虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助下經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)治療股骨頭壞死11例

高潤(rùn)子 夏天衛(wèi) 環(huán)大維 邱越 劉金柱 張超 施樂 黃桂成 沈計(jì)榮△

股骨頭壞死(Osteonecrosis of the Femoral Head，ONFH)好發(fā)于青壯年，可引起髖關(guān)節(jié)疼痛、活動(dòng)受限，嚴(yán)重降低患者日常生活質(zhì)量[1]。對(duì)于年輕患者而言，不宜過早置換關(guān)節(jié)，故保髖治療具有較高意義[2-4]。張洪等將傳統(tǒng)股骨轉(zhuǎn)子間截骨術(shù)改良為經(jīng)外科脫位入路股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)，用于ARCOⅡB～ⅢC期ONFH的保髖治療[5]。但由于患者個(gè)體差異大、手術(shù)復(fù)雜，存在術(shù)前規(guī)劃困難、截骨不愈合、術(shù)后頭臼關(guān)系不匹配等問題，是限制該手術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸[5-7]。

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維立體環(huán)境。在保髖術(shù)前規(guī)劃方面，通過VR技術(shù)可三維展示病變部位及周圍結(jié)構(gòu)，進(jìn)行立體測(cè)量、預(yù)測(cè)術(shù)后形態(tài)改變[8-10]。2018年4月至2019年11月，筆者對(duì)收治的11例(11髖)ONFH患者，采用VR技術(shù)輔助下經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)進(jìn)行治療，取得一定療效，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 臨床資料

1.1 研究對(duì)象

2018年4月至2019年11月，由南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院骨傷科收治的有強(qiáng)烈保髖意愿的ONFH患者。患者年齡 21～38歲，平均 30歲。男 8例(8髖)，女 3例(3髖)。單髖11例。壞死類型：創(chuàng)傷性 1 例(1 髖)，酒精性 2 例(2 髖)，激素性 4 例(4 髖)，特發(fā)性 4 例(4 髖)。均為ARCO Ⅲ期。中日友好醫(yī)院(CJFH)分型：L2型10髖、L3型1髖。病程 5～12 個(gè)月，平均7個(gè)月。術(shù)前 Harris評(píng)分為(55.00±4.73)分?；颊咭话阗Y料見表1。

表1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助下經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)治療股骨頭壞死患者的詳細(xì)臨床資料

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

1)患者年齡20～40歲；2)患者有強(qiáng)烈保髖意愿，而且一般情況良好，配合各項(xiàng)檢查及治療；3)中日友好醫(yī)院分型(CJFH分型)L2、L3型ONFH患者[11]；4)經(jīng)VR軟件計(jì)算，符合外側(cè)柱完全受累，而內(nèi)側(cè)柱完整率>1/3要求的患者；5)隨訪資料完整。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

1)髖關(guān)節(jié)MRI上患髖關(guān)節(jié)軟骨明顯損傷的患者；2)近2 a內(nèi)患腦血管意外、急性冠脈綜合征、嚴(yán)重?zé)隣C傷或經(jīng)歷其他重大手術(shù)的患者；3)肝、腎、造血系統(tǒng)存在嚴(yán)重原發(fā)性疾病的患者；4)精神疾病患者。

2 方法

2.1 VR 工程制作、圖像處理與手術(shù)規(guī)劃

術(shù)前攝標(biāo)準(zhǔn)骨盆正位、蛙位X線片、雙髖關(guān)節(jié)256排CT平掃(見圖1a)、1.5 T雙髖關(guān)節(jié)MRI。將髖關(guān)節(jié)256排CT的原始數(shù)據(jù)保存為DICOM格式導(dǎo)入軟件，上傳云端服務(wù)器，進(jìn)行圖像處理與分割。將原始VR工程發(fā)回工作站(MVR手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng))(妙智科技(深圳)有限公司)，進(jìn)行CT與MRI圖像配準(zhǔn)(見圖1b)。VR軟件自動(dòng)分割雙側(cè)髖骨和股骨，同時(shí)除噪點(diǎn)和碎片，構(gòu)建髖關(guān)節(jié)三維模型，保存為原始VR工程(見圖1c)。以CT冠狀位逐層繪制壞死區(qū)(見圖1d)，隨后經(jīng)邊界平滑處理，生成最終的VR工程(見圖2a、b)。

圖1 VR工程制作流程

筆者對(duì)符合上文納入標(biāo)準(zhǔn)的患者行經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)的術(shù)前規(guī)劃。首先模擬截骨手術(shù)，術(shù)者于VR工程上確定截骨界面(股骨頸基底部，見圖2c、d)。接著模擬旋轉(zhuǎn)手術(shù)，一般將股骨頭向后旋轉(zhuǎn)，必要時(shí)可將股骨頭適度內(nèi)翻進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)的效果。期間通過軟件計(jì)算旋轉(zhuǎn)、內(nèi)翻至該角度時(shí)，股骨頭負(fù)重區(qū)的完整率，并采用藍(lán)色線條標(biāo)示不同旋轉(zhuǎn)角度下股骨頭頸交界與髖臼間的相對(duì)距離(見圖2c、d)，以期盡可能減少術(shù)后發(fā)生頭臼撞擊的風(fēng)險(xiǎn)。在確保無(wú)撞擊情況下，取股骨頭負(fù)重區(qū)完整率最高時(shí)的旋轉(zhuǎn)與內(nèi)翻角度(見圖2c、d)。

圖2 VR術(shù)前規(guī)劃流程

2.2 手術(shù)方法

全麻后患者取側(cè)臥位，以大粗隆頂點(diǎn)為中心，于髖關(guān)節(jié)外側(cè)作長(zhǎng)10 cm左右的縱切口。依次切開皮膚、皮下，輕度內(nèi)旋髖關(guān)節(jié)，沿大粗隆后上緣及股骨干后緣向股骨遠(yuǎn)端分離股外側(cè)肌。用擺鋸沿此連線自后向前截骨，厚約1.5 cm。用Hoffman拉鉤伸入截骨間隙，于髖關(guān)節(jié)屈曲、外展、外旋位，沿大轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)向前上方鈍性分離，顯露、切開關(guān)節(jié)囊。剪斷圓韌帶，使股骨頭向外脫位。完成外科脫位后，自大轉(zhuǎn)子外下方沿股骨頸軸線植入1枚1.5 mm克氏針，作為旋轉(zhuǎn)軸。在術(shù)前VR設(shè)計(jì)的截骨線的近、遠(yuǎn)端各植入1枚克氏針。使用擺鋸于股骨頸基底部、垂直于股骨頸，截?cái)喙晒穷i。通過把持截骨線近端的克氏針旋轉(zhuǎn)股骨頭頸。結(jié)合術(shù)前VR分析的結(jié)果，根據(jù)2枚克氏針角度的變化判斷股骨頭是否旋轉(zhuǎn)至理想角度。用2.5 mm螺紋針對(duì)截骨塊行臨時(shí)固定。透視下確認(rèn)壞死區(qū)旋轉(zhuǎn)至非負(fù)重區(qū)后，用動(dòng)力髖螺釘(3髖，見圖3a)或空心螺釘(8髖，見圖3b)固定。復(fù)位髖關(guān)節(jié)，固定大粗隆截骨塊，依次縫合切口[7]。

圖3 股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)后固定方式

2.3 術(shù)后處理及療效評(píng)價(jià)指標(biāo)

術(shù)后常規(guī)給予抗感染、鎮(zhèn)痛，輔以化痰、抑酸護(hù)胃等對(duì)癥治療，囑患者抬高患肢，術(shù)側(cè)避免負(fù)重3個(gè)月。術(shù)后第2天攝骨盆正位X線片，由同一研究人員評(píng)價(jià)手術(shù)的旋轉(zhuǎn)效果，與術(shù)前規(guī)劃旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較(誤差值)。術(shù)后3個(gè)月隨訪1次，之后每6個(gè)月隨訪1次，攝骨盆正位X線片、雙髖關(guān)節(jié)CT等，采用Harris評(píng)分評(píng)價(jià)髖關(guān)節(jié)功能。

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

3 結(jié)果

術(shù)后切口均Ⅰ期愈合，VR術(shù)前規(guī)劃旋轉(zhuǎn)角度7髖一致，4髖誤差2°～6°。患者均獲10個(gè)月以上隨訪。本組10例截骨處愈合良好，典型病例見圖4。末次隨訪時(shí)，1例(1髖)出現(xiàn)內(nèi)固定松動(dòng)，1例出現(xiàn)截骨處延遲愈合。末次隨訪時(shí)，11例患者術(shù)髖Harris 評(píng)分為(72.73±10.93)分，與術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.937，P<0.001)。隨訪時(shí)，髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)1髖，較好2髖，良5髖，差3髖，優(yōu)良率為72.7%。本組患者詳細(xì)臨床資料見表1。

圖4 典型病例

4 討論

經(jīng)外科脫位入路股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)是最新國(guó)內(nèi)保髖指南推薦的股骨頭壞死保髖術(shù)式[12]。一般認(rèn)為經(jīng)外科脫位、股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)相比傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：1)通過髖關(guān)節(jié)外科脫位技術(shù)能安全、徹底地暴露并探查患髖，不影響股骨頭的血供[13-14]。2)股骨頸形態(tài)類似圓形，在股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨后截骨面對(duì)合好，固定后的股骨頸形態(tài)類似正常形態(tài)，避免了截骨面旋轉(zhuǎn)困難、對(duì)合差的缺點(diǎn)。3)截骨部位在股骨頸基底，對(duì)股骨近端的髓腔形態(tài)幾乎沒有影響，一旦出現(xiàn)保髖失敗需要人工關(guān)節(jié)置換，則對(duì)股骨近端擴(kuò)髓及人工假體的近端固定沒有影響。4)必要時(shí)可通過軟組織瓣延長(zhǎng)技術(shù)將股骨頭血供最重要的旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)脈深支連同外旋肌群自大粗隆后方游離出來(lái)，完全徹底地暴露股骨頸基底部。但由于患者個(gè)體差異大、手術(shù)復(fù)雜，存在術(shù)前規(guī)劃困難、術(shù)后頭臼關(guān)系不匹配等問題，是限制該手術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸[5-7，15]。

筆者認(rèn)為將VR技術(shù)用于經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)主要具有如下優(yōu)勢(shì)：1)VR 軟件有利于篩選符合條件的患者。負(fù)重區(qū)完整率是決定手術(shù)成功與否的關(guān)鍵。不同于X線、CT、MRI等傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)，VR 軟件可直接、準(zhǔn)確計(jì)算負(fù)重區(qū)完整率。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)CJFH分型中L2型患者與L3型的部分患者適合做經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)[13]。借助VR技術(shù)，更好地篩選適合該術(shù)式的人群。2)術(shù)前規(guī)劃方面，VR技術(shù)具有直觀的特點(diǎn)，可以提高術(shù)前準(zhǔn)備的質(zhì)量。筆者可以通過VR工程將壞死區(qū)形態(tài)、體積納入考慮范圍，三維模擬手術(shù)，形象直觀。這樣不僅可推算出手術(shù)所需內(nèi)固定器械(螺釘或鋼板)的長(zhǎng)短，更有利于預(yù)估手術(shù)的療效，便于與患者及家屬溝通、講解手術(shù)，緩解患者及家屬的壓力與緊張感。3)VR 技術(shù)有利于減少術(shù)中創(chuàng)傷。經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)的學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)，手術(shù)復(fù)雜。術(shù)者如果根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)、估算手術(shù)的旋轉(zhuǎn)角度，術(shù)中多需要根據(jù)實(shí)際情況反復(fù)調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度。VR技術(shù)恰好可以彌補(bǔ)此缺點(diǎn)，VR軟件可直接測(cè)算旋轉(zhuǎn)角度，并且術(shù)后負(fù)重區(qū)情況和完整率均由軟件運(yùn)算獲得，準(zhǔn)確性較高，故應(yīng)用VR技術(shù)指導(dǎo)手術(shù)，可縮短手術(shù)時(shí)間、減少手術(shù)創(chuàng)傷。4)在模擬股骨頸基底部截骨、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)固定的過程中，VR軟件可預(yù)測(cè)出股骨頭與髖臼間易發(fā)生撞擊的區(qū)域(見圖4)，以及截骨后易發(fā)生愈合困難的區(qū)域，故可在術(shù)中行頭頸部成形術(shù)，局部富含血小板血漿注射等減少術(shù)后發(fā)生撞擊、骨不連的可能。

但是VR 技術(shù)用于外科脫位下經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)還存在以下問題：1)壞死區(qū)域重建仍需人工完成，精度有待提高；2)由于缺乏合適工具(如3D打印)，術(shù)前規(guī)劃確定的截骨平面尚不能在術(shù)中精準(zhǔn)確定。

綜上所述，VR技術(shù)輔助下經(jīng)股骨頸基底部旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)治療股骨頭壞死短期療效滿意。但本研究?jī)H應(yīng)用11例，隨訪時(shí)間較短，且無(wú)對(duì)照研究，該技術(shù)的臨床療效有待進(jìn)一步明確。此外，已有研究者將VR技術(shù)與人工智能技術(shù)、3D打印技術(shù)相結(jié)合[8-10，16]，提高保髖手術(shù)療效，提示未來(lái)亦可將其應(yīng)用于保髖手術(shù)。