传统的髓内钉远端锁定方法是透视下医生对远端钉孔直接“盲锁”,这种方法会带来辐射暴露时间长、髓内钉远端孔定位时间长、精度低等问题。现有的计算机辅助手术导航系统虽然能帮助医生提高远端钉孔的定位精度,但是需要在狭窄空间的手术室引入价格高昂的额外跟踪设备,打乱医生习惯的手术流程以及无法给医生提供钻孔导向,这些弊端都制约着现有的手术导航系统融入手术室,很难被大部分医生所认同和接受。针对以上问题,本文结合计算机图形学、临床骨科医学和增强现实技术,基于移动式C形臂X光机(以下简称C形臂)开发一种具备增强现实功能的手术导航系统,并对系统进行校准(包括系统标定、图像虚实配准和图像融合),从而实现术中场景的实时信息增强。针对系统标定中手动标定方法存在的问题,提出一种视频导航下的标定算法,能显著减少系统标定时的辐射暴露,大大缩短系统标定时间。同时基于钻头尖端点实时检测算法,设计一种术中可实时追踪的手术工具,在髓内钉远端锁定术中给医生提供实时的钻孔导向信息,辅助医生快速准确地定位远端钉孔并保证正确的钻孔方向,从而完成远端钉孔的锁定。搭建手术导航系统标定平台求解系统标定精度,并对比手动标定和视频导航下的标定算法的优劣性,实验结果证明手动标定和视频导航下算法标定精度相差不大,但算法标定下耗时少、拍摄X光片数量少。搭建手术工具精度实验平台求解尖端点实时检测算法精度,实验误差为1.55±0.55mm,小于髓内钉钉孔直径4mm,证明尖端点实时检测算法精度满足手术要求。搭建干骨模型实验平台验证手术导航系统的有效性,髓内钉远端锁定模型实验中通常只需拍摄2张X光片,钻孔时间在2分钟左右,手术成功率为83.3%。实验结果表明在髓内钉远端锁定术中,使用本文的手术导航系统和手术工具,能有效减少辐射暴露,缩短手术时间,提高手术成功率。而且基于广泛应用的移动式C形臂的手术导航系统,开发成本低,具有广泛的应用前景。