王春娟 刘 非 张维杰 马建兵 姚舒馨 肖 琳 程咏华 徐显辉 连 芩 王 琦 张明娇

1(西安交通大学苏州研究院，江苏 苏州 215021)2(上海昕健医疗技术有限公司，上海 201203)3(西安交通大学附属红会医院关节外科膝关节病区，西安 710054)4(苏州昕健医疗技术有限公司，江苏 苏州 215021)5(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049)

引言

全球膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)的需求呈井喷式增长。据Kurtz等对欧美17个国家的统计显示，每年大约有110万人实施全膝关节置换术，并且手术案例数以11%的速度逐年递增[1]。以医疗卫生事业发达的美国为例，每年大约行50万例手术，预计到2030年将增长673%[2]。中国尚未有明确的统计结果报道，行业估计每年的关节置换病例数量在20万左右[3]。然而现阶段经验丰富的手术医师相对较少，并且与“十三五”计划提出“到2020年规范化培训50万名医师”的宏大发展目标有一定距离。

传统的“学徒制，一带多”的关节外科医师培养模式无法满足大规模的培训需求，因为主要的手术训练方式以尸体标本、活体动物、人造模型或者实际病人为操作对象。尽管尸体标本是最理想的训练工具，但因其资源匮乏且价格极其昂贵，用到的实际训练甚少；与人类组织结构较接近的活体动物不失为一种有效的替代品，但常受到社会的伦理谴责；而另一种人造假体训练模型大幅度降低生化物理的真实性，并且因不能重复使用导致资源极度浪费。

虚拟手术仿真系统为解决上述问题提供一种……