数字化技术在人工全髋关节置换术中假体型号预测的应用价值

刘 远，郝 信，裴晓东

(包头医学院，内蒙古 包头 014040；2.包头市第四医院)

随着我国老龄化进程的加快，髋关节终末期疾病发病率逐年上升，全髋关节置换术(total hip arthroplasty THA)是治疗髋关节终末期疾病的最有效方法之一，也是骨科手术上巨大进步[1-2]。全髋关节置换术可利用假体恢复病损关节功能，以达到缓解疼痛、提高患者生活质量的目的，常用于治疗髋关节骨性关节炎、股骨颈骨折、股骨头坏死、髋关节发育不良等疾病。在THA中髋关节假体型号的选择是决定术后临床疗效的关键因素[3]。现行骨科大多是通过透明模板在髋关节正侧位X线上进行对比，但是由于极易受到放大比例，测量仪器精准度以及人为因素的影响，使测量的假体型号出现偏差[4]。数字化技术在THA中预测假体型号准确率较高，能够加强医生术前的准备工作，并且提高患者术后满意度。本文主要就数字化技术在THA中预测假体型号准确率的应用价值进行研究。

1 对象与方法

1.1临床资料 选取具备THA手术指征的患者41例，男性21例，女性20例；年龄54～82岁，平均年龄(67.87±8.43)岁；体重52～83 kg，平均(67.34±6.85)kg；左髋22例，右髋19例，其中股骨颈骨折8例，股骨头坏死22例，骨性关节炎8例，髋关节发育不良3例。假体均采用强生公司corail柄，pinnacle髋臼杯。

1.2纳入标准 (1)患者因髋关节终末期疾病行单侧全髋关节置换术；(2)无手术及麻醉禁忌证；(3)既往无髋关节手术史；(4)病例资料完整。

1.3排除标准 (1)伴有严重的心、脑、肺等重要脏器的基础疾病；(2)对侧髋关节功能及影像学检查异常；(3)髋关节置换翻修患者；

1.4方法

1.4.1影像学检查 患者扫描骨盆CT(上至髂前上棘，下至股骨中下段)，获取髋关节的DICOM数据。

1.4.2建立数字化模型 将髋关节DICOM数据导入重建AI-HIP软件(北京长木谷公司),在软件上建立髋关节的三维数字化模型(图1)。

图1 股骨颈骨折术前重建三维模型

1.4.3模拟手术及选择假体型号 通过多角度观察及测量髋关节三维模型，将不同型号的假体与髋关节三维模型进行匹配，模拟手术假体安装(图2，3)，选择出最匹配的假体型号。

图2 髋臼杯三维视图

图3 股骨柄三维视图

1.4.4手术 所有手术均由同一组医生在腰硬联合麻醉下完成，所使用的假体和手术相关器械均由强生公司提供，手术均遵循传统的后外侧入路行全髋关节置换术，记录术中实际使用假体型号。

1.4.5评价指标 将术前数字化技术预测假体型号与术中实际使用假体型号无差异记为优，相差1号记为良，相差2号记为差[5]。采用Harris评分评价髋关节功能。

1.4.6统计学方法 采用t检验，pearson相关分析及Excel表格进行统计分析。

2 结果

术前规划：本次研究中术前数字化预测股骨柄假体型号9～15号，平均(11.59±1.41)，术中实际使用9～15号，平均(11.76±1.51)；符合优者33/41，符合率为80.49 %，符合良者3/41，符合率为7.32 %，符合差者5/41，符合率为12.20 %。见表1。术前数字化预测股骨柄与术中实际使用股骨柄有良好的相关性(r=8.82P<0.01)。见图4。髋臼杯术前数字化预测44～56号，平均(50.93±2.97)；术中实际使用44～56号，平均(5.93±3.00)；符合优者37/41，准确率为85.37 %；符合良者2/41，符合率为 4.88 %，符合差者2/41，符合率为 4.88 %。见表2。术前数字化预测髋臼杯与术中实际使用髋臼杯有良好的相关性(r=0.93P<0.01)，见图5。

图4 数字化技术术前预测股骨柄假体型号与术中实际使用情况对比图(n=41)

图5 数字化技术术前预测髋臼杯假体型号与术中实际使用情况对比图(n=41)

表1 数字化技术术前预测股骨柄假体与术中实际应用符合情况(n=41)

表2 数字化技术术前预测髋臼杯假体与术中实际应用符合情况(n=41)

临床疗效：患者术中均未出现髋臼及股骨骨折，术后随访中均未发生感染、假体下沉、脱位等并发症。Harris评分术前(47.95±15.72)分，术后3个月(91.05±3.37)分，比较差异有统计学意义(t=16.19，P<0.05)。

3 讨论

本研究中髋臼杯完全符合率为85.37 %，股骨柄完全符合率为80.49 %，表明数字化技术在全髋关节置换术中预测假体型号的准确性较高。所有患者术后未出现脱位、感染、股骨柄松动等并发症。因此将患者数据使用数字化技术完成术前规划及假体匹配，提供髋关节解剖参数及相关角度，然后进行充分的假体型号及类型准备，可以让术者在术前对术后结果有比较准确的预估。术前良好的规划可以减少手术时间，降低术中出血量，进一步提高术中假体植入的准确性，减少术后并发症的出现，改善患者术后康复效果[6]。

骨科医生现行的方法大多是应用透明模板在术前进行假体预估或者直接根据X线片经验性的选择，往往容易受到各种主客观因素的影响，例如模板放大比例以及人的肉眼观察能力等。因此传统透明模板在预测假体型号的准确率方面存在一定的误差[7]。

利用数字化技术重建三维模型可充分了解髋关节周围的情况，从多个角度观察和测量髋关节数据，同时可以在髋关节三维模型上模拟假体匹配及安装，为假体安放角度及位置提供了依据[8]。Hassani等[9]研究中数字化技术在髋关节置换术中股骨柄及髋臼杯的假体预测准确率均超过了90 %。数字化技术能提高术者在实际手术中对假体选择及截骨的准确性，降低假体脱位及关节不稳定、骨折、感染等并发症的发生率[10-11]。而在本次研究中股骨柄假体的预测准确率低于髋臼杯预测的准确率，考虑与股骨的解剖结构相关以及股骨柄在植入过程中需要进行扩髓处理，导致股骨柄的选择存在一定的差异。因数字化技术比较复杂，软件的不能熟练应用造成误差，额外的影像学检查增加了患者的医疗费用，虽然数字化技术在骨科手术中可取得良好的手术效果，也存在着一定的弊端[12-13]。

本研究的局限：(1)样本数量较少，后续研究应增加样本数据。(2)本次研究病例均来自包头市第四医院，可能存在选择偏倚。(3)未进行更长期随访及相关性研究，后续应继续对病例进行随访。