李興鑫 陳施展 婁延舉 敖江鵬 汪丙昂

摘要：目的：分析人工智能三維術前規(guī)劃在全髖關節(jié)置換術中的應用價值。方法：選取我科2019年6月-2021年6月股骨頭壞死患者90例作為研究對象，所有患者均行全髖關節(jié)置換術，在手術前，采用隨機數(shù)字表法將患者隨機分為兩組，即對照組（n=45）和觀察組（n=45），對照組實施膠片模板測量方法進行術前規(guī)劃，觀察組實施人工智能三維術前規(guī)劃。兩組患者性別、年齡、手術部位以及股骨頭壞死國際（ARCO）等一般資料比較，差異不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。比較兩組患者在手術中實際應用假體型號與術前規(guī)劃假體型號符合情況、術前/術后雙側聯(lián)合偏心距差值、雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差、手術時間以及術中出血量。結果：觀察組患者的髖臼側以及股骨側的符合率顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05）。兩組患者在手術前雙側股骨偏心距及聯(lián)合偏心距、雙下肢長度差值比較無差異（P＞0.05）；術后，觀察組雙側聯(lián)合偏心距差值明顯小于對照組（P＜0.05）；雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差值比較無差異（P＞0.05）。觀察組患者手術時間以及術中出血量均低于對照組（P＜0.05）。結論：在行全髖關節(jié)置換術患者手術前應用人工智能三維術前規(guī)劃可有效提高手術中應用假體型號的準確率，縮短了患者手術時間以及術中出血量，具有較好的臨床應用價值。

關鍵詞：人工智能三維術；全髖關節(jié)置換術；應用價值

一、引言

在終末期髖關節(jié)疾病中最常見的治療方法為全髖關節(jié)置換術（total hip arthroplasty，THA）[1]。然而，該手術對假體放置的位置以及假體的合適程度要求相對較高，對患者的手術質(zhì)量以及效果也具有重要的意義。手術假體的角度、大小以及位置不正確均會增加患者術后并發(fā)癥的發(fā)生率。目前，THA術前的假體尚不能得到準確規(guī)劃，大多數(shù)操作人員在操作過程中依賴于視覺對假體位置的判斷；然而，若在手術過程中受患者體位的變換以及操作者經(jīng)驗的不足，該判斷方法容易產(chǎn)生明顯的漏洞，誘發(fā)不良后果[2]。準確的術前計劃一直是THA領域的研究熱點。過去，術前二維模板測量是在X線平片上進行，以預測手術期間所需假體的型號和尺寸。近年來，技術人員在該技術上有了新的突破，人工智能三維術前規(guī)劃以較高的優(yōu)勢受到了廣大學者的一致好評[3]。為了更好地分析人工智能三維術前規(guī)劃在THA中的應用價值，本研究選取本院90例骨頭壞死的患者作為研究對象，對其采取人工智能輔助THA進行治療，分析人工智能三維術前規(guī)劃在THA中的應用價值。

二、資料與方法

（一）一般資料

選取我科2019年6月－2021年6月股骨頭壞死患者90例作為研究對象，所有患者均行THA，在手術前，將90例患者采用隨機數(shù)字表法分為對照組（n=45）和觀察組（n=45），對照組實施膠片模板測量方法進行術前規(guī)劃，觀察組實施人工智能三維術前規(guī)劃。納入標準：①單側股骨頭壞死；②初次行THA；③年齡大于18歲，可承擔相應的法律責任；④使用生物臼杯及生物柄（施樂輝公司，美國）；⑤臨床資料完整，且具有較好的配合能力；⑥未合并腫瘤等疾??；⑦未存在病理性骨折。排除標準：①患者術前規(guī)劃后未行手術；②未行THA手術治療；③術前影像資料不符合行術前規(guī)劃的相關標準；④術前髖關節(jié)或身體其他部位存在活動性感染病灶；⑤存在重度骨質(zhì)疏松患者；⑥存在凝血功能異常及循環(huán)血液系統(tǒng)疾病。本研究經(jīng)過本院醫(yī)學倫理委員會批準同意，符合《赫爾辛基宣言》要求，所有研究對象均知情同意，比較兩組患者一般資料，差異不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

（二）方法

1.術前規(guī)劃

（1）對照組

實施膠片模板測量方法。在患者手術前對患者骨盆正位側進行X線檢查，按照X線相關要求：①協(xié)助患者取仰臥位，囑患者雙腿伸直，兩足內(nèi)旋，腳尖朝前；②確認X線拍攝的范圍，主要包括股骨近端、恥骨、髖關節(jié)、坐骨及髂骨；③確認患者股骨頸是否存在投影變形；④拍攝后確定髖關節(jié)各骨骼紋理清晰銳利，坐骨棘清晰可見，操作結束后采用傳統(tǒng)膠片模板測量方法規(guī)劃檢查報告的膠片。

（2）觀察組

實施人工智能三維術前規(guī)劃。在患者手術前對患者骨盆進行CT檢查，CT檢查檢查要求：①協(xié)助患者取仰臥位；②確認掃描范圍；髂前上棘至股骨小轉子下10CM；③確認層厚：0.8mm。將掃描所獲得的DICOM數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)軟件中，形成三維術前規(guī)劃。在手術前臨床醫(yī)生可根據(jù)自身經(jīng)驗對三維規(guī)劃進行適量微調(diào)。

2.手術方法

兩組患者行側臥位，在對患者進行全麻，對患肢進行常規(guī)消毒鋪單后，將股骨頸完全暴露于手術區(qū)域，并根據(jù)術前技術截骨高度及方向對股骨頸進行截骨，約截骨1.5cm，隨后取出壞死股骨頭，徹底暴露髖臼，并將手術中看到的髖臼形狀與三維規(guī)劃中的髖臼模型進行比較，使用假體薄膜模板進行二維模板測量，為患者選擇合適的患者的髖臼和股骨柄，選擇合適的型號，完成銼磨，銼壓配合；術前將股骨髓腔擴孔至計劃的股骨假體模型，選擇合適的模型進行安裝，復位后測量雙下肢長度及髖關節(jié)穩(wěn)定性，沖洗后縫合；必須確保兩組患者的手術由同一組醫(yī)生完成。

3.觀察指標

（1）假體型號與術前規(guī)劃假體型號符合情況：完全匹配：術中假體模型與術前計劃假體模型完全吻合；一般匹配：與術前規(guī)劃假體型號相差±1號；不匹配：術中規(guī)劃假體型號與術前規(guī)劃假體型號相差±2號。

（2）偏心距差值、雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差：分別在兩組患者手術前以及手術后立即拍攝骨盆正位X線片，測量假體角度。股骨假體所在位置的以Nakata確定，若假體處于3°內(nèi)翻和3°外翻區(qū)間，提示假體為中心固定狀態(tài)。髖臼假體位置根據(jù)Pradhan方式確定。若外展角為30°～50°，前傾角為5°～25°時，提示髖臼假體處于為安全范圍。

（3）手術時間以及術中出血量：在患者進入手術室時計為開始，在患者手術結束后為結束，比較兩組患者手術時間以及術中出血量。

4.統(tǒng)計學方法

采用SPSS25.0統(tǒng)計軟件進行分析。計量資料以均數(shù)±標準差表示，年齡、雙側股骨偏心距差值、雙側聯(lián)合偏心距差值、雙下肢長度差值、手術時間、術中出血量比較采用獨立樣本 t 檢驗；性別、手術部位、國際股骨頭壞死（ARCO）分期、假體型號與術前規(guī)劃假體型號符合情況比較采用 χ2 檢驗。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

三、結果

（一）兩組患者假體型號與術前規(guī)劃假體型號符合情況比較

觀察組患者的髖臼側以及股骨側的符合率顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05）。見表2。

（二）兩組患者手術前與手術后雙側聯(lián)合偏心距差值、雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差值比較

術前，兩組患者雙側聯(lián)合偏心距、雙側股骨偏心距及雙下肢長度差值比較無差異（P＞0.05）；術后，雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差值比較無差異（P＞0.05），但觀察組雙側聯(lián)合偏心距差值小于對照組（P＜0.05）。見表3。

（三）兩組患者手術時間以及術中出血量比較

觀察組患者手術時間（287.72±22.64）min以及術中出血量（503.67±82.76）ml均低于對照組（327.46±34.77）min、（705.12±81.94）ml（P＜0.05）。見表4。

四、討論

以往我國人工智能輔助THA規(guī)劃主要以采用二維膠片或軟件干預為主，由于放大不準確、視角不同、操作復雜煩瑣、假體型號與類型不完整，術前規(guī)劃缺乏準確度，導致THA術后并發(fā)癥發(fā)生率較高，嚴重影響患者預后以及THA的治療效果[4]。近年來隨著醫(yī)學技術不斷的發(fā)展和完善，三維規(guī)劃系統(tǒng)軟件的出現(xiàn)，極大地提高了THA置換術的手術效果。其通過在手術前采用CT掃描的術前規(guī)劃具有較高的穩(wěn)定性，有效避免了使用二維軟件以及傳統(tǒng)膠片所帶來的誤差，并有效降低了術中假體周圍骨折并發(fā)癥發(fā)生的可能性。以往在臨床中應用二維軟件對患者術前規(guī)劃上大約需要耗時24分鐘，而隨著技術的提高，三維規(guī)劃系統(tǒng)軟件對患者術前規(guī)劃上只需要耗時5分鐘左右，有效減少了術前計劃時間[5]。

本次研究結果顯示，通過對比兩組患者采用膠片模板測量法以及人工智能三維術前規(guī)劃，研究結果顯示：觀察組患者的髖臼側以及股骨側的符合率顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05）；提示：將人工智能三維術前規(guī)劃應用于股骨頭壞死患者的髖臼側以及股骨側的符合率相對較高。另外，本研究結果還顯示，術后，觀察組雙側聯(lián)合偏心距差值明顯小于對照組（P＜0.05）；雙側股骨偏心距差值及雙下肢長度差值比較差異不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。導致該結果都出現(xiàn)可能與本次納入樣本量過少，部分患者入組以及治療時間相對較短有關，此外本研究對患者手術后的功能指標沒有進一步進行分析與評價，因此該部分結果還有待進一步研究證實。本研究結果顯示觀察組患者手術時間以及術中出血量均少于對照組（P＜0.05），該研究結果與文獻[6]研究結果相似，提示對股骨頭壞死的患者手術前實施人工智能三維術前規(guī)劃，可有效縮短患者手術時間，并減少手術過程中出血量。

綜上所述，在THA術前應用人工智能三維術前規(guī)劃，可有效提高手術中應用假體型號的準確率，縮短了患者手術時間以及術中出血量，具有較好的臨床應用價值。

作者單位：李興鑫? ?陳施展? ?婁延舉? ?敖江鵬? ?汪丙昂? ? 西部戰(zhàn)區(qū)空軍醫(yī)院

參? 考? 文? 獻

[1]夏天衛(wèi)，劉星宇，劉金柱，等. 人工智能術前規(guī)劃系統(tǒng)輔助人工全髖關節(jié)置換術治療成人Crowe Ⅳ型先天性髖關節(jié)發(fā)育不良的療效研究[J]. 中國修復重建外科雜志，2021，35（10）：1265-1272.

[2]吳東，柴偉，劉星宇，等. 人工智能全髖關節(jié)置換術髖臼杯放置算法的實驗研究[J]. 中華骨科雜志， 2021，41（3）：176-185.

[3]王樹，上官文松，張文文，等. 基于錐形束CT數(shù)據(jù)的下頜角截骨前后下頜骨形態(tài)變化的三維測量分析[J]. 中華醫(yī)學美學美容雜志，2021，27（6）：499-504.

[4]魏強，徐耀增，朱鋒，等. 基于三維數(shù)據(jù)的術前計劃指導全髖關節(jié)置換術髖臼假體植入的準確性分析[J]. 中華骨與關節(jié)外科雜志，2017，10（5）：372-376.

[5]徐征宇，杜俊煒，姜瑤，等. 三維數(shù)字規(guī)劃和二維膠片模板測量輔助全髖關節(jié)置換的效果比較[J]. 生物骨科材料與臨床研究，2021，18（2）：17-22.

[6]吳東，劉星宇，張逸凌，等. 人工智能輔助全髖關節(jié)置換術三維規(guī)劃系統(tǒng)的研發(fā)及臨床應用研究[J]. 中國修復重建外科雜志，2020，34（9）：1077-1084.