張芷豪， 商冠寧

骨腫瘤發(fā)病率較低[1]，原發(fā)性惡性骨腫瘤占所有惡性腫瘤的比例不到0.2%。目前新輔助化療-手術(shù)-輔助化療的治療模式和保肢手術(shù)的開展，約90%的患者可以保肢[2]，而人工假體置換重建在保肢手術(shù)中發(fā)揮重要的作用。通過混合現(xiàn)實(shí)(mixed reality，MR)設(shè)備能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界與虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，在骨科學(xué)領(lǐng)域中，MR技術(shù)主要應(yīng)用于臨床教學(xué)及培訓(xùn)、醫(yī)患溝通、術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)模擬操作、術(shù)中導(dǎo)航、術(shù)后個(gè)性化康復(fù)等方面[3-5]。在腫瘤型人工假體置換手術(shù)中，通過MR技術(shù)可重建腫瘤及鄰近關(guān)節(jié)三維模型，手術(shù)醫(yī)生可以直觀地感受腫瘤情況及周圍重要血管神經(jīng)走行，并制定最佳手術(shù)方案[6]。本次研究主要分析本中心應(yīng)用MR技術(shù)輔助腫瘤型假體置換手術(shù)的臨床療效，探討MR技術(shù)在腫瘤型假體置換手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①2018年8月至2020年9月于中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院骨與軟組織腫瘤科收治的肢體骨腫瘤行腫瘤型假體置換手術(shù)患者；②均知情同意并自愿參與本項(xiàng)研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在嚴(yán)重心、腦、肝、腎等器官疾病，不能耐受手術(shù)者；②影像學(xué)資料不完整或失訪；③晚期腫瘤患者合并重要器官轉(zhuǎn)移，預(yù)期生存時(shí)間<6個(gè)月。

1.2 一般資料 回顧性分析本中心收治的符合選擇標(biāo)準(zhǔn)的25例肢體骨腫瘤行腫瘤型假體置換手術(shù)患者的臨床資料，其中男16例，女9例，年齡12～76(34.4±20.6)歲。惡性腫瘤21例，良性腫瘤4例；腫瘤位于脛骨近端8例、肱骨近端4例、股骨遠(yuǎn)端13例(表1)。按是否應(yīng)用MR技術(shù)輔助手術(shù)分為混合現(xiàn)實(shí)組11例和對(duì)照組14例，比較兩組的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中失血量、術(shù)后引流量、患者滿意度及術(shù)后3個(gè)月MSTS評(píng)分。兩組患者均由同一術(shù)者完成，兩組病例年齡、性別差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.311；P=0.677)。

表1 混合現(xiàn)實(shí)組與對(duì)照組患者的基本信息及試驗(yàn)結(jié)果

1.3 圖像收集、數(shù)據(jù)獲取與全息可視化三維建模 所有患者術(shù)前行腫瘤部位增強(qiáng)三維重建CT掃描，采用東芝Aquilion ONE 640層螺旋CT掃描儀(日本)，掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流200～230 mA，掃描準(zhǔn)直器3 mm，螺距自動(dòng)匹配，矩陣512×512，圖像重建層厚1 mm。收集患者增強(qiáng)CT的原始DICOM 數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入到三維醫(yī)學(xué)影像工作站進(jìn)行MR模型的制作，以v3 d格式進(jìn)行輸出，通過混合現(xiàn)實(shí)Holenss眼鏡即可投射出全息影像模型。

1.4 MR技術(shù)術(shù)前應(yīng)用 應(yīng)用MR設(shè)備將復(fù)雜的病變情況三維立體地呈現(xiàn)在手術(shù)團(tuán)隊(duì)面前，可進(jìn)行多切面的觀察，加深對(duì)術(shù)區(qū)解剖結(jié)構(gòu)的空間理解，便于進(jìn)行手術(shù)方案的設(shè)計(jì)。同樣，患者及家屬佩戴MR眼鏡，也能直觀立體地看到病變情況，使患者及家屬能夠?qū)Σ∏榈木唧w情況及手術(shù)方案有更深刻的了解，減輕患者及家屬的心理壓力，提高患者對(duì)于治療的配合度與依從性。

1.5 手術(shù)方式 手術(shù)在全麻下進(jìn)行，按照術(shù)前規(guī)劃所設(shè)計(jì)的切口入路，術(shù)者佩戴MR眼鏡，逐層切開皮膚、皮下、深筋膜及肌肉組織，充分暴露病變區(qū)域，將3D影像投射至手術(shù)區(qū)，骨性標(biāo)志重疊，調(diào)整視圖角度顯示腫瘤，消除掉影響觀察的皮膚肌肉，保留腫瘤及周圍重要血管神經(jīng)，直觀了解腫瘤的大小、空間位置，保護(hù)血管神經(jīng)，根據(jù)預(yù)定截骨平面確定截骨位置。在合適的腫瘤外科邊界切除腫瘤后，擴(kuò)大髓腔，填入骨水泥，置入型號(hào)合適的腫瘤型人工假體，貼合滿意，假體長度適宜，力線良好，檢查無活動(dòng)性出血，清理沖洗術(shù)區(qū)，留置引流管，逐層縫合手術(shù)切口，無菌輔料覆蓋切口，彈力繃帶加壓包扎。

1.6 術(shù)后隨訪 術(shù)后2年內(nèi)每3個(gè)月復(fù)查1次，術(shù)后2～5年每半年復(fù)查1次，術(shù)后5年每1年復(fù)查1次。惡性骨腫瘤患者需復(fù)查局部查體、局部DR、局部平掃CT、肺CT；良性/交界性骨腫瘤患者需復(fù)查局部查體、局部DR、局部平掃CT。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或中位數(shù)(P25，P75)描述數(shù)據(jù)，混合現(xiàn)實(shí)組與對(duì)照組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(資料滿足正態(tài)分布)或秩和檢驗(yàn)(資料不滿足正態(tài)分布)；計(jì)數(shù)資料比較采用fisher精確檢驗(yàn)(總例數(shù)n=25<40)，等級(jí)資料比較采用秩和檢驗(yàn)。以P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床療效 25例患者全部順利完成手術(shù)，完整切除腫瘤組織，無血管神經(jīng)副損傷。25例患者均獲得定期隨訪，隨訪時(shí)間4～26(13.9±6.6)個(gè)月。兩組病例手術(shù)時(shí)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；混合現(xiàn)實(shí)組病例術(shù)中失血量為200～550 ml，對(duì)照組病例術(shù)中失血量為300～700 ml，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.033)；混合現(xiàn)實(shí)組患者術(shù)后引流量為376～1 390 ml，對(duì)照組患者術(shù)后引流量為547～1 930 ml，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.038)見表1；混合現(xiàn)實(shí)組病例術(shù)后3個(gè)月MSTS評(píng)分為70.0%～93.3%(81.42%±7.16%)，對(duì)照組病例術(shù)后3個(gè)月MSTS評(píng)分為66.7%～86.7%(76.44%±6.59%)，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.041)，見表2?；颊邼M意度兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(z=-2.217,P=0.025)。

表2 混合現(xiàn)實(shí)組與對(duì)照組結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

2.2 典型病例 病例1：患者男性，27歲，右股骨遠(yuǎn)端骨巨細(xì)胞瘤合并病理性骨折，依據(jù)術(shù)前影像制作MR模型后，應(yīng)用于醫(yī)患溝通、制定手術(shù)計(jì)劃、模擬手術(shù)操作、術(shù)中精確導(dǎo)航、輔助截骨等操作(見圖1～圖6)。手術(shù)時(shí)間160 min，術(shù)中失血400 ml，術(shù)后引流量850 ml，腘血管無損傷，患者恢復(fù)良好，MSTS評(píng)分93.3%，患者滿意度為滿意。

圖1 典型病例1術(shù)前影像

圖2 典型病例1混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)患溝通

圖3 典型病例1混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于臨床教學(xué)

圖4 典型病例1混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在術(shù)中導(dǎo)航及定位點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用

圖5 典型病例1術(shù)后標(biāo)本

圖6 典型病例1術(shù)后影像

病例2：患者女性，58歲，左肱骨近端轉(zhuǎn)移癌，依據(jù)術(shù)前影像制作混合現(xiàn)實(shí)模型。手術(shù)時(shí)間210 min，術(shù)中失血450 ml，術(shù)后引流量554 ml，肱血管、頭靜脈無損傷，患者恢復(fù)良好，MSTS評(píng)分73.3%，患者滿意度為一般。術(shù)前規(guī)劃：術(shù)后定位及術(shù)后影像等見圖7～圖11。

圖7 典型病例2術(shù)前影像

圖8 典型病例2混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)患溝通

圖9 典型病例2混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于術(shù)前規(guī)劃

圖10 典型病例2混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助術(shù)中精準(zhǔn)定位

圖11 典型病例2術(shù)后影像

3 討論

3.1 混合現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)在臨床中的應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外基于MR技術(shù)的醫(yī)學(xué)研究逐漸增多，MR技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也日益廣泛[7-9]。MR技術(shù)為用戶提供數(shù)字內(nèi)容，并且增加到真實(shí)空間中，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路，利用全息影像、實(shí)時(shí)交互等技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行重塑，從而使用戶體驗(yàn)感受更加真實(shí)[10]。MR系統(tǒng)通常具備以下主要特點(diǎn)：①現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的深度擬合；②三維虛擬模型與真實(shí)世界的精準(zhǔn)匹配；③環(huán)境與使用者的實(shí)時(shí)交互[11]。石小強(qiáng)等[12]以參加?？漆t(yī)師培訓(xùn)的學(xué)員為研究對(duì)象，認(rèn)為MR技術(shù)在腹膜后腫瘤手術(shù)臨床教學(xué)中有助于提高教學(xué)質(zhì)量，并激發(fā)專科醫(yī)師的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)員對(duì)解剖知識(shí)的空間理解力。Javaux等[13]為微創(chuàng)胎兒激光手術(shù)開發(fā)了一種MR模擬外科訓(xùn)練器，用于訓(xùn)練以提高醫(yī)生的手術(shù)技能。馬永富等[14]利用MR技術(shù)輔助術(shù)前精準(zhǔn)定位肺小結(jié)節(jié)，并成功對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)切除，成功完成左肺上葉切除術(shù)1例。Gregory等[15]在MR技術(shù)指導(dǎo)下行反肩關(guān)節(jié)置換手術(shù)并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播，在不降低手術(shù)安全性的前提下，可以為外科醫(yī)生和患者提供更好的治療效果。竇超超等[16]在股骨粗隆間骨折的患者應(yīng)用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行骨折部位的三維模型建立，使患者更加直觀地感受骨折的情況，從而改善醫(yī)患溝通困難的交流模式。邱恩鐸等[17]應(yīng)用MR技術(shù)進(jìn)行骶骨腫瘤切除重建手術(shù)，表明在手術(shù)時(shí)間、切口長度和術(shù)中出血量方面均優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)方式。

3.2 腫瘤型假體置換術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 骨腫瘤發(fā)病率較低，發(fā)病原因復(fù)雜，主要發(fā)生在股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、股骨近端及肱骨近端[18]。骨肉瘤是兒童和青少年期最常見的骨原發(fā)性惡性腫瘤[19]。對(duì)于骨腫瘤手術(shù)治療，需要考慮腫瘤的各個(gè)方面，包括腫瘤的生長方式、是否具有侵襲性、病變累及范圍、對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能是否受到影響等[20]。郭衛(wèi)[21]認(rèn)為保肢手術(shù)的主要目的是對(duì)原發(fā)腫瘤進(jìn)行合理的局部控制，在保證腫瘤廣泛切除的基本原則下，能夠保留肢體良好的功能。在保證手術(shù)切緣陰性的基礎(chǔ)上，保肢手術(shù)治療過程中仍然會(huì)面臨腫瘤切除后大面積骨缺損的修補(bǔ)與重建等難題[22]。腫瘤型人工假體置換手術(shù)的出現(xiàn)大大提高了肢體長骨腫瘤的保肢率與生存率，相比于其他重建方法，人工假體置換降低了機(jī)體排斥反應(yīng)、骨不連、骨關(guān)節(jié)炎等不良后果，在早期即可以提供關(guān)節(jié)穩(wěn)定功能和滿意的外觀，而且從患者的心理方面考慮也更易于接受[23]。

3.3 MR技術(shù)在腫瘤型假體置換手術(shù)中的應(yīng)用 傳統(tǒng)四肢骨腫瘤確定骨腫瘤切除邊界是依據(jù)術(shù)前CT和MRI 等影像資料，而實(shí)際操作中會(huì)存在某些干擾因素，比如術(shù)中患者變換體位或軟組織遮擋等，導(dǎo)致實(shí)際截骨平面與術(shù)前影像測(cè)量的截骨平面存在一定誤差[24]。而MR技術(shù)可以將術(shù)前計(jì)劃好的截骨長度通過全息三維可視化圖像投射到患者真實(shí)解剖位置并完全融合，術(shù)者可全面地觀察局部毗鄰的神經(jīng)、血管等重要解剖結(jié)構(gòu)的三維空間關(guān)系，對(duì)手術(shù)區(qū)解剖的認(rèn)識(shí)從傳統(tǒng)的二維圖像過渡到三維立體全息影像中，方便制定最佳手術(shù)方案[25-26]；Jiang 等[27]在混合現(xiàn)實(shí)模擬手術(shù)室中，在3D打印模型基礎(chǔ)上對(duì)基于MR技術(shù)的血管定位系統(tǒng)的定位精度進(jìn)行測(cè)試，證明MR技術(shù)可有效幫助外科醫(yī)生完成術(shù)前規(guī)劃。根據(jù)醫(yī)療投訴數(shù)據(jù)，大多數(shù)醫(yī)患糾紛是由于溝通不充分引起的，而通過MR模型，患者及其家屬可以全方位地看到病變情況，對(duì)手術(shù)方案和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)能夠有更深入的了解；Wu等[28]通過混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)向患者及家屬全方位展示具體頸椎骨折的位置與形態(tài)，使患者對(duì)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和手術(shù)方案的細(xì)節(jié)有了更深入的了解，使醫(yī)患溝通變得順暢。術(shù)中在MR技術(shù)導(dǎo)航下識(shí)別解剖定位，用不同顏色對(duì)骨骼、腫瘤組織以及腫瘤周圍解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，從而更加準(zhǔn)確、直觀地識(shí)別術(shù)野、辨識(shí)腫瘤邊界；Lei等[29]在MR技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)指導(dǎo)下成功完成1例復(fù)雜全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，將配準(zhǔn)后的虛擬圖像與人體相結(jié)合，可以實(shí)時(shí)觀察重要解剖結(jié)構(gòu)的位置，避免損傷重要血管神經(jīng)的損傷，提高手術(shù)的安全性。本研究應(yīng)用MR技術(shù)輔助腫瘤型人工假體置換手術(shù)，混合現(xiàn)實(shí)組在術(shù)中失血量、術(shù)后引流量、患者滿意度及術(shù)后3個(gè)月MSTS評(píng)分方面優(yōu)于對(duì)照組；在手術(shù)時(shí)間上與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，MR技術(shù)在醫(yī)學(xué)可視化中應(yīng)用可以方便醫(yī)師多角度觀察與分析，避免因視野不良而導(dǎo)致副損傷，能夠有效減少腫瘤型假體置換手術(shù)的失血量及術(shù)后引流量，在一定程度上減少手術(shù)的創(chuàng)傷、加速術(shù)后康復(fù)。術(shù)后將腫瘤標(biāo)本與MR模型進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估骨腫瘤實(shí)際切除范圍是否符合術(shù)前設(shè)計(jì)方案預(yù)期，并且在指導(dǎo)惡性腫瘤患者術(shù)后是否需要輔助放療或化療的選擇上有一定指導(dǎo)意義，也能夠使醫(yī)生與患者之間更好地交流，提高患者滿意度，有效避免醫(yī)患潛在矛盾的發(fā)生。

本研究的局限之處在于骨腫瘤發(fā)病率較低，需行腫瘤型假體置換手術(shù)量較小，導(dǎo)致本研究樣本量較小，可能導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)學(xué)分析有一定誤差；術(shù)中失血量的記錄難以精確，部分隱性失血可能無法準(zhǔn)確計(jì)算，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生小幅度影響。