骨科疾病种类多、手术难度大，结合计算机技术、图像处理技术与医学知识的计算机辅助骨科手术系统可有效辅助临床手术，提高手术的安全性、成功率，并帮助骨科医师顺利解决了疑难病症，是对传统手术模式的重大革新。同时，数字化骨科手术作为新兴技术，在提供异体骨与人工骨数字化模型、实现三维解剖模型参数测量、存储并管理手术相关信息等方面独具优势。为更好的满足骨科手术精度与安全要求，建立虚拟手术模拟、数字人全身骨骼模型库、异体骨与人工骨数字化模型的计算机辅助骨科手术系统成为迫切需要。本文面向骨科手术应用要求，重点研究针对数字化骨骼模型构建的数字化骨库系统设计、高质量的三维模型重建、计算机辅助模拟技术以及实现方案。基于以上述研究方法，本文开发了计算机辅助骨科手术系统。具体取得的研究成果如下：1实现数字化骨库系统设计。探讨数据库系统组成、框架及访问技术；于Visual C++平台上采用ODBC技术开发数据库，同时结合骨科医师要求设计应用操作方案与具体界面；依据正常、异常人体骨骼信息构建数字化骨骼模型库。2为实现高质量三维模型重建，提出了基于保边局部高斯滤波与三维区域增长的改进型MC算法。保边局部高斯滤波去噪并增强边缘，通过改变体素类型有效改善模型光滑度与结构拓扑歧义问题；三维区域增长算法辅助阈值分割，降低重建碎片数目，提高重建效率。高质量的三维重建为计算机辅助骨科手术系统的构建打下基础。3计算机辅助骨科手术模拟方案设计与操作实现。利用最大投影密度MIP算法建立矢状投影面，并实现投影面上二维测量；分析OpenGL图形开发平台渲染流程并求取目标点的三维精确坐标，据此实现空间几何测量；讨论切割平面与三角面片相交情况，实现三维体切割算法；采用刚体配准算法实现体切割后的配准融合。4基于上述研究成果，本文开发了计算机辅助骨科手术系统。详细介绍了系统的整体框架、各功能模块及其实现方法；以强直性脊柱炎为训练集进行系统测试，实现数字人全身骨骼系统数字化模型，实现异体骨与人工骨模型的数字化骨库，实现三维体切割、三维刚体配准及几何变换等模拟技术，满足术前、术后的数据综合处理要求。