS的操作要点559

四、CAOS在临床应用中的优缺点561

第四节 计算机辅助骨科手术的临床应用562

一、计算机辅助脊柱手术562

二、计算机辅助髋、膝关节置换手术564

三、计算机辅助骶髂关节螺钉固定565

四、计算机辅助髋臼骨折手术固定566

五、计算机辅助骨盆环断裂手术566

六、计算机辅助髓内针固定567

七、计算机辅助骨折复位567

八、计算机辅助在骨科其他领域的应用与进展569

九、结论与展望569

索引571