目的:对虚拟手术技术在骨盆手术中的应用进行研究,包括术前虚拟手术规划、计算机辅助手术导航及医学增强现实技术,进而提高骨盆术前手术规划质量、增加术中操作的精确性及安全性,提高骨盆手术的质量。材料与方法:6例髋臼骨折患者行骨盆CTA扫描,将扫描数据进行图像分割后完成骨盆及周围血管、皮肤体表轮廓等软组织的三维建模。然后在三维虚拟模型上规划骨折复位方案、内固定设计以及最佳手术入路,用于指导术中操作。并在术后比较术中实际情况与术前虚拟规划结果的一致性;术前在骨盆尸体标本上沿着髂骨翼置入5枚钛钉标记点后行CTA扫描。将所得数据导入Mimics软件完成图像分割后重建骨盆、周围血管及膀胱的三维模型,并对骶髂关节螺钉的理想路径进行虚拟规划。术中完成配准后实现对术中骨盆及手术器械的空间位置实时跟踪,术者在导航系统的计算机屏幕的三维实时引导下按照术前规划的理想路径经皮置入骶髂关节螺钉。术后将标本行CT扫描后构建骨盆三维模型,观察螺钉置入位置,并将置入螺钉的实际位置与术前虚拟规划的螺钉路径进行观察比较;完成骶髂关节螺钉路径的虚拟规划后,术前进行手术工具的标定、配准及穿透式增强现实头盔的标定,则头盔中显示的虚拟图像与真实骨盆达到实时融合。术者通过佩戴的增强现实头盔的实时三维引导下沿着虚拟规划路径置入导针和螺钉。术后将骨盆行CT扫描后进行三维重建,评估螺钉置入位置情况,并分别测量虚拟规划路径与实际置入螺钉在S1骶神经根孔平面、入钉点、螺钉末端以及角度上的差异。结果:成功完成了6例髋臼骨折患者的术前虚拟手术规划。设计的虚拟钢板与骨折面具有较好匹配性和服贴性。术后结果显示虚拟规划的最佳手术路径在所有6例患者中均与术中情况一致。虚拟规划的骨折复位方案在5例患者中与术中情况一致,在1例患者中为部分一致。手术医生反馈结果显示其均对该虚拟手术规划系统具有较高的满意度;实现了非X线辐射的骨盆术中实时三维导航,将术前虚拟规划的结果精确的转化到术中操作。在术中实时三维引导下术者沿着术前虚拟规划的路径成功置入S1骶髂关节螺钉4枚。术后CT扫描结果提示螺钉位置满意,未穿出外层骨皮质,且术后比较结果显示术中螺钉实际置入位置与术前虚拟规划的路径基本一致;在增强现实导航下成功经皮置入12枚S1骶髂关节螺钉,术后骨盆CT图像显示12枚螺钉位置均满意,未穿出外层骨皮质。虚拟规划的螺钉路径与实际置入螺钉在S1骶神经根孔平面、入钉点及螺钉末端的距离分别为3.6±1.0mm,2.7±1.2mm和3.7±1.1mm,二者在角度上的差异为2.9°±1.1°。结论:虚拟手术技术在骨盆术前规划及手术引导中的应用具有良好的可行性和应用前景,它有助于骨科医生制定准确、个体化的手术治疗方案,确保术中操作的精确性和安全性,避免术中周围重要血管、脏器的损伤,进而提高手术质量。