三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)在脛骨平臺粉碎性骨折術(shù)前設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】目的 淺析脛骨平臺粉碎性骨折術(shù)前設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)的臨床價值，以期為日后臨床制定手術(shù)方案提供參考。方法 回顧性分析中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二三醫(yī)院2021年7月至2022年7月收治的42例脛骨平臺粉碎性骨折患者的臨床資料，根據(jù)手術(shù)治療模式的不同分為對照組（21例）和研究組（21例）。對照組行常規(guī)影像學(xué)檢查評估規(guī)劃后進(jìn)行手術(shù)治療，研究組在對照組基礎(chǔ)上通過三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)評估規(guī)劃后進(jìn)行手術(shù)治療，兩組患者術(shù)后均隨訪12個月。比較兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)，術(shù)后6、12個月的膝關(guān)節(jié)恢復(fù)情況，以及并發(fā)癥發(fā)生情況。結(jié)果 研究組患者手術(shù)時間、骨折愈合時間較對照組縮短，術(shù)中X線透視次數(shù)、術(shù)中失血量較對照組減少；術(shù)后12個月，研究組美國特種外科醫(yī)院（HSS）膝關(guān)節(jié)評分及兩組Rasmussen放射學(xué)評分較術(shù)后6個月均提高，且研究組患者術(shù)后6、12個月HSS膝關(guān)節(jié)評分、Rasmussen放射學(xué)評分均高于對照組（均Plt;0.05）；研究組患者并發(fā)癥總發(fā)生率低于對照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。結(jié)論 將三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)應(yīng)用于脛骨平臺粉碎性骨折患者的術(shù)前檢查和設(shè)計(jì)中，可縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中X線透視次數(shù)和出血量，加快骨折愈合速度，促進(jìn)患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，且術(shù)后并發(fā)癥較少，手術(shù)安全性更高。

【關(guān)鍵詞】術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì) ; 膝關(guān)節(jié)功能 ; 脛骨平臺粉碎性骨折 ; 三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)

【中圖分類號】R683 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2096-3718.2024.02.0056.04

DOI：10.3969/j.issn.2096-3718.2024.02.019

脛骨平臺粉碎性骨折是由于高能量損傷（如交通傷、高處墜落傷）所致，患者膝關(guān)節(jié)功能會由此受到一定的負(fù)面影響。手術(shù)治療是該病的主要治療措施，其目的主要是解剖復(fù)位關(guān)節(jié)面，加強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，從而恢復(fù)關(guān)節(jié)功能。脛骨平臺粉碎性骨折由于骨折塊有嚴(yán)重的壓縮、翻轉(zhuǎn)和移位，因此常伴有骨缺損和關(guān)節(jié)面塌陷，常規(guī)術(shù)前影像學(xué)檢查無法為術(shù)中骨折復(fù)位和內(nèi)置物的植入提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，術(shù)中容易復(fù)位不良或植骨不充分，增加術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險[1]?，F(xiàn)如今，數(shù)字化輔助技術(shù)取得巨大進(jìn)步，三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)在臨床上廣泛應(yīng)用，其可對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動配準(zhǔn)融合與精準(zhǔn)三維重建，完整顯示骨折的形態(tài)及與神經(jīng)束、血管的三維關(guān)系，全面測量分析并優(yōu)化手術(shù)設(shè)計(jì)方案，為設(shè)計(jì)手術(shù)入路，避開重要血管、神經(jīng)提供科學(xué)依據(jù)，并可對骨折的復(fù)位及內(nèi)固定進(jìn)行術(shù)前模擬，減少術(shù)中二次傷害，最大限度保護(hù)患者，提高手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性[2]。鑒于此，本文旨在探討脛骨平臺粉碎性骨折術(shù)前設(shè)計(jì)中使用三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)，對患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)、膝關(guān)節(jié)恢復(fù)情況和并發(fā)癥發(fā)生情況的影響，為提升該疾病的治療效果提供依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二三醫(yī)院2021年7月至2022年7月收治的42例脛骨平臺粉碎性骨折患者的臨床資料，根據(jù)手術(shù)治療方式的不同分為對照組和研究組。對照組（21例）中男性17例，女性4例；Schatzker分型[3]：Ⅳ型9例、Ⅴ型8例、Ⅵ型4例；年齡24～68歲，平均（46.15±13.96）歲。研究組（21例）中男性14例，女性7例；Schatzker分型：Ⅳ型8例、Ⅴ型8例、Ⅵ型5例；年齡24～65歲，平均（45.10±14.41）歲。兩組患者一般資料經(jīng)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），有可比性。診斷標(biāo)準(zhǔn)：參照《脛骨平臺骨折診斷與治療的專家共識》 [4]中脛骨平臺粉碎性骨折的相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合上述診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)影像學(xué)檢查確診；②年齡gt;20歲，骨骼發(fā)育成熟；③閉合性復(fù)雜脛骨平臺骨折；④新鮮骨折。排除標(biāo)準(zhǔn)：①病理性骨折；②開放性骨折；③依從性差；④合并其他系統(tǒng)嚴(yán)重疾?。虎莺喜⑸窠?jīng)血管損傷。本研究經(jīng)中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二三醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 治療方法 對照組患者行常規(guī)術(shù)前CT檢查后設(shè)計(jì)手術(shù)方案。研究組患者在對照組常規(guī)CT檢查（圖1-A）的基礎(chǔ)上，結(jié)合Smart Vision Works 3D醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)模擬軟件和骨科虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）系統(tǒng)進(jìn)行術(shù)前評估和規(guī)劃。將患者通過CT平掃獲得的CT原始數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入Smart Vision Works模擬軟件，進(jìn)行以下操作：①利用Smart Vision Works數(shù)字化骨科技術(shù)重建復(fù)雜脛骨平臺骨折的模型（圖1-B）；②充分評估復(fù)雜脛骨平臺骨折分型及損傷情況，分離觀察骨折塊模型（圖1-C）；③利用VR+AR系統(tǒng)將傳統(tǒng)影像以AR形式輸出，形成現(xiàn)實(shí)感極強(qiáng)的三維立體影像，模擬骨折復(fù)位，設(shè)計(jì)手術(shù)方案，預(yù)演手術(shù)操作。

兩組患者均排除手術(shù)禁忌證，且均由同一組手術(shù)醫(yī)師完成手術(shù)，均采用腰硬聯(lián)合麻醉或全身麻醉?；颊呷⊙雠P位，常規(guī)消毒、鋪巾。在膝關(guān)節(jié)外側(cè)間隙作一條約2 cm的縱向切口，切開骨筋膜，分離出骨膜外通道，按術(shù)前制定的手術(shù)方案復(fù)位骨折，取克氏針將分離的骨折塊臨時固定，在移動式C形臂X射線機(jī)（南京普愛醫(yī)療設(shè)備股份有限公司，型號：PLX7500）下確認(rèn)患處復(fù)位良好；選擇合適的脛骨平臺外側(cè)鋼板插入其中，在移動式C形臂X射線機(jī)下確認(rèn)位置無誤后，在骨折近端和遠(yuǎn)端進(jìn)行鉆孔，將鎖定螺釘擰入固定，對切口進(jìn)行沖洗、引流、縫合和包扎處理。兩組患者術(shù)后均隨訪12個月。

1.3 觀察指標(biāo) ①手術(shù)相關(guān)指標(biāo)。記錄兩組患者手術(shù)時間、術(shù)中X線透視數(shù)次、術(shù)中失血量、骨折愈合時間。②膝關(guān)節(jié)恢復(fù)情況。膝關(guān)節(jié)功能：分別于術(shù)后6、12個月使用美國特種外科醫(yī)院（HSS）膝關(guān)節(jié)評分[5]對兩組患者膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評估，包含行走情況、上樓梯情況、功能缺陷，評分范圍0～100分，分值與膝關(guān)節(jié)功能呈正相關(guān)。骨折復(fù)位與愈合效果：分別于術(shù)后6、12個月對兩組患者進(jìn)行X線檢查，使用Rasmussen放射學(xué)評分[6]進(jìn)行評估，包括髁部有無變寬、關(guān)節(jié)面有無塌陷、有無成角畸形3個亞項(xiàng)，滿分為18分，分值與骨折復(fù)位與愈合效果成正比。③并發(fā)癥。記錄兩組患者術(shù)后出現(xiàn)的并發(fā)癥，包含感染、膝關(guān)節(jié)粘連、膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形等。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料以[例（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料經(jīng)S-W法檢驗(yàn)證實(shí)符合正態(tài)分布，以（ x ±s）表示，組間比較采用獨(dú)立t檢驗(yàn)，手術(shù)前后比較采用配對t檢驗(yàn)。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較 研究組患者手術(shù)時間、骨折愈合時間均較對照組縮短，術(shù)中X線透視次數(shù)、術(shù)中失血量均較對照組減少，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Plt;0.05），見表1。

2.2 兩組患者膝關(guān)節(jié)恢復(fù)情況比較 術(shù)后12個月，研究組HSS膝關(guān)節(jié)評分及兩組Rasmussen放射學(xué)評分較術(shù)后

6個月均提高，且研究組患者術(shù)后6、12個月HSS膝關(guān)節(jié)評分、Rasmussen放射學(xué)評分均高于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Plt;0.05），見表2。

2.3 兩組患者并發(fā)癥發(fā)生情況比較 研究組患者并發(fā)癥總發(fā)生率低于對照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），見表3。

3 討論

由于膝關(guān)節(jié)內(nèi)部解剖構(gòu)造的復(fù)雜性和特殊性，不同部位的股骨和脛骨在受力時接觸的面積不同，膝關(guān)節(jié)的損傷位置和程度也會有顯著的差異。脛骨平臺粉碎性骨折手術(shù)治療中，既要保證患者膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)性能，又要保證其關(guān)節(jié)面的解剖學(xué)復(fù)位良好。常規(guī)手術(shù)治療借助CT圖像和X射線等術(shù)前檢查結(jié)果進(jìn)行手術(shù)，該方法易受照射角度、骨折塊重疊等影響，使手術(shù)醫(yī)師不能對患者病情和骨折形態(tài)進(jìn)行全面的了解，從而導(dǎo)致手術(shù)過程中出現(xiàn)復(fù)位不良的情況，增加術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險，且影響患者恢復(fù)進(jìn)度[7]。

三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)作為臨床上新型診療技術(shù)，可直接將患者CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)軟件中，將影像學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維模型數(shù)據(jù)，幫助手術(shù)醫(yī)師更加直觀地了解骨折形態(tài)，對骨折的復(fù)位和內(nèi)固定進(jìn)行術(shù)前模擬和設(shè)計(jì)，以為患者制定個性化的手術(shù)方案，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險，提高手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性[8]。本研究結(jié)果顯示，研究組患者手術(shù)時間、骨折愈合時間均較對照組縮短，術(shù)中X線透視次數(shù)、術(shù)中失血量較對照組減少，提示術(shù)前應(yīng)用三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)手術(shù)方案可縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中X線透視次數(shù)和出血量，加快骨折愈合速度。三維醫(yī)學(xué)影像利用數(shù)字3D重建技術(shù)，可以在術(shù)前進(jìn)行手術(shù)評估和設(shè)計(jì)，提高手術(shù)的效率和精確性，可有效縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中X線透視次數(shù)和出血量[9]。另外，三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)能夠利用重建的骨折三維模型作為基礎(chǔ)，并結(jié)合VR和AR技術(shù)，呈現(xiàn)出與實(shí)際大小一致的模擬模型，手術(shù)醫(yī)師可在該模型上進(jìn)行手術(shù)演練，模擬骨折復(fù)位、預(yù)置鋼板和螺釘?shù)炔僮?，從而提高?fù)位的準(zhǔn)確度，避免對骨膜和周圍組織造成二次損傷，加快骨折愈合速度[10]。

本研究結(jié)果顯示，研究組患者術(shù)后6、12個月HSS膝關(guān)節(jié)評分、Rasmussen放射學(xué)評分均高于對照組，提示術(shù)前設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)可促進(jìn)患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。該技術(shù)基于CT圖像對骨折進(jìn)行三維建模，可以從各種角度對骨折塊進(jìn)行觀察和測量，并通過軟件實(shí)現(xiàn)骨折復(fù)位[11]。與此同時，VR技術(shù)可在術(shù)前立體展示三維重建模型的各個方面，并可對解剖學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維測量，還可對假體置入進(jìn)行仿真，VR+AR系統(tǒng)將傳統(tǒng)影像以AR形式輸出，可生成更為客觀、精準(zhǔn)的數(shù)字化3D模型，術(shù)者能夠?qū)δＰ偷慕馄式Y(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)記、染色，能有效提高手術(shù)治療效果，因此患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況更佳[12]。常規(guī)術(shù)前影像學(xué)檢查如CT圖像，不能為術(shù)中骨折復(fù)位和內(nèi)置物的植入提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，術(shù)中容易復(fù)位不良或植骨不充分，增加術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險[13]。三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)可為手術(shù)醫(yī)師提供更為精確的手術(shù)方案，提高復(fù)位的準(zhǔn)確性，避免傷及周圍重要組織，減少手術(shù)差錯，從而減少術(shù)后并發(fā)癥[14]。本研究結(jié)果顯示，研究組患者并發(fā)癥總發(fā)生率低于對照組，但經(jīng)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與樣本量過少有關(guān)。

綜上，將三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)應(yīng)用于脛骨平臺粉碎性骨折患者的術(shù)前檢查和設(shè)計(jì)中，可縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中X線透視次數(shù)和出血量，加快骨折愈合速度，促進(jìn)患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，且術(shù)后并發(fā)癥較少，安全性更高，值得臨床推廣應(yīng)用。但是本研究也存在一些不足，如納入的樣本量較少，因此需要在今后的研究工作中進(jìn)一步考察脛骨平臺粉碎性骨折術(shù)前設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)的臨床價值。

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