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目的：前交叉韧带重建术是当前治疗前交叉韧带损伤的常用手术方式,通常术中骨道定位主要依靠手术医生的个人经验,手术时镜下视野所获得的信息有限,因此会影响术后病人的膝关节功能恢复,严重时会导致手术失败。本文针对这一临床难点,采用自主研发的BioMxsf软件,研究建立膝关节三维影像模型的方法,同时建立虚拟手术系统辅助下前交叉韧带重建术的手术流程,并在临床于临床。从而建立安全、准确、个体化的手术方案,为进一步将虚拟手术系统及相关概念推广应用到其他医学领域奠定基础。材料和方法：1.研究建立膝关节三维影像模型的方法,利用螺旋CT对志愿者膝关节进行扫描,分别得到横切面与纵切面的层厚为0.75mm、间距0.5mm的连续图像资料。扫描结果导出存为DICOM格式并于图形工作站上利用自主研发的BioMxsf软件根据图像资料结合软件自动功能,分别建立基于CT图像数据的包括股骨、胫骨、腓骨在内的膝关节三维图像模型。并建立虚拟手术系统支持前交叉韧带重建手术的操作流程。对志愿者的膝关节进行螺旋CT扫描,结合前交叉韧带重建手术的要求,将数据导入虚拟手术系统进行重建,进行骨道定位、骨道长度测量、角度测量。2.将29例膝关节前交叉韧带损伤患者分为两组,一组采用虚拟手术系统辅助,一组采用常规手术组方法。所有患者都要进行术前常规评估、MRI及CT检查。手术模块组病人将数据导入本系统行三维重建,测量相关数据。常规手术组只做常规围手术期准备。然后在关节镜下采用相同标准进行前交叉韧带重建手术。术后随访4-12个月,平均9.3个月,对患者膝关节情况进行评估。结果：1.运用螺旋CT三维重建(MSCT3D)技术中的VR、MPR技术,可以完整的建立包含股骨、胫骨、腓骨的膝关节三维图像模型,并可以满足下前交叉韧带重建手术的术前计划需要,MPR轴位、矢状位、冠状位重建,可满足骨隧道定位、骨道长度及角度测量等个体化测量需求。2.应用螺旋CT三维重建技术指导临床交叉韧带重建手术,术后患者膝关节功能恢复优于常规手术病人,未发生与器械置入相关的医源性损伤。手术模块组平均手术时间为89.7min,常规手术手术时间为107.4min,手术时间明显缩短；术后Lysholm评分、IKDC评分与常规手术组对比无统计学意义,美国膝关节协会评分(The Knee Society)关节性评分比较,常规手术组80.24±2.15,手术模块组80.75±3.06,无统计学意义。功能性评分比较,常规手术组81.44±3.14,手术模块组84.97±3.97,病人术后膝关节功能要好于常规手术组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论：1.根据膝关节螺旋CT医学图像数据,可以建立起忠实于人体膝关节解剖结构的膝关节三维图像模型,并可以进一步建立标准的虚拟手术系统辅助下前交叉韧带重建术的手术流程。虚拟骨道定位技术帮助医生形成更立体的膝关节形象,并提供骨道长度及角度等数据,使手术定位更加精确、降低手术风险性,选择最佳的手术方式,验证了虚拟系统支持下前交叉韧带重建手术的可行性。2.虚拟手术系统可以在术前充分展示膝关节的解剖结构细节、测量个体化数据、设计合理手术方式,完善术前准备,术中严格遵循测量参数设计骨道,可缩短手术时间、减少术中出血量,提高前交叉韧带手术的精确度和安全性,降低手术失败的风险,手术就不再仅仅是依赖个人的手感和经验,准确骨道定位将有更大的可能。