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数字骨科在骨科临床的研究进展
随着科技的发展,数字化技术在医疗行业中被广泛应用.在骨科的临床中,数字骨科作为一种新兴的学科,技术迅速发展,由于其具有精确性、可靠性等优势,在骨科临床中被广泛应用,并且不断被完善和创新.本研究以数字骨科在骨科临床中的优势作为基础,分析数字骨科在骨科临床中的概况和进展.
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数字骨科技术在儿童上颈椎手术中的应用
目的:探讨数字骨科技术在儿童上颈椎手术中的应用价值.方法:我院2009年3月～2011年3月共收治7例上颈椎疾患患儿.其中,先天性游离齿状突伴寰枢椎脱位4例,枢椎肿瘤伴寰枢椎脱位1例,顽固性寰枢椎旋转脱位1例,颅底凹陷症合并寰枕脱位1例.术前均行薄层CT扫描,将数据输入Mimic,Simpleware软件后,建立三维仿真模型,用于手术模拟和术中辅助,并根据需要设计寰枢椎椎弓根导航模板.在数字骨科技术支持下其实施后路手术4例,前路手术2例,前后联合手术1例.术后CT钉道扫描观察寰枢椎螺钉的置入情况,并采用日本矫形外科协会JOA评分系统对脊髓功能进行术前、术后评分.结果:7例患者,均顺利实施手术,手术时间3～6h,平均3.5±0.6h;手术出血300～400ml.实施后路寰椎椎弓根钉棒固定5例,实施前路TARP手术2例.共置入后路寰椎椎弓根螺钉10枚,枢椎椎弓根螺钉10枚,寰椎前路侧块螺钉2枚,枕骨髁前路螺钉2枚,枢椎逆行椎弓根螺钉2枚,枢椎椎体钉2枚.术后CT扫描显示,所有螺钉位置良好,末出现螺钉偏入椎管或椎动脉孔的现象.术后患者肢体麻木症状减轻或消失,四肢肌力明显改善,JOA评分由术前的8.6±1.5分,提高到15±1.8分(P＜0.05).结论:采用数字骨科技术辅助手术,可以有效提高儿童上颈椎手术的成功率,降低手术风险.
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关节置换虚拟手术的数字化背景
目的：通过对模拟仿真手术发展进程的历史回顾，阐明关节置换虚拟手术的数字化背景。方法查阅国内外近年有关虚拟手术的新文献，归纳、整理、总结出关节置换虚拟手术的数字化原理。结果遵循三维重建、图像融合、图像分割、人机交互、离线仿真等基本步骤，一些简易的虚拟手术在计算机软件辅助下得以实现。结论数字化技术贯穿着虚拟仿真二十多年的进程，这一高新医技既有科研效应，又有教学效能，更有临床效益，因而前景无限。
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人类免疫缺陷病毒感染/获得性免疫缺陷综合征合并脊柱疾患外科治疗与职业暴露防护策略
目的 探讨人类免疫缺陷病毒感染/获得性免疫缺陷综合征(HIV/AIDS)合并脊柱外科疾患围手术期手术治疗与医务人员职业暴露及防护应对措施.方法 回顾性分析2010年1月至2016年2月首都医科大学附属北京地坛医院收治的需脊柱外科手术治疗的HIV/AIDS患者共56例,其中行颈椎手术者14例,腰椎手术者24例,胸椎手术者10例,椎间盘镜手术者8例.其中有36例脊柱手术围手术期应用数字骨科导航技术.监测入组HIV/AIDS患者行脊柱外科手术过程中医务人员发生职业暴露次数、方式、部位和暴露级别;总结暴露后应对措施及暴露后感染情况.结果 医务人员发生一级暴露者20例,二级暴露者2例,三级暴露者3例.暴露方式和部位主要以术中针刺伤、黏膜溅染为主,双手是职业暴露发生的主要部位15例(60％),其次是黏膜喷溅6例次(24％);左手发生直接暴露者11例(44％)、右手暴露者4例(16％),但差异无统计学意义(χ2=0.68、P=0.56);各手指部位暴露统计:食指(20％)>拇指(16％)>手掌(12％)>手背(8％)>中指(4％).经严格按照职业暴露后预防处理原则,无1例医务人员发生HIV感染.结论 HIV/AIDS患者脊柱外科手术中职业暴露风险不容忽视,围手术期应在遵循骨科手术基本原则的前提下,利用数字骨科导航技术,实施精准定位微创小切口手术,严格执行预防职业暴露相关防护规范化流程,可有效避免医务人员发生职业暴露及暴露后感染.
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数字骨科在骨科临床的研究进展
数字化技术的不断发展为医疗行业提供了新的思路，在骨科临床中，数字骨科技术由于其精确性、可靠性等优势，逐渐得到了医学行业内相关研究者的重视。基于此，本研究以数字骨科技术的优势为基础，分析其在骨折、骨肿瘤及其他骨科手术治疗中的应用，以研究该技术在骨科中的临床进展。
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数字骨科技术在八年制医学生创伤骨科临床教学中的应用
结合本科室教学实践，对数字骨科技术在八年制医学生创伤骨科临床教学中的应用进行初步探索。通过数字骨科技术重建骨与关节损伤三维模型、结合具体病例进行立体展示、个人计算机上动态复习回顾、三维打印骨折实物模型展示等，加深学生对创伤骨科基础知识的理解，加快其融入临床实践的进程；利用相关软件实现骨折复位、固定的虚拟设计，在此基础上引导学生亲自参与制定并在个人计算机上模拟实现手术计划，有助于其提高病例诊疗分析能力、养成正确的临床工作思维；积极指导学生利用数字骨科技术，开展后踝、跟骨骨折的有限分析，制作足踝部骨折分型与功能评分等移动设备APP软件，较好地激发了其临床科研创新兴趣。
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数字骨科医生工作平台设计
目的:为骨科医师提供一个能够进一步满足专科医教研要求、具有临床决策支持能力的业务处理平台.方法:在通用医生工作站平台上,整合满足骨科专科业务需求的新业务流程,支持数字三维图像处理技术的深度应用,和在此过程中相伴形成骨科影像资源库.结论:骨科医师工作平台将前沿的三维数字技术推向临床第一线,对疑难病历的诊治能够提供更具深度的支持,实现精细诊疗.
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3D数字骨科技术在踝关节骨折手术治疗中的研究与应用
目的:探究3D数字骨科技术在踝关节骨折手术治疗中的应用价值.方法:选取2014年8月到2016年3月利用3D数字骨科技术辅助治疗的踝关节骨折病人7例,其中男性5例,女性2例;平均年龄为(27.9±24)岁;根据Denis-weber AO分型标准:A型3例,B型4例.通过术前螺旋CT及Mimics17.0数字软件的帮助,并依托3D打印技术制作踝关节骨折1:1实物模型,明确骨折分型的同时,模拟术中骨折复位及内固定安装过程,指导术中踝关节骨折的治疗.结果:7例患者术后均达到临床骨性愈合,平均愈合时间为(3.0±1.4)个月,平均术中耗时为(1.5±0.6)小时,根据Baird-Jackson踝关节功能评分为(89.1±8.2),优良率为83.3%.结论:依托于螺旋CT扫描、计算机辅助分析及快速成型技术的3D数字骨科技术,能够全面、直观的呈现出踝关节骨折的三维形态和各骨折断端的空间关系,非常便于对踝关节骨折术中的正确施治.
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应用3D打印截骨导航模板进行胫骨截骨矫形的实验研究
目的：探索数字3D打印截骨导航模板在骨科截骨矫形治疗的临床意义。方法：选择1名胫骨畸形愈合的患者，通过提取该患者CT平扫所得的DICOM格式数据，利用计算机辅助处理软件（Mimics15.0和UnigraphicsNX9.0）进行图像处理、阈值分析等操作，建立与患者胫骨畸形愈合处三维互补的胫骨截骨导航模板的数字模型，并借助于3D打印机打印出实物模型，术中按照预先设计的截骨通道进行胫骨截骨矫形治疗。结果：3D打印截骨导航模板治疗胫骨畸形，术中操作简单，术后随访6月显示胫骨畸形矫正效果良好，患肢短缩得以纠正。结论：借助于3D打印技术所制成的截骨导航模板，为骨科截骨矫形的治疗提供了一种新的思路和方法，增加了截骨的精确性和安全性，未来应用前景广阔。
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3D 打印结合数字化技术在数字骨科医学发展中的应用配合
3D打印技术目前在社会各领域的应用越来越广泛，被誉为是“第三次工业革命的标志”［1］，将成为改变未来世界新的创造性科技，即将使人类进入“点击制造”时代。数字医学之父钟世镇院士奠定了中国数字医学发展的基础，在他的倡导下我国于2001年和2003年召开了两次香山科学会议。在2001年举行的第174次香山科学会议上，首次研讨了“中国数字化虚拟人体的科技问题”；2003年召开的第208次香山科学会议上，研讨了“中国数字化虚拟人体研究的发展与应用”。之后，从无到有、从模仿到创新、从继承到研究、从理论探讨到开发应用，数字医学的基础和应用研究在我国得到迅速发展并取得了令人瞩目的成绩。在此背景下，钟世镇院士基于数字医学提出了数字骨科的理念，为3D打印技术在数字骨科的应用及发展提供了有力的技术保障。随着制造技术、数字建模技术、数控技术、信息技术、材料科学与化学、生物技术等前沿技术的迅猛发展以及多学科的密切合作，3D打印技术的开发已经成为当今热门的新技术之一［2］。3D打印技术的飞速发展也为骨科医学领域提供了难得的发展契机，尤其是对数字骨科领域的发展起到了巨大的推动作用。数字骨科结合数字技术使传统骨科步入数字化时代，为数字骨科的发展注入新的活力，引领一场新的数字骨科医学革命。3D打印结合数字化技术是数字骨科个性化治疗发展的一个重要方向，它的出现有效解决了个性治疗的难题［3］，它是利用三维重建、逆向工程、计算机辅助设计（CAD）等技术提取病人的影像数据并通过3D打印制作出个性化的实体模型、植入物及辅助器械，有效地提高疗效。我院2014年1月—2015年2月对8例骨科的病人应用3D打印技术实行个性化手术治疗，效果较好。现报告如下。
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数字化快速成型技术在全膝关节置换术中应用
目的：探究数字化快速成型技术在全膝关节置换术( TKA)中应用的可行性及临床疗效。方法选择1例需行TKA的骨性关节炎患者,通过三维重建得到患者膝关节的DICOM格式数据；借助于医学影像控制系统Mimics 15．0和三维工程设计软件Unigraphics NX 9．0进行计算分析、图像处理等操作,建立与患者股骨髁和胫骨平台三维互补的膝关节截骨导向板的数字模型；然后,依靠快速成型技术打印制作的截骨导向板实物模型,通过截骨导航模板与膝关节紧密贴合,按照预先设计的截骨通道进行膝关节截骨。结果患者截骨操作顺利,TKA手术时间115 min,术中出血约450 ml；术后X线影像显示,膝关节假体在位正常,关节间隙变宽,膝关节外翻畸形完全矫正；术后2周膝关节HSS功能评分为89．6。结论数字化快速成型技术在TKA的个体治疗中,具有快速性、个体化、精确性高及损伤小等优点,临床疗效确切。
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PACS系统在肘内翻肱骨髁上楔形截骨矫形术中的应用
目的：探讨PACS系统在肘内翻肱骨髁上楔形截骨矫形术中的应用效果。方法采用外侧肱骨髁上楔形截骨内固定治疗58例肘内翻畸形患者,肘内翻角度15°~29°。术前患者均在PACS图像工作站上进行截骨设计,测量出截骨角度及截骨长度。截骨后39例采用钢板内固定,19例采用交叉克氏针内固定。结果患者术后畸形矫正均良好,获得5°~16°提携角。58例均获随访,时间12~29个月。截骨处骨愈合时间为6~12周。1例术后出现尺神经麻痹,经对症治疗后症状消失；1例出现克氏针部分退出。无血管损伤、感染、骨化性肌炎等并发症发生,按Aitken 和Rorabeek 标准进行肘关节功能评定：优49例,良8例,可1例,优良率为98．3%。结论在PACS图像工作站上进行肱骨髁上楔形截骨设计,可以精确地测量出截骨角度及截骨长度,指导术中正确操作。
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数字骨科技术辅助治疗胫骨Pilon骨折的临床应用
[目的]研究数字骨科技术辅助治疗对Pilon骨折疗效的影响.[方法]40例患者,随机数字表法分为A、B两组.A组开放复位内固定前应用数字骨科技术进行建模、模拟手术,B组患者单纯开放复位内固定.记录两组患者手术时间、出血量、切口长度、住院时间、骨折愈合时间.同时采用Burwell-Charnley评价标准和Mazur踝关节评价系统评估患者骨折复位情况和踝关节功能.[结果]A组手术时间、出血量小于B组,差异有统计学意义(P＜0.05)；A组患者解剖复位和得到较好复位的例数多于B组,差异有统计学意义(P＜0.05).A组患者12周踝关节功能评分高于B组,差异有统计学意义(P＜0.05).[结论]采用数字骨科技术辅助治疗Pilon骨折,可以明显缩短手术时间,使骨折得到更好复位,术后患者踝关节功能更佳.
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利用数字骨科技术进行术前规划对儿童Ⅱ型肱骨髁上骨折复位及进针顺序的影响
[目的]利用数字骨科技术探讨儿童肱骨髁上骨折复位的体位及交叉进针的顺序.[方法]回顾性研究比较本科3年来收治的70例儿童GarlandⅡ型肱骨髁上骨折患者.A组术前常规X线检查,术中常规闭合复位交叉克氏针固定.B组术前增加CT检查,并分析骨折远端旋转移位趋势,根据术前规划制定前臂旋转复位方式,并根据旋转方位制定进针顺序.[结果]利用基于CT建立的数字模型进行术前规划,其手术透视次数及手术时间较对照组时间缩短,差异有显著统计学意义.功能预后无明显差异.[结论]儿童Ⅱ型肱骨髁上骨折闭合复位有其客观规律.术前规划有助于正确的复位和维持,交叉进针的顺序应该根据维持复位时前臂的旋转姿态来制定.
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成人髋关节发育不良髋臼侧影像学评估的研究进展
发育性髋关节发育不良是早期髋关节活动受限、骨性关节炎的主要病因之一.其早期诊断及影像学评估对于疾病进展描述及治疗方案选择意义重大.X线平片简便易行,是DDH诊断、分型及术前设计的主要手段.CT平扫及三维重建的应用能全面显示髋关节的立体形态及各部位结构的空间关系,使DDH病理解剖、关节形态及手术效果的评估更为准确有效.考虑其髋臼侧病理结构较为复杂,该文拟针对成人发育性髋关节发育不良髋臼侧的影像学评估进展及应用前景作一综述.
关键词： 成人发育性髋关节发育不良 影像学 数字骨科 三维CT 髋关节置换 -
模拟下腰椎手术螺钉角度测量与常规测量方法对比
[目的]对三维重建技术模拟下腰椎椎弓根螺钉置入术后测量数据与传统测量方法所得数据进行对比.[方法]将40例患者的下腰椎影像学资料输入三维重建软件进行椎弓根模拟手术,然后测量L4、5双侧椎弓根螺钉矢状面上与水平线的夹角以及冠状面上与正中线的夹角,所得测量数据与通过传统方法对DR、CT进行测量所得的数据进行配对t检验.[结果]在进行对比的8组数据中,有6组具有显著差异,仅2组数据(L4右侧、L5左侧椎弓根螺钉在矢状面上与水平线夹角)具有一致性.[结论]2种测量方法具有显著差异,利用三维重建软件进行模拟手术的方法更为准确.
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颈椎小关节三维螺旋CT测量在数字骨科中的应用
[目的]观察颈椎小关节关节面的三维解剖学形态,探讨其临床意义,并为颈椎小关节界面撑开器的制作提供详细、可靠的数据.[方法]选择近1年在本院影像科螺旋CT室行颈部或甲状腺检查的人员,CT图像显示无颈椎间盘突出、颈椎管狭窄、肿瘤、感染及明显骨质增生的样本,选取120例,三维重建后在横轴面、冠状面及矢状面对小关节面进行测量.[结果]颈椎小关节面间隙、横径、上下径均依颈椎节段向下逐渐增大,C5-7节段相比颈椎其他节段在横径和上下径上均表现为男女两组无统计学差异,结合横径、上下径的变化情况可以看出颈椎越靠近胸椎变异性越小,男女差异越小.[结论]颈椎间小关节关节面的间隙宽度、各径线长度在诸节段及男、女间不尽相同.
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3D打印技术在髋关节手术中的应用进展
髋关节及周围的软组织结构复杂,传统髋关节手术难度大、风险高.3D打印技术在髋关节手术中的灵活运用体现出其独特的优势.对于复杂髋关节的初次人工全髋关节置换术,3D打印技术不仅能在术前指导畸形髋臼的处理,制定合理的手术方案,还可指导假体选择,提高置换精准率.3D打印技术在髋关节翻修手术的术前规划及个体化假体的定制中体现其初步价值.利用3D打印出实体模型有助于指导复杂骨盆骨折手术.此外,3D打印模型还可以作为教学模型提高低年资医师的学习效率,缩短学习曲线.
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数字骨科技术辅助切开复位内固定术治疗跟骨骨折的临床研究
目的:探讨数字骨科技术在跟骨骨折切开复位内固定术中的应用价值.方法:将44例符合要求的跟骨骨折患者随机分为数字技术组和传统手术组,每组22例.数字技术组术前利用Mimics 15.0软件及跟骨3D打印模型进行模拟复位和手术,确定钢板种类、位置及螺钉的位置和长度,同时对钢板进行塑形,术中按照根据模拟手术制定的手术方案进行切开复位内固定手术;传统手术组按照传统方式进行切开复位内固定术.比较2组患者的切口长度、手术时间、出血量、术中X线透视次数、住院时间及骨折复位情况.结果:数字技术组的术中X线透视次数和手术时间均少于传统手术组[(7.4±3.6)次,(10.4±2.6)次,t=3.144,P=0.003;(51.0±7.7)min,(57.8 ±9.6)min,t=2.580,P=0.013],2组患者的出血量、切口长度、住院时间比较,组间差异均无统计学意义[(25.4±3.8)mL,(26.6±4.3)mL,t=1.043,P=0.303;(12.4±1.3)cm,(13.0±1.2) cm,t=1.831,P=0.074;(10.5±2.3)d,(10.4±1.7)d,t=0.226,P=0.823].按照Burwell-Charnley放射学评价标准,数字技术组解剖复位15例、复位一般3例、复位差4例,传统手术组解剖复位12例、复位一般2例、复位差8例;2组患者的复位情况比较,差异无统计学意义(Z=-1.113,P=0.266).结论:数字骨科技术辅助下行切开复位内固定术治疗跟骨骨折,可获得较好的骨折复位,而且能减少术中X线透视次数、缩短手术时间,值得临床推广应用.
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数字骨科技术在寰枢椎螺钉置入中的应用
近年来，随着计算机信息技术的快速发展，数字骨科技术已广泛应用于骨科临床，凭其可视化、精确性、实时定位等优势，逐渐得到医学相关研究者的重视，本文就数字骨科技术应用于寰枢椎螺钉置入的研究进展进行综述。
