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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 Pad 107

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