THA术前CT三维重建对假体植入模拟的价值分析

张敬堂，张斌斌，李海亚

皖南医学院附属太和医院骨科，安徽 阜阳 236600

全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)作为减轻疼痛、重建髋关节活动度的有效方法，随着生物型假体在临床范围的使用，在年轻患者中的接受度逐渐升高[1]。研究[2]发现髋臼假体的准确放置直接影响术后髋关节的功能、稳定性和使用寿命及全髋关节置换术的成功率，而臼杯位置安放不当可能会引起髋关节活动受限及假体的脱位等不良后果。因此，术前计划的有效准备是提高THA后假体生存率和改善预后的重要内容。目前临床反映髋臼形态影像学检查较多，但基于CT三维图像进行测量分析可以提高手术中假体安放的准确性，是目前反映关节置换相关的髋臼参数的最主要方法[3]。既往研究[4]证实，CT三维重建预测髋臼假体型号的准确性较高，具有较高的临床应用潜力。但THA三维CT术前计划大多针对单一疾病，如髋关节关节炎等，多种髋部疾病进行三维术前计划的应用较少[5]。本研究探讨了THA术前采用CT三维重建实施假体植入模拟的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019年12月至2021年2月我院骨科拟采用THA手术治疗的93例患者作为临床研究对象，采用随机数字表将其分为重建组(47例)和常规组(46例)。经我院医学伦理委员会专家委员会评审后实施。纳入标准：类风湿性髋关节炎、股骨头无菌性坏死等原因需要接受THA手术治疗；患者年龄范围50～79岁；手术前对患者进行心肺功能、凝血功能检查，患者能够耐受手术；手术操作均由我院同一组医护人员完成；术前均告知患者研究内容及可能出现的并发症和风险，并请入组患者签署知情同意书。排除标准：伴有骨肿瘤、骨结核；严重的骨质疏松；严重的感染性疾病、癌症恶病质；过敏病史；先天性肌肉神经疾病；双侧髋关节置换；合并其他影响本研究的相关混杂因素。

1.2 方法

1.2.1CT扫描及数据三维重建

患者取仰卧位，使用我院CT机[以色列飞利浦公司生产，型号：Brilliance(64 Slice)]对髂前上棘至股骨近端1/3进行扫描，电流320 mA，电压120 kV，矩阵512×512，扫描层厚2 mm，螺距1～1.5。

将CT数据导入电脑，使用Mimics17.0软件重建骨盆三维成像，扫描层厚3～5 mm,重建间隔2～3 mm，螺距0.5～1，数据输入工作站，用遮盖表现显示法进行处理结果，通过灰度值区分不同组织并根据图像阈值分割；自动选定骨骼，分离去掉离散的体素，利用区域增长功能选定骨盆。分离出独立的骨，计算骨盆三维模型[6]。

1.2.2手术方法

患者取侧卧位，常规消毒铺巾，髂前上棘外侧2 cm行长约10 cm的切口，皮肤、皮下组织及阔筋膜逐层切开，注意保护外侧皮神经；向外牵拉并切断肌纤维并结扎股外侧血管升支；股直肌及肌筋膜切开后显露股外侧肌；切除关节囊上方脂肪垫后打开关节囊，股骨颈软组织电刀分离；股骨颈截骨并去除周围碎骨和骨韧带；于股骨近端插入直骨撬1枚并逐级扩髓，股骨柄假体生理盐水冲洗后将插入髓腔并安装，髋关节复位后冲洗术区并负压引流[5]。

1.2.3髋关节功能评价

髋关节功能评价采用Harris评分[7]：主要包括疼痛、畸形、活动度、行走时需要辅助、系鞋带、穿袜子、坐椅子、行走距离、爬楼梯等项目，总分100分，90～100分为优；80～89分为良；70～79分为可；<70分为差。

步态参数：采用便携式步态分析仪评估患者术前及术后的单腿支撑时间(SLS)、跨步长度、落地强度参数。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 重建组和常规组的基线资料比较

重建组和常规组的年龄、BMI、性别、患侧分布、基础疾病、合并疾病情况比较，差异无统计学意义(P>0.05)，两组患者具有较好的均衡性和可比性。见表1。

表1 重建组和常规组的基线资料比较

2.2 重建组患者术前预测的髋臼参数与手术中测定结果比较

重建组患者手术前经过CT扫描三维重建模拟手术过程，结果术前CT三维重建模拟预测的臼杯外径、臼杯外展角、臼杯旋转中心水平距离和臼杯旋转中心垂直距离与手术中测量结果比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，说明手术前CT扫描三维重建具有较高的准确性。见表2。

表2 重建组患者术前预测的髋臼参数与手术中测定结果比较

2.3 重建组和常规组患者手术前后的SLS、跨步长度、落地强度比较

术前，两组患者的步态参数比较，两组的SLS、跨步长度、落地强度参数测定值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；术后1个月再次采用步态参数仪进行测量，重建组患者的SLS、跨步长度测定值均显著高于常规组，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 重建组患者手术前后的SLS、跨步长度、落地强度比较

2.4 两组患者的髋关节功能情况比较

术后3个月，对患者髋关节功能恢复进行综合性评价，结果显示，重建组患者的总体髋关节功能分布优于常规组患者，且差异具有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 两组患者的髋关节功能情况比较[n(%)]

2.5 两组患者手术相关并发症的发生率比较

对比两组患者的手术并发症总体发生情况，重建组低于常规组(P<0.05)。见表5。

表5 两组患者手术相关并发症的发生率比较

2.6 病例影像学分析

某患者，女，71岁，类风湿性髋关节炎病史7年，近2年病情加重明显，存在明显的肢体功能障碍，接受左侧THA手术，术前经CT检查。CT三维重建等影像学资料见图1。

3 讨论

详细的术前计划是THA手术的重要环节，既往研究发现，CT扫描于平卧位时以水平面作为扫描纵轴，选取真骨盆平面作为参考并与该平面垂直后进行扫描，较X线片能够更准确地反映髋臼相关解剖学形态[5,8]。但也有研究[9,10]提示，CT扫描时由于机体处于强迫体位或其他人为因素导致摄片期间不同受检者的髋臼相对于床面的位置存在一定差异，此时，CT图像截取测量髋臼的相关参数及测量值可能存在偏差，具体临床效果还有待进一步分析。

外展角、前倾角作为髋臼的主要位相参数，是THA手术有效展开的参考数据，适当保证髋臼前倾角、外展角对维持髋关节的长期稳定具有重要意义，临床上也应重视测量精准性[11]。本研究发现，术前CT三维重建模拟预测的臼杯外径、臼杯外展角、臼杯旋转中心的水平距离与垂直距离比较均无显著差异，但术后3个月度患者进行髋关节功能恢复的综合性评价，重建组患者的总体髋关节功能分布优于常规组患者且差异具有统计学意义。上述结果提示THA术前采用CT三维重建实施假体植入模拟能有效患者的髋关节功能。髋臼角可反映髋臼顶斜度，是判断髋关节脱位的一个重要指标，髋臼角增大，提示髋臼较浅且髋臼发育不良，因此术前通过CT扫描髋臼角对发育性髋关节脱位术式选择和病理评估具有指导作用[12]。CT能够对髖臼的前后壁以及周围的骨皮质连续性作明确的判断，能发现许多在X线片上不易发现的骨质缺损，CT能够精确测量髋臼移植块的大小、也能对髖关节置换术后可能出现的松动、半脱位等作明确判断，有助于术前假体模型的设计。

便携式步态分析系统是量化受试者步态的重要仪器，能够定量评估患者THA术后康复情况并根据步态数据的反馈针对患者恢复情况进行疗效评估。本研究术后1个月重建组患者的SLS、跨步长度参数测定值均显著高于常规组。可能是因为CT扫描在临床中具有薄层、多时相、大扫描范围的特点，本研究采用的薄层扫描可以减小容积效应，提高空间分辨率，减少阶梯状伪影；选择2 mm层厚扫描，解剖结构比较清晰；但是，采用大的螺距可增加扫描覆盖范围，导致纵向分辨率的降低、图像质量衰退，使三维成像和多平面重组难以实现或成像质量不佳[13]。因此本研究螺距选择1～1.5以提高图像质量，加强图像信息，减少图像阶梯状伪影，提高术前对假体模型设计的准确度。

总体上对比重建组和常规组患者的手术并发症发生情况结果显示重建组为2.13%，显著低于常规组患者的13.04%。假体周围感染、假体无菌性松动及假体骨溶解均是髋关节置换术的常见并发症，其中以假体周围感染最为常见，多由假体定植不当引起黄色葡萄球菌、微生物凝固酶阴性葡萄球菌、链球菌、肠菌等感染周围组织造成，严重时危及生命[14]。CT检查时局部骨皮质轮廓清晰，可分辨硬化边缘及假体周边特征等，进而有助于根据患者实际髋关节情况更加合理地调节和修正假体，提高假体植入效果。

综上所述，THA术前采用CT三维重建实施假体植入模拟能有效改善手术效果，提高假体植入准确性，对于改善患者的髋关节功能及术后步态功能具有更好的效果。