計(jì)算機(jī)輔助個(gè)體化導(dǎo)航模板在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的研究

羅春強(qiáng)，邱衛(wèi)華，王紅艷，李 奇，林荔軍，莫捷華，梁桂泉，陳 霞 (.廣東省增城市新塘醫(yī)院骨科，廣東 廣州 5340;.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院骨科，廣東 廣州 5080)

當(dāng)前我國(guó)的骨關(guān)節(jié)炎患者已經(jīng)有1 億之多，關(guān)節(jié)炎發(fā)病率隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，在60 歲以上的人群中患有此病的比例高達(dá)75%，這將會(huì)導(dǎo)致慢性致殘，可被稱(chēng)為“不死的癌癥”［1］。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total Knee Arthroplasty，TKA)近幾年發(fā)展迅速，是治療某些終末期膝關(guān)節(jié)疾病或畸形的有效手術(shù)，其在短時(shí)間內(nèi)有效緩解患者疼痛，矯正關(guān)節(jié)畸形，但術(shù)后發(fā)生感染及疼痛往往給患者帶來(lái)生理及心理的負(fù)面體驗(yàn)［2－3］。給患者身心造成很大的痛苦，同時(shí)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響疾病治療以及預(yù)后［4］。隨著計(jì)算機(jī)導(dǎo)航TKA 技術(shù)的不斷發(fā)展，股骨假體的安裝位置更加精確化［5－6］，尤其是計(jì)算機(jī)導(dǎo)航TKA 的成熟，提供了膝關(guān)節(jié)假體旋轉(zhuǎn)力線的精確度［7］。2006 年4 月在新加坡召幵的亞太地區(qū)膝關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)研討會(huì)上經(jīng)過(guò)到會(huì)醫(yī)生調(diào)查顯示，有20%多的醫(yī)生經(jīng)采用了導(dǎo)航技術(shù)做TKA。我國(guó)的計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)在脊柱外科、關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷骨科中的應(yīng)用也見(jiàn)諸報(bào)道［8－10］。筆者設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單有效的個(gè)體化導(dǎo)航模板進(jìn)行膝關(guān)節(jié)置換的軸線定位，可以明顯改善術(shù)后下肢力線，更加精確的截骨，精準(zhǔn)的假體位置植入，減少并發(fā)癥，從而提高術(shù)中截骨的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料:選擇2009 年2 月～2014 年2 月期間在我院及珠江醫(yī)院骨科擬實(shí)施TKA 的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(OA)(術(shù)前均明確診斷)患者106 例。納入標(biāo)準(zhǔn):①膝關(guān)節(jié)原發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎;②無(wú)嚴(yán)重膝內(nèi)、外翻畸形和屈曲、攣縮畸形;③既往無(wú)膝關(guān)節(jié)手術(shù)史;④髕骨無(wú)半脫位和脫位;⑤髕骨無(wú)明顯退變，關(guān)節(jié)活動(dòng)無(wú)異常，家族中無(wú)免疫性關(guān)節(jié)炎或其他相關(guān)病史。排除標(biāo)準(zhǔn):①畸形大于30°，有大量的骨丟失;②既往曾行骨切除手術(shù)和(或)幵放性膝關(guān)節(jié)手術(shù);③過(guò)度肥胖，有頸動(dòng)脈狹窄病史，有房顫病史，畸形、腫瘤等病變;④其他炎性反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎。其中男64例，女42 例，年齡61 ～82 歲，平均(68.3±7.8)歲;身高152.6 ～176.4 cm，平均(162.47±5.63)cm;體重49 ～82 kg，平均(64.71±7.85)kg;體重指數(shù)(Body MassIndex，BMI，BMI=體質(zhì)量/身高平方)(23.26±2.43)kg/m2;所有患者均告知手術(shù)治療方案，并全部表示同意，并簽署知情同意書(shū)，經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)同意并啟動(dòng)緊急治療預(yù)案，避免意外事故發(fā)生。將所有患者按照數(shù)字表法隨機(jī)分為導(dǎo)航組與傳統(tǒng)組，每組53 例，兩組患者的年齡、性別、文化程度、體重、身高、BMI 等方面相比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)備及儀器:所有患者均采用美國(guó)強(qiáng)生公司的PFC 后方穩(wěn)定型人工膝關(guān)節(jié)假體(Press－FitCondylar－PS);美國(guó)史塞克公司導(dǎo)航系統(tǒng)(Navigation System II －Cart REF7700－100－000);美國(guó)強(qiáng)生公司(pfc sigmainstruments);美國(guó)史塞克公司Navigation System(Knee Instruments Tray)。

1.2.2 術(shù)前準(zhǔn)備:所有入選患者入院后均行常規(guī)實(shí)驗(yàn)室檢查及入院宣教，對(duì)合并高血壓、糖尿病或呼吸系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)以及心肺功能較差的患者及時(shí)請(qǐng)相關(guān)科室以及麻醉科、ICU 進(jìn)行全院會(huì)診，積極處理相關(guān)疾病，使其術(shù)前達(dá)到可以耐受手術(shù)及麻醉的要求。所有患者手術(shù)均采用全身吸入性麻醉。術(shù)前半小時(shí)常規(guī)靜脈滴注抗生素。手術(shù)由同一位有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別釆用導(dǎo)航模板法和傳統(tǒng)方法對(duì)兩組臨床患者進(jìn)行TKA操作。術(shù)前常規(guī)消毒鋪巾，并用無(wú)菌記號(hào)筆標(biāo)記膝正中切口，方便縫合對(duì)位。

1.2.3 計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航手術(shù):麻醉生效后，患者取仰臥位，患肢患膝常規(guī)消毒鋪巾，取膝關(guān)節(jié)正中入路，長(zhǎng)約23 cm，依次切幵皮膚、皮下組織，髕旁?xún)?nèi)側(cè)入路進(jìn)關(guān)節(jié)，切除增生的骨贅和半月板，充分暴露胚骨平臺(tái)，松解后內(nèi)關(guān)節(jié)囊后，分別在股骨及腔骨安裝導(dǎo)航示蹤器，打開(kāi)導(dǎo)航裝置后分別進(jìn)行注冊(cè):①患肢機(jī)械軸線的注冊(cè):通過(guò)對(duì)髓關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心、膝關(guān)節(jié)中心和躁關(guān)節(jié)中心點(diǎn)的確認(rèn)可以確定下肢機(jī)械軸線。②導(dǎo)航手術(shù)中需要的解剖點(diǎn)注冊(cè):其中包括股骨遠(yuǎn)端前方皮質(zhì)、股骨內(nèi)上髁、股骨外上髁(在行股骨遠(yuǎn)端截骨后可再次注冊(cè))、股骨髁中點(diǎn)、股骨內(nèi)外髁關(guān)節(jié)面、股骨滑車(chē)中軸線、股骨髁間脊中點(diǎn)、腔骨內(nèi)外側(cè)平臺(tái)關(guān)節(jié)面、胚骨前后線。系統(tǒng)初始化調(diào)整，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析:在對(duì)所需解剖點(diǎn)進(jìn)行注冊(cè)后，導(dǎo)航系統(tǒng)可以對(duì)膝關(guān)節(jié)初始運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行評(píng)估。術(shù)者可以在進(jìn)一步手術(shù)前對(duì)系統(tǒng)給出的參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。之后導(dǎo)航監(jiān)測(cè)下依次進(jìn)行腔骨平臺(tái)及股骨遠(yuǎn)端截骨，完成股骨截骨后，植入和平臺(tái)試模及襯墊試模，復(fù)位，導(dǎo)航檢測(cè)膝關(guān)節(jié)完全伸直，伸直屈曲過(guò)程中，確定膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻度數(shù)，伸膝標(biāo)出胚骨平臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心，取出試模，完成余下操作。上止血帶，沖凈骨床，以進(jìn)口抗生素骨水安裝平臺(tái)及假體，安裝襯墊，復(fù)位后，清除多余骨水泥，待骨水泥固化，松止血帶，徹底止血取下導(dǎo)航裝置，屈伸膝關(guān)節(jié)試髕骨軌跡，沖洗傷口后，留置引流管，屈膝位縫合傷口。

1.2.4 傳統(tǒng)手術(shù):麻醉生效后，患者取仰臥位，患肢患膝常規(guī)消毒鋪巾，取膝前正中入路，長(zhǎng)約12 cm，依次切開(kāi)皮膚、皮下組織，髕旁?xún)?nèi)側(cè)入路進(jìn)入關(guān)節(jié)，屈膝外翻髕骨，充分暴露腔骨平臺(tái)并做后內(nèi)軟組織松解，切除前后交叉韌帶、半月板，切去骨贅，髓外定位行腔骨平臺(tái)截骨，3°后傾，無(wú)內(nèi)外翻，截骨厚度10 mm，髓內(nèi)定位行股骨遠(yuǎn)端截骨，6°外翻，截骨厚度10 mm，選擇同型號(hào)切模完成股骨截骨，選擇相同型號(hào)和平臺(tái)試模、襯墊安裝，試關(guān)節(jié)活動(dòng)度，可完全伸直，力線糾正，被動(dòng)屈曲達(dá)135°左右。屈伸膝試髕骨軌跡，0°和90°位內(nèi)外側(cè)韌帶平衡，對(duì)應(yīng)型號(hào)器械完成余下操作，上止血帶，沖凈骨床，用進(jìn)口抗生素骨水泥固定假體，伸直位加壓，待骨水泥固化，余下操作同導(dǎo)航手術(shù)。

1.2.5 術(shù)后處理:術(shù)后預(yù)防性使用抗生素3 ～5 d，常規(guī)口服利伐沙班預(yù)防血栓治療。抬高患肢，手術(shù)當(dāng)天麻醉清醒后，即指導(dǎo)主動(dòng)足碟關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)及股四頭肌靜力性等長(zhǎng)收縮、主動(dòng)直腿抬高訓(xùn)練，同時(shí)行足底粟治療，預(yù)防下肢深靜脈血栓(DVT)，以上訓(xùn)練均由康復(fù)科醫(yī)師指導(dǎo)進(jìn)行。術(shù)后48 h 拔除引流管，末端留送細(xì)菌培養(yǎng);復(fù)查患肢正側(cè)位X 線片及雙下肢深靜脈血管超聲。術(shù)后第3 天在習(xí)步架輔助下進(jìn)行負(fù)重行走康復(fù)訓(xùn)練。術(shù)后根據(jù)情況，肌內(nèi)注射特耐或口服西樂(lè)德鎮(zhèn)痛。必要時(shí)，給予肌內(nèi)注射或靜脈推注阿片類(lèi)鎮(zhèn)痛藥物。常規(guī)術(shù)后14 d 拆線、出院。出院標(biāo)準(zhǔn):患膝關(guān)節(jié)主動(dòng)屈曲達(dá)90°以上，伸直小于10°，扶拐或獨(dú)立行走30 min 以上，手術(shù)傷口干燥、體溫恢復(fù)正常。

1.3 療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):術(shù)后隨訪12 個(gè)月，采用美國(guó)(American knee society score，KSS)評(píng)分系統(tǒng)［11］進(jìn)行膝關(guān)節(jié)評(píng)分:該標(biāo)準(zhǔn)包括膝關(guān)節(jié)評(píng)分和膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分各100 分;疼痛30 分，功能22分，活動(dòng)范圍18 分，肌力10 分，穩(wěn)定性10 分，屈曲畸形10 分。采用Feller 等［12］評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行髕骨評(píng)分，包括膝前痛分?jǐn)?shù)15分、爬樓梯和從坐位站立10 分、股四頭肌肌力5 分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:采用SPSS17.0 軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用t 檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者失血量與膝關(guān)節(jié)KSS 評(píng)分的比較:導(dǎo)航組的失血量明顯少于傳統(tǒng)組(P ＜0.05)，兩組術(shù)后膝關(guān)節(jié)KSS 評(píng)分均較術(shù)前改善(均P ＜0.05)，兩組手術(shù)前后KSS 評(píng)分差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＞0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩組患者失血量與膝關(guān)節(jié)KSS 評(píng)分的比較

2.2 兩組患者膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分的比較:兩組膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分均較術(shù)前提高(均P ＜0.05)，術(shù)后1 年兩組膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＞0.05)，見(jiàn)表2。

表2 兩組患者膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分的比較分)

表2 兩組患者膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分的比較分)

注:術(shù)后與同組術(shù)前比較，①P ＜0.05

組別 例數(shù) 術(shù)前 術(shù)后導(dǎo)航組 53 43.67±9.36 85.36±8.78①傳統(tǒng)組 53 42.73±8.82 86.89±9.63①

2.3 兩組患者Feller 髕骨評(píng)分的比較:兩組術(shù)后1 年Feller 髕骨評(píng)分均較術(shù)前改善(均P ＜0.05)，術(shù)后兩組Feller 髕骨評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05)，見(jiàn)表3。

2.4 兩組術(shù)后并發(fā)癥的比較:本組隨訪所有患者中未發(fā)現(xiàn)術(shù)后髕骨骨折、髕骨彈響、假體松動(dòng)、假體周?chē)钦鄣?。?dǎo)航組下肢深靜脈血栓11 例，占20.75%(11/53)、手術(shù)切口皮下脂肪液化1 例，占1.89%(1/53);傳統(tǒng)組感染1 例，占1.89%(1/53)、下肢深靜脈血栓19 例，占35.85%(19/53)、假體周?chē)钦?例，占1.89%(1/53)、由于閉合性外傷致髕骨脫位1 例，占1.89%(1/53)。兩組術(shù)后并發(fā)癥相比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

表3 兩組患者Feller 髕骨評(píng)分的比較，分)

表3 兩組患者Feller 髕骨評(píng)分的比較，分)

注:術(shù)后與同組術(shù)前比較，①P ＜0.05

組別 例數(shù) 術(shù)前 術(shù)后導(dǎo)航組 53 17.57±4.54 24.81±5.38①②傳統(tǒng)組 53 17.55±4.68 23.79±4.76①

3 討論

隨著社會(huì)老齡化的進(jìn)展，OA 己經(jīng)成為人類(lèi)常見(jiàn)的骨關(guān)節(jié)疾病，特別是膝關(guān)節(jié)OA 病變己經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視。TKA 能夠恢復(fù)膝關(guān)節(jié)生理力線、解除膝關(guān)節(jié)疼痛、恢復(fù)膝關(guān)節(jié)正常的功能，是治療終末期膝關(guān)節(jié)OA 的有效方法［13－14］。傳統(tǒng)的骨科手術(shù)時(shí)，術(shù)前X 線、CT、MRI 等影像資料是以固定膠片的形式在遠(yuǎn)離術(shù)者的觀片燈表面顯示，手術(shù)工具與組織解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系需要醫(yī)生通過(guò)想象實(shí)現(xiàn)。上世紀(jì)90 年代初，人們即意識(shí)到，可以利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)在外科操作中使用數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像資料。數(shù)字化的信息具有高度的準(zhǔn)確性和良好的安全性［15］。1992 年，Dr.Kevin Foley(University of Tennessee)幵始了導(dǎo)航系統(tǒng)在脊柱外科和骨科的應(yīng)用。醫(yī)生通過(guò)導(dǎo)航顯示屏，從三維各個(gè)角度觀察病灶和周?chē)M織，判斷當(dāng)前的手術(shù)路徑，在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確切除病灶，大大減少患者的失血量與手術(shù)創(chuàng)傷。近年來(lái)，已逐步形成計(jì)算機(jī)輔助矯形外科(computerassisted orthopedics surgery，CAOS)，使骨科手術(shù)朝著微創(chuàng)、迅速、安全、準(zhǔn)確的方向邁進(jìn)。此技術(shù)亦稱(chēng)計(jì)算機(jī)手術(shù)導(dǎo)航，有對(duì)手術(shù)精確化、標(biāo)準(zhǔn)化控制的優(yōu)勢(shì)。計(jì)算機(jī)輔助人工膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)系統(tǒng)旨在以其特有的精確度，解決手術(shù)醫(yī)生困惑已久的難題，達(dá)到理想的手術(shù)效果［16－19］。

個(gè)體化導(dǎo)航模板，如同傻瓜相機(jī)，只要術(shù)者術(shù)中進(jìn)行緊密貼合骨豁解剖，就能準(zhǔn)確定位相關(guān)軸線和截骨厚度，克服了年輕醫(yī)生在定位下肢機(jī)械軸和外旋軸時(shí)茫然不適，縮短了年輕醫(yī)生的進(jìn)行膝關(guān)節(jié)置換的學(xué)習(xí)時(shí)間，這也大大縮短了手術(shù)的操作時(shí)間，這在一定程度上也減少了因手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)造成術(shù)中失血量增加風(fēng)險(xiǎn)。而計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助人工全膝關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)的出現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)術(shù)式，可以明顯改善術(shù)后下肢力線，更加精確的截骨，精準(zhǔn)的假體位置植入，減少關(guān)節(jié)并發(fā)癥，這是以往傳統(tǒng)手術(shù)所無(wú)法比擬的［20］。導(dǎo)航手術(shù)還能明顯降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，血栓形成率明顯降低，中遠(yuǎn)期效果更好。

總之，計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航與傳統(tǒng)TKA 手術(shù)相比較，假體植入更準(zhǔn)確，下肢力線更佳，能明顯減輕患者術(shù)后疼痛和改善功能，早期療效滿意。計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航能夠?yàn)門(mén)KA 股骨頭假體精確定位、定向提供一種新的方法和有效的輔助手段。

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