數字骨科學

計算機科學與骨科學相結合的一門新興交叉學科。它涉及到人體解剖學、立體幾何學、生物力學、材料學、信息學、電子學及機械工程學等領域。數字骨科學涵蓋的範圍較廣，簡單地講凡是骨科或與骨科相關的、採用數字化技術的項目均屬於數字骨科學的範疇，具體包括骨科有限元分析、骨科數字解剖(三維重建)、骨科虛擬仿真手術、骨科快速成型技術、骨科逆向工程技術、計算機輔助設計與製造(CAD/CAM)技術、術前規劃、計算機輔助骨科導航手術、骨科遠程手術及骨科機器人手術等。

數字骨科主要包括以下內容：

計算機導航手術，是指利用X線裝置、CT、MR I等提供的圖像信息、先進的立體定位系統進行配準、定位， 輔助外科醫生進行各種手術干預。計算機導航手術已經遍及到矯形和創傷外科的各個領域。

3D打印技術，自上世紀80年代末以來, 這項起源於先進製造技術的建模方法迅速得到醫學領域的高度重視。在骨科首先被應用於術前模擬椎弓根的定位。隨之被應用於骨盆及其腫瘤切除後假體的製作。通過與快速成形技術和逆向工程軟件的結合, 不但可以重建骨折的模型, 還可以設計出與之相對應的陰模, 實現個體化模板, 從而進行內固定材料的預塑形或數字化導航模板，這樣大大節省了術中的時間, 提高手術精確度。

虛擬手術規劃，基於CT數據重建三維模型，在術前模擬手術，為骨折的復位、內固定的選擇、手術設計、手術模擬等提供更為準確的依據。

有限元分析，工程上廣泛使用的有限元法也是生物力學重要的研究手段之一。由於人體結構的複雜且難於直接測量，所以最初的有限元模型都是二維模型。醫學影像科學的進步使得現在研究者可以藉助醫學圖像來建立三維有限元模型。

數字解剖學，新的計算機技術可以利用連續斷層圖像進行三維重建，可以精確地顯示生物組織複雜的三維結構，並可進行任意旋轉、剖切等觀察和操作；可以對重建的三維結構進行測量，獲得長度、面積、體積和角度等大量精確的解剖參數。基於數字人數據集的高精度三維人體解剖模型，可以更好的觀察人體解剖結構及其毗鄰關係。

虛擬現實，能使學生在虛擬的人體標本上進行解剖觀察和學習，可緩解屍體標本缺乏的狀態，降低教學成本，提高教學質量。虛擬現實技術不但對醫學和輔助醫學專業的解剖教學至關重要，而且虛擬手術可以幫助外科醫學進行計算機輔助診斷，手術仿真模擬等操作，從而實現手術的精確和微創。