数字化骨科手术新方法的建立及其临床应用

数字化骨科手术新方法的建立及其临床应用

张宏宇

齐齐哈尔市一厂医院骨科152000

摘要：随着当代科技的飞速发展，人体生理功能和外科手术技能已经发挥到了极致，传统的外科手术遇到了前所未有的瓶颈和挑战。因此，如何借助现代科学技术手段以突破和延伸人类生理功能极限，逐渐成为现代外科领域关注的热点问题和发展方向。

关键词：数字化；骨科手术；临床应用

1资料与方法

1.1一般资料

本组136例患者，男87例，女49例。年龄7～69岁。术式包括：（1）计算机辅助骨关节畸形精确数字化矫形：膝内外翻畸形21例，肘内外翻畸形7例，腕关节畸形5例，肱骨近端畸形3例；（2）计算机辅助设计个性化假体：骨盆肿瘤切除、个性化半骨盆假体置换重建8例，股骨肿瘤切除、个性化假体置换重建5例；（3）计算机辅助前、后交叉韧带等长重建：前交叉韧带重建12例，后交叉韧带重建6例，前后交叉韧带同时重建4例；（4）计算机辅助特殊疑难假体置换：发育不良性髋脱位假体置换及翻修手术8例，髋臼发育不良并骨性关节炎全髋置换手术6例；（5）计算机辅助特殊疑难骨折、关节内骨折以及陈旧性骨折的复位固定：骨盆骨折10例，关节内骨折5例，复杂骨干骨折4例；（6）数字化脊柱侧弯矫形5例；（7）计算机辅助脊柱后凸畸形矫正4例；（8）计算机辅助个性化肿瘤切除和重建13例；（9）寰枢椎骨折后路复位内固定的计算机模拟与精确置钉3例；（10）计算机模拟齿状突骨折复位内固定7例。利用计算机辅助手术设计和预演、手术模板CAD设计和制作，运用数字化手段确保了精确外科手术的实施。

1.2方法

1.2.1骨关节三维重建

对患有骨关节损伤的病例进行仔细筛选，选择符合要求的病例患者，对其使用ElscintCT-Twinflash双螺旋扫描机及64排PET-CT进行扫描，基本数据为，厚层0.45～0.95mm，层距0.45～0.95mm，扫面后对图像进行处理，较为普遍的图像处理方式是利用计算机三维成像扫描后，使用骨窗图像进行后续处理，存储方式大部分为将数据压缩为DICOM或BMP格式，然后使用固态硬盘与移动硬盘进行存储，以防止数据损坏与丢失，在计算机上用Mimics10.0进行处理，将三维立体结构模型与骨关节剖面图进行采集，按照相关流程对骨模进行设计，同时将骨关节复合材料进行细致的打磨，以确保是植入后，不会导致感染与发炎，以加快患者的康复速度。

1.2.2RP技术制作骨关节原型并分析骨关节损伤情况

将骨关节解剖模型以STL格式输出，采用RP技术制作骨关节原型。通过对骨关节原型的实物观察及与健侧骨关节镜像的比较，准确分析骨关节损伤情况。

2.目的

利用现代高科技手段，创造具有现代科技水平的数字化骨科手术方法，使其能够大范围普及并使用于脊柱外科手术、骨关节创伤治疗、韧带重建修复、骨肿瘤切除重建、骨关节严重畸形矫正等相应的骨科医疗科室，使骨科的医疗水平与医疗技术得到显著提升，并与计算机相融合，将现代的高清晰图像分析技术与计算机分离计算技术紧密结合，从而提高骨科整体的医疗水准。另外，通过计算机与二维高清图像分析技术同时运行，对患者的骨骼处，进行CT扫面，对所获得信息，利用计算机系统进行三维重建，并形成骨骼二维剖面图，将骨骼的相关信息输入计算机，使用软件进行辅助分析，并尽快建造骨关节的实物原型，同时使用计算机分解模块对手术过程及重要环节进行运算，确保手术的顺利进行。结论利用计算机三维成像系统及骨模再造技术，使医疗人员可迅速的根据所得到的患者数据，进行分析，并预演手术过程，从而实现手术的低风险，高效率，并通过现代骨模再造技术，在短时间内，对患者需要手术的部分有全方位的了解，使患者能够及时的进行治疗，对于康复以后期的正常维护具有良好的改善作用。

3结果

136例患者中，采用计算机辅助和RP技术对骨关节疾患进行详细分析和研究，通过三维图象和实物原型分析对病情有了更深入的了解和掌握。所有患者按计算机设计精确实施外科手术，取得良好的手术效果。

典型病例：患者，男性，55岁。右髋部酸痛不适半年余。X线片及MRI检查示右髋臼良性占位性病变伴动脉瘤样骨囊肿。CT引导下穿刺活检结果：动脉瘤样骨囊肿。在硬膜外麻醉下行右髋病变刮切、瘤腔灭活、植骨术，术后病理检查结果：右髋臼血管肉瘤，未见全身转移病灶。

使用数字化方法对136例患者进行治疗，在临床实践中摸索经验，总结手术治疗中所学习到的知识，（1）通过计算机分析对数据的准确的判断，确定矫正形状。（2）对假体、盆骨形状进行初步的估计，并在计算机中输入相关信息，最终确定准确的设计方案。（3）对后交叉韧带进行重建，并利用计算机计算出重建所需材料及基本信息。（4）使用计算机的高清成像系统，对已安装的假肢及盆骨等进行复查，对发生病变的位置进行翻修手术并及时处理。（5）特殊疑难杂症，与相关复杂粉碎性骨折，可使用计算机分析整合系统，对病患部位进行检查并及时治疗与复位。（6）对骨肿瘤患者可首先运用计算机三维成像系统，对骨质整体状况进行查验，然后确立相关的个性化切除方案及结构修补措施。（7）计算脊柱侧弯的矫正方案，通过计算机进行验证，检验其可行性，以变确保矫正治疗的顺利进行。（8）矫正后脊柱的弯曲，并利用计算机辅助手术进行。（9）骨折复位使用计算机运算复位的准确位置。（10）利用计算机的精准定位技术，对患有寰枢椎疾病的患者实施手术时，精确的计算置钉的具体位置。（11）降低颈椎弓根手术风险，对形态进行精准的测量。

3讨论

计算机技术的发展给对医学做出了卓越贡献，打破了传统的医疗诊疗方式，从发展到布局，计算机与医疗技术的结合经过不断磕磕绊绊，最终使计算机技术广泛应用在医学界的各个领域，同时计算机技术的不断发展与更新使患有诸多疑难杂症的患者得以康复。三维打印技术是在计算机的基础上研发出的模型再造技术，可精确的对所输入的二维平面图进行细节化的处理，对骨科的医学发展具有良好的辅助作用，通过与计算技术的结合，对手术的过程进行仔细的预演，以确保手术的顺利进行，使患者得到及时的治疗，极大的加快了患者的康复速度。使医疗技术水平得到显著提升。

参考文献：

[1]任银祥,王德贵,宋焱峰,景玉宏,刘向文,张朗,洪建平,尹洁.数字化技术在人体解剖学教学中的应用[J].当代医学,2012(31).