【摘要】 20世纪后期建立在高新技术基础上的虚拟技术发展迅速，在骨科领域的应用日益广泛，并将对21世纪骨科的发展产生深远的影响。虚拟技术可充实和更新骨科诊疗理念，拓展骨科诊疗范围，提高骨科诊疗效果，并且可促进骨科诊疗器械的不断发展和更新。由于虚拟技术目前尚处于起步阶段，虚拟技术的开发不仅需要高层次复合型人才，还需要借助昂贵的设备和特殊的器械。因此，将虚拟技术应用于骨科领域时应选择合适的手术适应症，有选择有重点的逐步开展，同时应不断加强虚拟技术的基础和应用研究，努力促使其成为21世纪骨科领域新的生长点。
【关键词】 虚拟技术；微创；治疗；外科操作

      20世纪后期高新技术的迅猛发展和在医学领域的广泛应用，大大促进了虚拟现实技术的开发与应用。虚拟现实（virtual reality）技术是一门涉及众多新兴学科的实用新技术，它利用先进的计算机技术、信息技术、微电子技术、人工智能技术、传感与测量技术等，通过对信息的获取、传递与加工处理，逼真地模拟某种环境，通过多种传感设备，允许参与者使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行交互操作，同时提供直观实时感知，使参与者“沉浸”于模拟环境中[1]，实现预定目标的一种操作方法和技能。这种虚拟的环境可以是实际存在的，也可以是实际不存在而由计算机虚拟的。虚拟技术是多媒体技术在更高层次的集成和渗透，目前在骨科领域的应用价值日益受到关注，具有广阔的发展前景。
1、虚拟技术更新了骨科理念
     微创外科是21世纪外科的升华，利用虚拟技术深化和拓展骨科诊疗新技术，将可大大促进骨科诊治向真正意义的外科微创化目标不断发展，并将不断丰富骨科的内涵，加速骨科诊疗理念的嬗变。
1.1虚拟影像技术可大大提高骨科的诊疗水平
     随着科学技术的迅速发展，影像技术的发展也日新月异，并逐步进入数字化、智能化和网络化时代。传统的X线、CT平面扫描仅能提供二维成像，不便于对复杂病变的评估和手术方法的选择。而利用计算机技术则可以将X线、CT、MRI、DSA、PET等获取的人体组织器官的各种原始图像信息进行三维虚拟成像，可以直观形象地展示病变及相关组织的大体形态及不同的结构层次[2]。最新的4D-CT通过在同一位置连续采集随时间而改变的三维图像就可得到动态的三维成像，即四维成像，使动态采样范围和采样频率大幅度提高，实现了CT扫描由层面扫描方式向容积扫描方式的转变，其性能远优越于当今的多层螺旋CT。通过由三维或四维图像加工构建的三维虚拟结构不仅可显示复杂的空间结构，设计手术径路、模拟手术，提高骨科手术的成功率，降低并发症，而且可以研究疾病的隐藏、发展规律，正确评估愈后。
1.2 数字化虚拟人研究的深入为骨科微创化奠定了基础
      近年来，数字化虚拟人的研究引起了广泛的关注。虚拟人研究发起于1987年美国国立医学图书馆（NLM）的一项长期计划建议，目的是建立一个医学图像库，以提供生物医学文献检索系统，称之为“可视人计划”（Visible Human Project, VHP）。虚拟人的研究可分为四个阶段，即“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”。继虚拟美国人和虚拟韩国人制作完成后，到目前为止，国内外已有9个“虚拟可视人数据集”，其中我国提供了6个[3]。虚拟人将人体结构信息数字化与可视化，使人们能够通过计算机操作以三维形式动态观察人体整个解剖结构的大小、形状、位置及器官间相互空间关系，通过虚拟反馈装置进行各种外科手术设计，模拟外科手术操作或指导医师进行手术。随着人类基因组计划的完成和数字化虚拟人研究的深入，利用信息化技术实现人体的结构和功能从微观到宏观的数字化、可视化，达到人体结构的精确模拟，最终实现人体功能和思维智能的模拟，将对骨科的微创化发展起着巨大的推动作用，并将极大地充实和更新骨科诊疗理念。
1.3虚拟具有生物学功能的组织器官为现代骨科拓展了新的空间
     随着数字化虚拟人研究的深入，虚拟组织器官的研究也捷报频传。虚拟组织器官实际上是人体组织器官的“数字化克隆”，是一个包罗了真实组织器官结构与功能的完整模型，可以对各种刺激做出反应，并能模拟人体组织器官的生理、病理过程。在移植手术中，虚拟组织器官可以帮助医生选择最佳手术方案，预防手术后可能出现的问题。德国研制的“虚拟髋关节”，可以根据患者的不同情况来选用适宜的人工关节，实现个体化的预制人工关节。而将虚拟细胞与分子影像学技术结合，不仅便于探讨病变组织细胞内生物过程的变化、代谢活性的高低和生理调节机制，而且可以从细胞与分子水平了解和揭示疾病发病过程，对疾病进行预警诊断和实施超早期微创治疗[4]。此外，“虚拟骨骼”的研究也已初见成效。可以预测，虚拟具有生物学结构与功能的组织器官，无疑将对骨科的技能训练、手术设计、疾病