髋臼位于髋骨外侧面中下部，由髂骨体、坐骨体以及耻骨体共同构成，呈半球形深凹，朝向前、下、外方，与股骨头相关节。由于髋臼骨折的位置较深、解剖复杂、复位固定困难，并发症多，所以该类手术一直都是骨科领域的难题。目前，国内、外只有少数学者利用手工解剖测量的方法对髋臼前柱进行定量解剖测量。开展对髋臼前后柱拉力螺钉内固定的定量解剖学研究，一般是对为数不多的骨盆实体标本，使用横切法进行解剖测量。另外还有学者采用计算机辅助医疗通用外科手术集成系统对髋臼前柱拉力螺钉内固定的定量解剖学进行了研究，该系统包含了功能强大的三维分割与重建工具、虚拟解剖与测量工具。但在手术实际操作中，由于无法使进钉方向精确量化，有条件的医院一般是使用C型臂X线导航技术进行手术，但该类手术平均耗时3.8小时，医生和患者可能接受过多的放射线。本文主要针对上述问题进行了研究。①运用医学影像三维重建软件Mimics直接识别CT扫描数据并进行骨盆的三维重建，导入SolidWorks软件中，利用最优化方法对骨盆的每个剖切面进行定量解剖学研究，综合判断以选择进钉点及进钉方向。②对髋臼前柱瞄准器进行功能研究，利用SolidWorks软件设计出了高精度机械式髋臼前柱置钉瞄准器，推导出了瞄准器的数学控制模型，同时通过SolidWorks软件对瞄准器钻套的偏角进行了三维验证，另外，通过对瞄准器的设计、制造、调整以及使用的过程和结果进行分析，得出了使用瞄准器时可能存在的误差。③在充分考虑手术情境的前提下，结合人机工程和机械CAD/CAM技术，利用SolidWorks软件的三维特征造型功能和虚拟装配技术，研制出可精确量化调节三维角度的置钉瞄准器的虚拟样机。操作者仅需经过短时简单的培训，在虚拟样机中输入仪器定位点、进钉点以及进钉方向的三个角度的数据，即可对仪器相应元件的空间位置关系进行装配约束，同时界面中将显示仪器元件所处的刻度位置，操作者根据虚拟样机所示刻度完成仪器的调整。根据本文开发的高精度机械式髋臼前柱置钉瞄准器虚拟样机系统，术前医生可以通过模拟手术环境，直接测出所需要的数据，无需再进行计算和量仪检测，也无需通过C型臂进行X线导航，整个软硬件调整过程可在五分钟之内完成。其意义在于降低手术难度与危险性，提高置钉的准确性、安全性和工作效率，有临床应用前景。