三维化数字技术在新疆不同民族患者全膝关节置换中的应用分析*

阿吉木·克热木帕孜拉·艾拉梁志林艾克白尔·吐逊阿不都赛米·艾买提

（1.喀什地区第一人民医院创伤骨科，新疆喀什844000；2.新疆医科大学第一附属医院关节外科，乌鲁木齐830054）

近年来随着社会老龄化的日益严重，骨关节炎等骨关节病较为常见[1]。其中膝骨关节病患者早期多选择保守治疗，但效果并不理想，后期多采用全膝关节置换术以取得较好的疗效[2-4]。全膝关节置换术发展至今已有40多年的历史，目前该技术也在新疆地区开展起来，逐渐被新疆的少数民族患者所接受[5]。在全膝关节置换术过程中获得精确的膝关节形态、下肢力线及假体对位的情况尤为必要，而新疆地区不同民族间存在种族差异，因此对族间患者股骨远端旋转对线的方法和具体参数的准确测量进行比较的意义重大[6]。三维化数字技术是一种将计算机数字化与骨科手术相结合的一种新技术，可以通过计算机处理结合患者的MRI、CT、激光扫描的相关资料对患者假体参数进一步加以分析，该技术对手术具有指导意义[5]。本研究旨在分析三维数字技术联合全膝关节置换术对新疆不同民族患者的临床应用情况。

1 资料与方法

1.1 研究对象

对2016年3月至2017年5月行全膝关节置换术的患者进行筛选。入选标准：①患者符合全膝关节置换术的手术指征，并初次采用全膝关节置换术治疗；②患者均无严重的膝关节内外翻、畸形等；③通过医学伦理审批，患者和家属了解本研究内容签订知情同意书。排除标准：①膝关节畸形内、外翻＞30°者；②存在股骨或胫骨大量丢失者；③合并有肝、肾、心脏等脏器的严重病症，不耐受手术治疗者；④存在全膝关节置换术的手术禁忌证者。本研究共纳入汉族和维吾尔族患者各32例，每个民族患者又按随机数字法分为三维化数字技术辅助组（辅助组）和无三维化数字技术辅助组（无辅助组），每组各16例。

1.2 研究方法

未辅助组患者进行常规全膝关节置换术：于患者胫骨侧采用髓外定位，胫骨平台中点到第1趾蹼连线的垂直线截骨；股骨侧采用髓内定位，外翻6°进行截骨。辅助组患者采用三维数字化技术辅助全膝关节置换术：首先，按照CT扫描的各项参数要求调试仪器进行膝关节的扫描，要求患者尽量伸直膝关节以避免内外旋发生。患者的扫描范围为膝关节上13 cm，膝关节下18 cm，采用矢状位、冠状位的二次定位法。扫描后储存数据进行膝关节股骨远端的三维重建，将所采集数据运用软件进行逐层分割三维重建。将三维图像导入后进行轴线位置的确定，精确患者的解剖学数据后进行全膝关节置换术。两组手术均由同一组医护人员操作，手术方法步骤保持一致。

1.3 评价标准

观察记录患者的手术时间和术中出血量，于术后拍摄下肢全长X线片，使用e-ruler测量尺测量股骨假体轴向力线与假体下缘的连线夹角（A角）、胫骨假体轴向力线与假体上缘连线夹角（B角）、股骨轴向力线和胫骨轴向力线的夹角（C角）。对两组患者术前及术后的膝关节功能进行评分，按HSS评分标准[7]进行，总分100分，其中包括疼痛30分，功能22分，活动度18分，肌力、屈曲畸形、稳定性各10分。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，手术时间、术中出血量、总出血量，A、B、C角均为计量资料，采用均数±标准差的形式表示，两组之间的差异采用t检验进行分析，P＜0.05为差异存在统计学意义。

2 结果

2.1 各组患者的基本资料比较

各组患者的基本资料具有可比性（P＜0.05，表1）。

表1 各组基本资料比较（n=16）

2.2 各组患者出血量及手术时间的比较

汉族患者中辅助组的术中出血量、总出血量和手术时间均有一定改善，低于未辅助组（P＜0.05）；维吾尔族患者中辅助组的上述指标有明显改善，低于未辅助组（P＜0.05）。汉族未辅助组的术中出血量、总出血量和手术时间均明显低于维吾尔族未辅助组（P＜0.05）。详见表2。

2.3 各组患者术后下肢轴向力线情况比较

汉族患者中辅助组的A、B、C角均有一定改善，优于未辅助组（P＜0.05）；维吾尔族患者中辅助组的上述指标有明显改善，优于未辅助组（P＜0.05）。汉族未辅助组的A、B、C角改善明显优于维吾尔族未辅助组（P＜0.05）。详见表3。

2.4 术前术后膝关节功能评分比较

汉族和维吾尔族患者中辅助组和未辅助组术后的膝关节功能评分均较术前有明显提高（P＜0.05），汉族和维吾尔族患者中辅助组的术后膝关节功能评分均优于未辅助组（P＜0.05），维吾尔族非辅助组的术后膝关节功能评分明显优于汉族非辅助组（P＜0.05）。详见表4。

表2 各组患者出血量及手术时间的比较（±s,n=16）

表2 各组患者出血量及手术时间的比较（±s,n=16）

注：△与本族未辅助组患者相比，P＜0.05；▲与维吾尔族未辅助组患者相比，P＜0.05

分组汉族辅助组汉族无辅助组维吾尔族辅助组维吾尔族无辅助组术中失血量（ml）140.4±22.2△152.4±23.3▲142.5±21.0△253.3±32.8总失血量（ml）711.2±36.7△769.9±40.4▲721.5±43.7△978.5±47.8手术时间（min）55.7±5.8△76.8±7.0▲56.5±5.3△87.3±7.1

表3 各组患者术后下肢轴向力线情况比较（°,±s,n=16）

表3 各组患者术后下肢轴向力线情况比较（°,±s,n=16）

注：△与本族未辅助组患者相比，P＜0.05；▲与维吾尔族未辅助组患者相比，P＜0.05

分组汉族辅助组汉族无辅助组维吾尔族辅助组维吾尔族无辅助组A角90.2±1.8△92.6±2.3▲90.4±1.7△94.0±2.8 B角90.0±1.8△88.8±3.3▲89.3±1.3△86.3±3.1 C角1.6±0.8△3.4±1.7▲1.6±0.9△3.8±1.6

表4 两组患者术前术后膝关节功能评分比较（±s,分）

表4 两组患者术前术后膝关节功能评分比较（±s,分）

注：△与术前相比，P＜0.05；▲与本族未辅助组患者相比，P＜0.05；■与汉族未辅助组患者相比，P＜0.05

分组汉族辅助组汉族无辅助组维吾尔族辅助组维吾尔族无辅助组术前65.2±5.9 65.9±5.9 65.0±5.8 65.9±6.0术后88.3±8.8△▲76.3±7.4△87.1±7.5△▲71.3±7.1△■

3 讨论

全膝关节置换术是治疗膝关节畸形、疼痛、功能损伤的有效方法[1]。全膝关节置换术中术后下肢力线与假体生存时间密切相关，当术后下肢轴向力线偏移超过3°时，假体的松动几率会大幅增加，严重影响患者的长期治疗效果[8]。如何有效使假体位于正确的机械轴力线是全膝关节置换术的关键[8]。目前，临床常用的确定轴向力线的方案是股骨侧选择髓内定位，胫骨侧进行髓外定位[9]。我国早期开展全膝关节置换术主要依据西方人的数据，后逐渐根据经验进行判断，因股骨外翻角存在个体差异，因此单纯依靠数据值并不精确[10]。我国人群与西方人相比参数普遍偏小，因此假体往往无法匹配。国内有关于膝关节的研究多集中于汉族人群,对少数民族的几何参数尚缺乏对比研究。

医师可以根据患者术前的负重位下肢全长X线片进行测量以判断股骨外翻角和手术方案[11]。但依据X线片的二维图像进行测量和计算难免会出现较大误差而影响手术治疗[11]。近年来，医学三维技术水平得到很大提高，对于关节损伤相关疾病的治疗也进入了新的阶段[12]。通过螺旋CT扫描后使用专业软件进行三维重建，可以从任意角度观察和测量，为全膝关节置换术提供准确的依据[13]。应用数字化技术可以更高速更简便的进行操作，并得到值得信赖的参数依据[13]。我国新疆地区的少数民族有着独特的膝关节形态和下肢力线数据，股骨远端旋转对线的解剖标志很细小，且畸形易导致骨质破坏[14]：①维吾尔族地处西北，气候温度、饮食习惯以及生活环境均存在巨大差异，可能对骨骼发育造成不同影响；②维吾尔族宗教信仰有跪拜等特点，会对膝关节造成难以忽视的影响。因此，在进行全膝关节置换术时要考虑到不同民族间解剖特点和几何参数的差异，采取不同于其他民族的治疗方案才能取得较好的临床疗效，三维数字技术的应用可以很好的解决这一难题[14]。

为了检测全膝关节置换术的术后恢复情况，选择测量股骨、胫骨与假体间夹角以及股骨、胫骨轴向力线间的夹角以明确假体的具体位置。全膝关节置换术的目的是使假体受力面与骨质间获得良好的力学传递，传统手术多采用髓内定位方式，该方式易受到诸多因素的影响，导致错误判断股骨假体的位置。本研究结果显示，汉族患者中辅助组的术中出血量、总出血量和手术时间均有一定改善，低于未辅助组（P＜0.05）；维吾尔族患者中辅助组的上述指标有明显改善，低于未辅助组（P＜0.05）。汉族未辅助组的术中出血量、总出血量和手术时间均明显低于维吾尔族未辅助组（P＜0.05）。汉族患者中辅助组的A、B、C角均有一定改善，优于未辅助组（P＜0.05）；维吾尔族患者中辅助组的上述指标有明显改善，显著优于未辅助组（P＜0.05）。汉族未辅助组的A、B、C角改善明显优于维吾尔族未辅助组（P＜0.05）。汉族和维吾尔族患者中辅助组和未辅助组术后的膝关节功能评分均较术前有明显提高（P＜0.05），汉族和维吾尔族患者中辅助组的术后膝关节功能评分均优于未辅助组（P＜0.05），维吾尔族非辅助组的术后膝关节功能评分明显优于汉族非辅助组（P＜0.05）。

综上，三维化数字技术为维吾尔族患者进行全膝关节置换术治疗提供了一定的解剖学依据，可以有效提高手术的精准程度，改善临床疗效。目前计算机辅助骨科手术在我国仍处于初步探索阶段，临床中仍缺乏大样本的统计数据,未来应加大样本量，进一步探索分析。

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