背景：手术导航系统在现代外科手术学中扮演着越来越重要的角色。导航系统的应用提高了手术的安全性,有助于减小不必要的损伤。但手术导航系统在我国的发展尚处于起步阶段,主要原因是其昂贵的价格国内大多数医院无法承受。另外,目前主流导航产品主要提供实时位置信息,针对专科医生需求的定制功能仍很不完善。目的：设计和研制一款拥有自主知识产权的光学手术导航系统,并加入专为耳科手术设计的报警功能模块。方法：我们与北京航空航天大学机械工程及自动化学院合作研发了一套3D手术导航软件系统,并在其中加入了专为耳科手术设计的乙状窦、脑膜、外耳道、面神经、半规管等结构的三维建模和术中报警系统,可以在导航中实时计算钻头至面神经等结构的最近距离,并在小于设定的报警距离时开启声音和图像报警。导航图像统一采用了标准颞骨高分辨CT。为了尽可能减小配准误差,我们使用钛钉进行标记点配准,并在两个颅骨模型和一个尸头颞骨标本上测量了配准误差和追踪误差。为了验证系统的有效性,我们在一个真实颞骨标本上进行了乳突根治术,术中使用了导航系统的报警模块,实时计算钻头至外耳道后壁、面神经、脑膜和乙状窦的距离。术后我们在复查CT图像上进行了误差测量,并实际测量术后手术腔表面对应位置的骨壁厚度进行误差比对和精度分析。结果：导航系统的精度在标本手术中达到了亚毫米级。在颅骨模型试验中,采用四点、六点和八点配准的靶点配准误差分别为0.81±0.05mm.0.56±0.04mm和0.40±0.04mm,在尸头标本试验中的应用误差为0.43±r0.02mm,精度基本满足实际需求CT图像测量结果与实际测量的差值△Dimg=0.45±0.54mm.手术导航系统测量的最近距离与游标卡尺测量的实际骨壁厚度的差值△Dnav=0.47±0.89mm.我们顺利完成了CT图像的三维建模、距离测算和基本报警功能的开发,导航报警系统在手术中运行顺利,可行性得到了验证。结论：我们开发的手术导航系统能为耳科手术提供医生需要的定制导航功能,协助医生在手术中保护重要的组织结构,有助于提升手术安全性。