THA術(shù)前CT三維重建對假體植入模擬的價值分析

張敬堂，張斌斌，李海亞

皖南醫(yī)學(xué)院附屬太和醫(yī)院骨科，安徽 阜陽 236600

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)(total hip arthroplasty，THA)作為減輕疼痛、重建髖關(guān)節(jié)活動度的有效方法，隨著生物型假體在臨床范圍的使用，在年輕患者中的接受度逐漸升高[1]。研究[2]發(fā)現(xiàn)髖臼假體的準確放置直接影響術(shù)后髖關(guān)節(jié)的功能、穩(wěn)定性和使用壽命及全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的成功率，而臼杯位置安放不當可能會引起髖關(guān)節(jié)活動受限及假體的脫位等不良后果。因此，術(shù)前計劃的有效準備是提高THA后假體生存率和改善預(yù)后的重要內(nèi)容。目前臨床反映髖臼形態(tài)影像學(xué)檢查較多，但基于CT三維圖像進行測量分析可以提高手術(shù)中假體安放的準確性，是目前反映關(guān)節(jié)置換相關(guān)的髖臼參數(shù)的最主要方法[3]。既往研究[4]證實，CT三維重建預(yù)測髖臼假體型號的準確性較高，具有較高的臨床應(yīng)用潛力。但THA三維CT術(shù)前計劃大多針對單一疾病，如髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎等，多種髖部疾病進行三維術(shù)前計劃的應(yīng)用較少[5]。本研究探討了THA術(shù)前采用CT三維重建實施假體植入模擬的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年12月至2021年2月我院骨科擬采用THA手術(shù)治療的93例患者作為臨床研究對象，采用隨機數(shù)字表將其分為重建組(47例)和常規(guī)組(46例)。經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會專家委員會評審后實施。納入標準：類風濕性髖關(guān)節(jié)炎、股骨頭無菌性壞死等原因需要接受THA手術(shù)治療；患者年齡范圍50～79歲；手術(shù)前對患者進行心肺功能、凝血功能檢查，患者能夠耐受手術(shù)；手術(shù)操作均由我院同一組醫(yī)護人員完成；術(shù)前均告知患者研究內(nèi)容及可能出現(xiàn)的并發(fā)癥和風險，并請入組患者簽署知情同意書。排除標準：伴有骨腫瘤、骨結(jié)核；嚴重的骨質(zhì)疏松；嚴重的感染性疾病、癌癥惡病質(zhì)；過敏病史；先天性肌肉神經(jīng)疾??；雙側(cè)髖關(guān)節(jié)置換；合并其他影響本研究的相關(guān)混雜因素。

1.2 方法

1.2.1CT掃描及數(shù)據(jù)三維重建

患者取仰臥位，使用我院CT機[以色列飛利浦公司生產(chǎn)，型號：Brilliance(64 Slice)]對髂前上棘至股骨近端1/3進行掃描，電流320 mA，電壓120 kV，矩陣512×512，掃描層厚2 mm，螺距1～1.5。

將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，使用Mimics17.0軟件重建骨盆三維成像，掃描層厚3～5 mm,重建間隔2～3 mm，螺距0.5～1，數(shù)據(jù)輸入工作站，用遮蓋表現(xiàn)顯示法進行處理結(jié)果，通過灰度值區(qū)分不同組織并根據(jù)圖像閾值分割；自動選定骨骼，分離去掉離散的體素，利用區(qū)域增長功能選定骨盆。分離出獨立的骨，計算骨盆三維模型[6]。

1.2.2手術(shù)方法

患者取側(cè)臥位，常規(guī)消毒鋪巾，髂前上棘外側(cè)2 cm行長約10 cm的切口，皮膚、皮下組織及闊筋膜逐層切開，注意保護外側(cè)皮神經(jīng)；向外牽拉并切斷肌纖維并結(jié)扎股外側(cè)血管升支；股直肌及肌筋膜切開后顯露股外側(cè)??；切除關(guān)節(jié)囊上方脂肪墊后打開關(guān)節(jié)囊，股骨頸軟組織電刀分離；股骨頸截骨并去除周圍碎骨和骨韌帶；于股骨近端插入直骨撬1枚并逐級擴髓，股骨柄假體生理鹽水沖洗后將插入髓腔并安裝，髖關(guān)節(jié)復(fù)位后沖洗術(shù)區(qū)并負壓引流[5]。

1.2.3髖關(guān)節(jié)功能評價

髖關(guān)節(jié)功能評價采用Harris評分[7]：主要包括疼痛、畸形、活動度、行走時需要輔助、系鞋帶、穿襪子、坐椅子、行走距離、爬樓梯等項目，總分100分，90～100分為優(yōu)；80～89分為良；70～79分為可；<70分為差。

步態(tài)參數(shù)：采用便攜式步態(tài)分析儀評估患者術(shù)前及術(shù)后的單腿支撐時間(SLS)、跨步長度、落地強度參數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 重建組和常規(guī)組的基線資料比較

重建組和常規(guī)組的年齡、BMI、性別、患側(cè)分布、基礎(chǔ)疾病、合并疾病情況比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩組患者具有較好的均衡性和可比性。見表1。

表1 重建組和常規(guī)組的基線資料比較

2.2 重建組患者術(shù)前預(yù)測的髖臼參數(shù)與手術(shù)中測定結(jié)果比較

重建組患者手術(shù)前經(jīng)過CT掃描三維重建模擬手術(shù)過程，結(jié)果術(shù)前CT三維重建模擬預(yù)測的臼杯外徑、臼杯外展角、臼杯旋轉(zhuǎn)中心水平距離和臼杯旋轉(zhuǎn)中心垂直距離與手術(shù)中測量結(jié)果比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，說明手術(shù)前CT掃描三維重建具有較高的準確性。見表2。

表2 重建組患者術(shù)前預(yù)測的髖臼參數(shù)與手術(shù)中測定結(jié)果比較

2.3 重建組和常規(guī)組患者手術(shù)前后的SLS、跨步長度、落地強度比較

術(shù)前，兩組患者的步態(tài)參數(shù)比較，兩組的SLS、跨步長度、落地強度參數(shù)測定值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后1個月再次采用步態(tài)參數(shù)儀進行測量，重建組患者的SLS、跨步長度測定值均顯著高于常規(guī)組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 重建組患者手術(shù)前后的SLS、跨步長度、落地強度比較

2.4 兩組患者的髖關(guān)節(jié)功能情況比較

術(shù)后3個月，對患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)進行綜合性評價，結(jié)果顯示，重建組患者的總體髖關(guān)節(jié)功能分布優(yōu)于常規(guī)組患者，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 兩組患者的髖關(guān)節(jié)功能情況比較[n(%)]

2.5 兩組患者手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率比較

對比兩組患者的手術(shù)并發(fā)癥總體發(fā)生情況，重建組低于常規(guī)組(P<0.05)。見表5。

表5 兩組患者手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率比較

2.6 病例影像學(xué)分析

某患者，女，71歲，類風濕性髖關(guān)節(jié)炎病史7年，近2年病情加重明顯，存在明顯的肢體功能障礙，接受左側(cè)THA手術(shù)，術(shù)前經(jīng)CT檢查。CT三維重建等影像學(xué)資料見圖1。

3 討論

詳細的術(shù)前計劃是THA手術(shù)的重要環(huán)節(jié)，既往研究發(fā)現(xiàn)，CT掃描于平臥位時以水平面作為掃描縱軸，選取真骨盆平面作為參考并與該平面垂直后進行掃描，較X線片能夠更準確地反映髖臼相關(guān)解剖學(xué)形態(tài)[5,8]。但也有研究[9,10]提示，CT掃描時由于機體處于強迫體位或其他人為因素導(dǎo)致攝片期間不同受檢者的髖臼相對于床面的位置存在一定差異，此時，CT圖像截取測量髖臼的相關(guān)參數(shù)及測量值可能存在偏差，具體臨床效果還有待進一步分析。

外展角、前傾角作為髖臼的主要位相參數(shù)，是THA手術(shù)有效展開的參考數(shù)據(jù)，適當保證髖臼前傾角、外展角對維持髖關(guān)節(jié)的長期穩(wěn)定具有重要意義，臨床上也應(yīng)重視測量精準性[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前CT三維重建模擬預(yù)測的臼杯外徑、臼杯外展角、臼杯旋轉(zhuǎn)中心的水平距離與垂直距離比較均無顯著差異，但術(shù)后3個月度患者進行髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的綜合性評價，重建組患者的總體髖關(guān)節(jié)功能分布優(yōu)于常規(guī)組患者且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。上述結(jié)果提示THA術(shù)前采用CT三維重建實施假體植入模擬能有效患者的髖關(guān)節(jié)功能。髖臼角可反映髖臼頂斜度，是判斷髖關(guān)節(jié)脫位的一個重要指標，髖臼角增大，提示髖臼較淺且髖臼發(fā)育不良，因此術(shù)前通過CT掃描髖臼角對發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位術(shù)式選擇和病理評估具有指導(dǎo)作用[12]。CT能夠?qū)y臼的前后壁以及周圍的骨皮質(zhì)連續(xù)性作明確的判斷，能發(fā)現(xiàn)許多在X線片上不易發(fā)現(xiàn)的骨質(zhì)缺損，CT能夠精確測量髖臼移植塊的大小、也能對髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后可能出現(xiàn)的松動、半脫位等作明確判斷，有助于術(shù)前假體模型的設(shè)計。

便攜式步態(tài)分析系統(tǒng)是量化受試者步態(tài)的重要儀器，能夠定量評估患者THA術(shù)后康復(fù)情況并根據(jù)步態(tài)數(shù)據(jù)的反饋針對患者恢復(fù)情況進行療效評估。本研究術(shù)后1個月重建組患者的SLS、跨步長度參數(shù)測定值均顯著高于常規(guī)組?？赡苁且驗镃T掃描在臨床中具有薄層、多時相、大掃描范圍的特點，本研究采用的薄層掃描可以減小容積效應(yīng)，提高空間分辨率，減少階梯狀偽影；選擇2 mm層厚掃描，解剖結(jié)構(gòu)比較清晰；但是，采用大的螺距可增加掃描覆蓋范圍，導(dǎo)致縱向分辨率的降低、圖像質(zhì)量衰退，使三維成像和多平面重組難以實現(xiàn)或成像質(zhì)量不佳[13]。因此本研究螺距選擇1～1.5以提高圖像質(zhì)量，加強圖像信息，減少圖像階梯狀偽影，提高術(shù)前對假體模型設(shè)計的準確度。

總體上對比重建組和常規(guī)組患者的手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生情況結(jié)果顯示重建組為2.13%，顯著低于常規(guī)組患者的13.04%。假體周圍感染、假體無菌性松動及假體骨溶解均是髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的常見并發(fā)癥，其中以假體周圍感染最為常見，多由假體定植不當引起黃色葡萄球菌、微生物凝固酶陰性葡萄球菌、鏈球菌、腸菌等感染周圍組織造成，嚴重時危及生命[14]。CT檢查時局部骨皮質(zhì)輪廓清晰，可分辨硬化邊緣及假體周邊特征等，進而有助于根據(jù)患者實際髖關(guān)節(jié)情況更加合理地調(diào)節(jié)和修正假體，提高假體植入效果。

綜上所述，THA術(shù)前采用CT三維重建實施假體植入模擬能有效改善手術(shù)效果，提高假體植入準確性，對于改善患者的髖關(guān)節(jié)功能及術(shù)后步態(tài)功能具有更好的效果。