軟件工程在手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用分析

盧曙光

武漢大學(xué)信息管理學(xué)院，湖北 武漢 430072

引言

計(jì)算機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)社會的繁榮，同時(shí)軟件工程作為計(jì)算機(jī)時(shí)代的一個(gè)標(biāo)志也不斷被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)中，對一些手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展也起到了至關(guān)重要的作用。在我國現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)條件中，利用軟件工程可以更好地促進(jìn)醫(yī)學(xué)成像，進(jìn)而促進(jìn)手術(shù)的順利進(jìn)行。因此，軟件工程的開發(fā)與利用也在一定程度上引起了國家和社會的高度重視。

1 軟件工程的起源

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)已經(jīng)普及到各個(gè)領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷普及，一些與其對應(yīng)的問題和矛盾逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的軟件開發(fā)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)主要依靠技術(shù)人員自身的開發(fā)技術(shù)與技能。這種軟件開發(fā)技術(shù)使得在軟件應(yīng)用之后出現(xiàn)的一些問題很難被發(fā)現(xiàn)。面對這些問題，需要一種新型的軟件開發(fā)技術(shù)來適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，因此軟件工程便逐漸被引入計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中。同時(shí)，軟件工程也慢慢被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗婕懊姹容^廣，主要包括程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫、軟件開發(fā)工具以及設(shè)計(jì)模式等多個(gè)方面。各個(gè)行業(yè)幾乎都有計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，比如醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空等。這些應(yīng)用促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，在保障人們健康的同時(shí)不斷改善著人們的生活[1]。

2 軟件工程在手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用分析

2.1 虛擬手術(shù)

我國科技的不斷發(fā)展，帶動了我國醫(yī)療事業(yè)的全面發(fā)展與革新。在此過程中，一些新時(shí)代的醫(yī)療系統(tǒng)也不斷被應(yīng)用到臨床手術(shù)中，提高了手術(shù)成功的概率。首先，對于虛擬手術(shù)來說，主要是在手術(shù)之前進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，對于軟件工程學(xué)科的要求非常高。采用虛擬手術(shù)的方法，可以使醫(yī)生擺脫傳統(tǒng)手術(shù)中的問題，在一定程度上降低醫(yī)生的盲目性操作，進(jìn)而為患者的手術(shù)安全提供保障，增加手術(shù)成功的可能性[2]。

2.2 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

現(xiàn)階段醫(yī)療行業(yè)正在不斷發(fā)展與創(chuàng)新。在這個(gè)過程中，軟件系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用。在軟件系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用過程中，許多醫(yī)學(xué)成功實(shí)例值得我們借鑒。軟件工程在醫(yī)療企業(yè)中應(yīng)用最多的是手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)主要是將現(xiàn)代影像技術(shù)、立體定向技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，通過醫(yī)學(xué)成像的方法輔助手術(shù)的順利進(jìn)行。這種系統(tǒng)近年來在國內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，并且其臨床范圍已經(jīng)從神經(jīng)外科領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到外科等。醫(yī)學(xué)成像已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)的顯微鏡成像技術(shù)，同時(shí)隨著科技的不斷發(fā)展，一些CT成像、X光技術(shù)以及核磁共振技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用到醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中，為手術(shù)良好的進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)導(dǎo)航方法中，醫(yī)生結(jié)合一些CT圖像或者核磁共振圖像所展示的內(nèi)容，根據(jù)自己的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對病人的具體患病位置進(jìn)行假定與猜想，使醫(yī)生在手術(shù)前不能夠?qū)Σ∪说牟≡钸M(jìn)行具體定位，進(jìn)而在一定程度上影響了手術(shù)成功的可能性。在這種情況下，只有不斷完善新型的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，通過新型的成像方法，使醫(yī)生在手術(shù)前能夠更加準(zhǔn)確、直觀地找準(zhǔn)病人的病灶，才能確保手術(shù)順利進(jìn)行[3]。

近年來，一些計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)以及基于圖像的外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)等的不斷出現(xiàn)為醫(yī)學(xué)事業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先，對于計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)來說，主要是通過相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件直接或者間接參與外科手術(shù)主要包括術(shù)前診斷、遠(yuǎn)程手術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合等幾個(gè)方面。計(jì)算機(jī)軟件的使用，使病人的患病位置得到更準(zhǔn)確的呈現(xiàn)。利用這項(xiàng)技術(shù)，醫(yī)生可以在在手術(shù)前準(zhǔn)確地獲得手術(shù)部位的三維信息，制訂手術(shù)計(jì)劃。基于圖像的手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)通過融合計(jì)算機(jī)、影像、醫(yī)學(xué)等技術(shù)，將3D圖像顯示與病人真正手術(shù)部位相結(jié)合。在此過程中，使用者可以通過計(jì)算機(jī)所描繪的虛擬場景獲得額外的信息，從而不斷增強(qiáng)實(shí)際手術(shù)環(huán)境，使醫(yī)生通過準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)圖像信息更好地進(jìn)行手術(shù)。

2.3 實(shí)際臨床應(yīng)用

軟件工程的不斷發(fā)展，在促進(jìn)我國社會不斷發(fā)展的同時(shí)，也推動了手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，保障了臨床手術(shù)的順利進(jìn)行，也保證了患者的健康安全。對手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用最廣的神經(jīng)外科方面來說，通過手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可以使手術(shù)過程更加簡便、精確，并且優(yōu)化了手術(shù)方案。在進(jìn)行顱內(nèi)病變的活檢術(shù)以及腦積水腦室分流術(shù)等復(fù)雜的手術(shù)時(shí)，也能夠使醫(yī)生在面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及邊界不清的病灶時(shí)，通過影像的具體展示確保病變?nèi)勘磺谐材茉诒Ａ艄δ軈^(qū)的同時(shí)對其進(jìn)行部分切除，進(jìn)而減少手術(shù)誤差[4]。

3 結(jié)語

隨著科技社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，國家也越來越重視軟件工程的開發(fā)與利用。因此，在醫(yī)療事業(yè)中不斷應(yīng)用新的軟件開發(fā)技術(shù)才能更好地促進(jìn)我國醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，為人們的生命健康提供保障。

[1]陳艷梅，楊志永，姜杉. 機(jī)器人輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的注冊技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2015，27（5）：953-960.

[2]蘇文魁，張毓笠，李冬梅，等. 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)及其應(yīng)用概述[J]. 中國醫(yī)療器械雜志，2010，34（4）：284-288.

[3]張麗. 數(shù)字化手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（1）：110-111，117.

[4]薛飛. 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2007.