【目的】评估自主研发的脊柱虚拟手术系统中三维重建模块重建图像的精确性,明确其临床价值,以利推广应用,从而提高脊柱疾病诊断的准确性和治疗的精确性。【材料和方法】1.基于PC和Windows XP2操作系统为平台,以VC6.0为开发环境,用面向对象的C++语言结合VTK软件开发包编制及临床需求,构建具备三维重建和三维测量为核心功能的脊柱手术虚拟系统基础平台——三维重建模块系统,而后对该软件进行操作演练、改进、提高和升级。2.对前期MSCT扫描的8具男性颈椎标本的DICOM格式影像数据整理后,分别导入脊柱手术虚拟系统进行容积重建和多平面重组,结合下颈椎椎弓根置钉需求,对涉及椎弓根置钉的10个相关参数进行个体化测量,然后以前期在MSCT工作站上三维重建测量的数据为对照组,与本实验组数据进行统计学处理。3.利用系统三维重建模块的图像重建和测量功能,应用开展临床患者的个体化病情评估、术前设计及术后评价。2009年6月～2010年3月,对6例患者进行了术前病情评估、辅助椎弓根置钉和术后螺钉穿破评价。【结果】1.该模块初步实现了脊柱的3D重建、模拟切骨、旋转和测量等基本功能。随后针对软件在操作时出现的问题给予调整,简洁了操作界面,改进了重构算法,新添了纹理功能、辅助选面功能和测量功能,从而使系统的稳定性明显增加,呈像质量及速度明显提高,重建图像测量剖面的选择更简单、快捷。2.8组数据重建发现1组标本数据损坏,不能完整重建;7具标本重建发现下椎弓根缺失1个、冠状位直径＜3 mm的4个,与原MSCT测量结果完全一致。为与MSCT数据相对应,包括一个较细小的C5椎弓根,共测量椎弓根66个。本组实验数据和原MSCT工作站所测数据经统计学分析发现:C3左侧椎弓根皮质骨高度、C4两侧椎弓根皮质骨宽度、C4右侧椎弓根松质骨宽度、C6左侧椎弓根入点至侧块外缘切距、C3左右两侧椎弓根入点至下关节缘距离、C3左右两侧及C5左侧椎弓根入点至椎体前缘矢状位距离、C3左右两侧及C5左侧和C6右侧椎弓根入点至椎体前缘轴位距离计共14组数据两系统比较P＜0.05。余86组数据两系统比较P＞0.05。3.应用本系统临床辅助6例病人置下颈椎椎弓根螺钉34枚,术后复查发现30枚(88.24%)完全位于椎弓根内,4枚(11.76%)穿破。其1、2级穿破各2枚(5.88%)。与MSCT辅助置钉穿破率(11.84%%)比较差异无统计学意义(P＞0.05)。【结论】1.系统使脊柱的3D重建、旋转、切骨和测量等功能在个人电脑上得以虚拟实现,摆脱了CT图形工作站的束缚。2.重构算法的改进和新添的纹理功能,使系统的三维呈像质量及速度较CT工作站明显提高。3.新增的三视图的2D显示窗口可实现与3D图像的互动,使椎弓根轴线的找寻效率更高;测量窗口的明暗调节、尺寸放大使测量更准确;场景透视功能使测量剖面的选择和微调更方便快捷;虚拟螺钉使测量结果更趋客观。4.两系统指导的标本数据测量值的一致性及临床辅助置钉穿破率的相似性,说明本系统重建图像的准确性与MSCT工作站基本一致。因而,在脊柱疾病的诊疗过程中,可应用本系统对每位患者实施个体化病情评估、个体化治疗方案制定,甚至辅助手术、术后疗效评估和康复锻炼指导等。同时本系统还为手术技能培训、手术导航和直观教学等拓展了理想平台。本系统具备较强的实用性和延展性。