數字化技術在人工全髖關節置換術中假體型號預測的應用價值

劉 遠，郝 信，裴曉東

(包頭醫學院，內蒙古 包頭 014040；2.包頭市第四醫院)

隨著我國老齡化進程的加快，髖關節終末期疾病發病率逐年上升，全髖關節置換術(total hip arthroplasty THA)是治療髖關節終末期疾病的最有效方法之一，也是骨科手術上巨大進步[1-2]。全髖關節置換術可利用假體恢復病損關節功能，以達到緩解疼痛、提高患者生活質量的目的，常用于治療髖關節骨性關節炎、股骨頸骨折、股骨頭壞死、髖關節發育不良等疾病。在THA中髖關節假體型號的選擇是決定術后臨床療效的關鍵因素[3]。現行骨科大多是通過透明模板在髖關節正側位X線上進行對比，但是由于極易受到放大比例，測量儀器精準度以及人為因素的影響，使測量的假體型號出現偏差[4]。數字化技術在THA中預測假體型號準確率較高，能夠加強醫生術前的準備工作，并且提高患者術后滿意度。本文主要就數字化技術在THA中預測假體型號準確率的應用價值進行研究。

1 對象與方法

1.1臨床資料 選取具備THA手術指征的患者41例，男性21例，女性20例；年齡54～82歲，平均年齡(67.87±8.43)歲；體重52～83 kg，平均(67.34±6.85)kg；左髖22例，右髖19例，其中股骨頸骨折8例，股骨頭壞死22例，骨性關節炎8例，髖關節發育不良3例。假體均采用強生公司corail柄，pinnacle髖臼杯。

1.2納入標準 (1)患者因髖關節終末期疾病行單側全髖關節置換術；(2)無手術及麻醉禁忌證；(3)既往無髖關節手術史；(4)病例資料完整。

1.3排除標準 (1)伴有嚴重的心、腦、肺等重要臟器的基礎疾病；(2)對側髖關節功能及影像學檢查異常；(3)髖關節置換翻修患者；

1.4方法

1.4.1影像學檢查 患者掃描骨盆CT(上至髂前上棘，下至股骨中下段)，獲取髖關節的DICOM數據。

1.4.2建立數字化模型 將髖關節DICOM數據導入重建AI-HIP軟件(北京長木谷公司),在軟件上建立髖關節的三維數字化模型(圖1)。

圖1 股骨頸骨折術前重建三維模型

1.4.3模擬手術及選擇假體型號 通過多角度觀察及測量髖關節三維模型，將不同型號的假體與髖關節三維模型進行匹配，模擬手術假體安裝(圖2，3)，選擇出最匹配的假體型號。

圖2 髖臼杯三維視圖

圖3 股骨柄三維視圖

1.4.4手術 所有手術均由同一組醫生在腰硬聯合麻醉下完成，所使用的假體和手術相關器械均由強生公司提供，手術均遵循傳統的后外側入路行全髖關節置換術，記錄術中實際使用假體型號。

1.4.5評價指標 將術前數字化技術預測假體型號與術中實際使用假體型號無差異記為優，相差1號記為良，相差2號記為差[5]。采用Harris評分評價髖關節功能。

1.4.6統計學方法 采用t檢驗，pearson相關分析及Excel表格進行統計分析。

2 結果

術前規劃：本次研究中術前數字化預測股骨柄假體型號9～15號，平均(11.59±1.41)，術中實際使用9～15號，平均(11.76±1.51)；符合優者33/41，符合率為80.49 %，符合良者3/41，符合率為7.32 %，符合差者5/41，符合率為12.20 %。見表1。術前數字化預測股骨柄與術中實際使用股骨柄有良好的相關性(r=8.82P<0.01)。見圖4。髖臼杯術前數字化預測44～56號，平均(50.93±2.97)；術中實際使用44～56號，平均(5.93±3.00)；符合優者37/41，準確率為85.37 %；符合良者2/41，符合率為 4.88 %，符合差者2/41，符合率為 4.88 %。見表2。術前數字化預測髖臼杯與術中實際使用髖臼杯有良好的相關性(r=0.93P<0.01)，見圖5。

圖4 數字化技術術前預測股骨柄假體型號與術中實際使用情況對比圖(n=41)

圖5 數字化技術術前預測髖臼杯假體型號與術中實際使用情況對比圖(n=41)

表1 數字化技術術前預測股骨柄假體與術中實際應用符合情況(n=41)

表2 數字化技術術前預測髖臼杯假體與術中實際應用符合情況(n=41)

臨床療效：患者術中均未出現髖臼及股骨骨折，術后隨訪中均未發生感染、假體下沉、脫位等并發癥。Harris評分術前(47.95±15.72)分，術后3個月(91.05±3.37)分，比較差異有統計學意義(t=16.19，P<0.05)。

3 討論

本研究中髖臼杯完全符合率為85.37 %，股骨柄完全符合率為80.49 %，表明數字化技術在全髖關節置換術中預測假體型號的準確性較高。所有患者術后未出現脫位、感染、股骨柄松動等并發癥。因此將患者數據使用數字化技術完成術前規劃及假體匹配，提供髖關節解剖參數及相關角度，然后進行充分的假體型號及類型準備，可以讓術者在術前對術后結果有比較準確的預估。術前良好的規劃可以減少手術時間，降低術中出血量，進一步提高術中假體植入的準確性，減少術后并發癥的出現，改善患者術后康復效果[6]。

骨科醫生現行的方法大多是應用透明模板在術前進行假體預估或者直接根據X線片經驗性的選擇，往往容易受到各種主客觀因素的影響，例如模板放大比例以及人的肉眼觀察能力等。因此傳統透明模板在預測假體型號的準確率方面存在一定的誤差[7]。

利用數字化技術重建三維模型可充分了解髖關節周圍的情況，從多個角度觀察和測量髖關節數據，同時可以在髖關節三維模型上模擬假體匹配及安裝，為假體安放角度及位置提供了依據[8]。Hassani等[9]研究中數字化技術在髖關節置換術中股骨柄及髖臼杯的假體預測準確率均超過了90 %。數字化技術能提高術者在實際手術中對假體選擇及截骨的準確性，降低假體脫位及關節不穩定、骨折、感染等并發癥的發生率[10-11]。而在本次研究中股骨柄假體的預測準確率低于髖臼杯預測的準確率，考慮與股骨的解剖結構相關以及股骨柄在植入過程中需要進行擴髓處理，導致股骨柄的選擇存在一定的差異。因數字化技術比較復雜，軟件的不能熟練應用造成誤差，額外的影像學檢查增加了患者的醫療費用，雖然數字化技術在骨科手術中可取得良好的手術效果，也存在著一定的弊端[12-13]。

本研究的局限：(1)樣本數量較少，后續研究應增加樣本數據。(2)本次研究病例均來自包頭市第四醫院，可能存在選擇偏倚。(3)未進行更長期隨訪及相關性研究，后續應繼續對病例進行隨訪。