三维医学影像处理系统在胫骨平台粉碎性骨折术前设计中的应用论文

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　　【摘要】目的 浅析胫骨平台粉碎性骨折术前设计中应用三维医学影像处理系统的临床价值，以期为日后临床制定手术方案提供参 考。方法回顾性分析中国人民解放军联勤保障部队第九二三医院2021 年7月至2022 年7月收治的42 例胫骨平台粉碎性骨折患者的临床资料， 根据手术治疗模式的不同分为对照组（21例）和研究组（21例）。对照组行常规影像学检查评估规划后进行手术治疗，研究组在对照组基础上通过三维医学影像处理系统评估规划后进行手术治疗，两组患者术后均随访12 个月。比较两组患者手术相关指标，术后6、12 个月的膝关节恢复情况，以及并发症发生情况。结果 研究组患者手术时间、骨折愈合时间较对照组缩短，术中X线透视次数、术中失血量较对照组减少；术后 12 个月，研究组美国特种外科医院（HSS）膝关节评分及两组Rasmussen放射学评分较术后6 个月均 提高，且研究组患者术后6、12 个月HSS膝关节评分、Rasmussen放射学评分均高于对照组（均P<0.05 ）；研究组患者并发症总发生率低于对照组，但差异无统计学意义（P>0.05）。结论 将三维医学影像处理系统应用于胫骨平台粉碎性骨折患者的术前检查和设计中，可缩短手术时间，减少术中X线透视次数和出血量，加快骨折愈合速度，促进患者膝关节功能恢复，且术后并发症较少，手术安全性更高。

　　【关键词】术前手术设计; 膝关节功能; 胫骨平台粉碎性骨折; 三维医学影像处理系统

　　胫骨平台粉碎性骨折是由于高能量损伤（如交通伤、高处坠落伤）所致，患者膝关节功能会由此受到一定的负面影响。手术治疗是该病的主要治疗措施，其目的主要是解剖复位关节面，加强关节稳定性，从而恢复关节功能。胫骨平台粉碎性骨折由于骨折块有严重的压缩、翻转和移位，因此常伴有骨缺损和关节面塌陷，常规术前影像学检查无法为术中骨折复位和内置物的植入提供准确的参考数据，术中容易复位不良或植骨不充分，增加术后并发症发生风险 [1]。现如今，数字化辅助技术取得巨大进步，三维医学影像处理系统在临床上广泛应用，其可对数据进行自动配准融合与精准三维重建，完整显示骨折的形态及与神经束、血管的三维关系，全面测量分析并优化手术设计方案，为设计手术入路，避开重要血管、神经提供科学依据，并可对骨折的复位及内固定进行术前模拟，减少术中二次伤害，最大限度保护患者，提高手术的精准性和安全性 [2]。鉴于此，本文旨在探讨胫骨平台粉碎性骨折术前设计中使用三维医学影像处理系统，对患者手术相关指标、膝关节恢复情况和并发症发生情况的影响，为提升该疾病的治疗效果提供依据，现报道如下。

　　1资料与方法

　　1.1 一般资料 回顾性分析中国人民解放军联勤保障部队第九二三医院 2021 年 7 月至 2022 年 7 月收治的 42 例胫骨平台粉碎性骨折患者的临床资料，根据手术治疗方式的不同分为对照组和研究组。对照组（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；年龄 24~68 岁，平均（46.15±13.96）岁。研究组（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；年龄 24~65岁，平均（45.10±14.41）岁。两组患者一般资料经比较，差异无统 计学意义（P>0.05），有可比性。诊断标准：参照《胫骨平台骨折诊断与治疗的专家共识》[4]中胫骨平台粉碎性骨折的相关诊断标准。纳入标准：①符合上述诊断标准，并经影像学检查确诊；②年龄 >20岁，骨骼发育成熟；③闭合性复杂胫骨平台骨折；④新鲜骨折。排除标准：①病理性骨折；②开放性骨折；③依从性差；④合并其他系统严重疾病；⑤合并神经血管损伤。本研究经中国人民解放军联勤保障部队第九二三医院医学伦理委员会批准。

　　1.2 治疗方法 对照组患者行常规术前 CT检查后设计手术方案。研究组患者在对照组常规 CT检查（图1-A）的基础上，结合 Smart Vision Works3D医学影像处理系统模拟软件和骨科虚拟现实（VR）+ 增强现实（AR）系统进行术前评估和规划。将患者通过 CT平扫获得的 CT原始数据以DICOM格式导入 SmartVisionWorks模拟软件，进行以下操作：①利用 SmartVisionWorks数字化骨科技术重建复杂胫骨平台骨折的模型（图1-B）；②充分评估复杂胫骨平台骨折分型及损伤情况，分离观察骨折块模型（图1-C）；③利用 VR+AR 系统将传统影像以AR 形式输出，形成现实感极强的三维立体影像，模拟骨折复位，设计手术方案，预演手术操作。

　　两组患者均排除手术禁忌证，且均由同一组手术医师完成手术，均采用腰硬联合麻醉或全身麻醉。患者取仰卧位，常规消毒、铺巾。在膝关节外侧间隙作一条约 2cm 的纵向切口，切开骨筋膜，分离出骨膜外通道，按术前制定的手术方案复位骨折，取克氏针将分离的骨折块临时固定， 在移动式 C 形臂 X 射线机（南京普爱医疗设备股份有限公司，型号：PLX7500）下确认患处复位良好；选择合适的胫骨平台外侧钢板插入其中， 在移动式C 形臂X 射线机下确认位置无误后，在骨折近端和远端进行钻孔，将锁定螺钉拧入固定，对切口进行冲洗、引流、缝合和包扎处理。两组患者术后均随访 12 个月。

　　1.3 观察指标①手术相关指标。记录两组患者手术时间、术中 X线透视数次、术中失血量、骨折愈合时间。②膝关节恢复情况。膝关节功能：分别于术后 6、12 个月使用美国特种外科医院（HSS）膝关节评分 [5] 对两组患者膝关节功能进行评估，包含行走情况、上楼梯情况、功能缺陷，评分范围 0~100 分，分值与膝关节功能呈正相关。骨折复位与愈合效果：分别于术后 6、12 个月对两组患者进行 X 线检查，使用 Rasmussen 放射学评分 [6] 进行评估，包括髁部有无变宽、关节面有无塌陷、有无成角畸形 3个亚项，满分为 18 分，分值与骨折复位与愈合效果成正比。③并发症。记录两组患者术后出现的并发症，包含感染、膝关节粘连、膝关节内翻畸形等。

　　1.4 统计学方法 采用 SPSS23.0统计学软件分析数据，计数资料以 [ 例 (%)] 表示，采用χ2 检验；计量资料经 S-W 法检验证实符合正态分布，以 (x ±s) 表示，组间比较采用独立t 检验，手术前后比较采用配对t 检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。

　　2结果

　　2.1 两组患者手术相关指标比较 研究组患者手术时间、骨折愈合时间均较对照组缩短，术中 X线透视次数、术中失血量均较对照组减少，差异均有统计学意义（均P<0.05），见表1。

　　2.2 两组患者膝关节恢复情况比较术后12 个月，研究组 HSS膝关节评分及两组 Rasmussen放射学评分较术后6 个月均提高，且研究组患者术后 6、12 个月 HSS 膝关节评分、Rasmussen 放射学评分均高于对照组，差异均有统计学意义（均P<0.05），见表 2。

　　2.3 两组患者并发症发生情况比较研究组患者并发症总发生率低于对照组，但差异无统计学意义（P>0.05），见表 3。

　　3讨论

　　由于膝关节内部解剖构造的复杂性和特殊性，不同部位的股骨和胫骨在受力时接触的面积不同，膝关节的损伤位置和程度也会有显著的差异。胫骨平台粉碎性骨折手术治疗中，既要保证患者膝关节的生物力学性能，又要保证其关节面的解剖学复位良好。常规手术治疗借助 CT图像和 X 射线等术前检查结果进行手术，该方法易受照射角度、骨折块重叠等影响，使手术医师不能对患者病情和骨折形态进行全面的了解，从而导致手术过程中出现复位不良的情况，增加术后并发症发生风险，且影响患者恢复进度 [7]。

　　三维医学影像处理系统作为临床上新型诊疗技术，可直接将患者 CT 扫描数据导入到计算机软件中，将影像学数据转化成三维模型数据，帮助手术医师更加直观地了解骨折形态，对骨折的复位和内固定进行术前模拟和设计，以为患者制定个性化的手术方案，减少术后并发症发生风险，提高手术的精准性和安全性 [8]。本研究结果显示，研究组患者手术时间、骨折愈合时间均较对照组缩短，术中 X 线透视次数、术中失血量较对照组减少，提示术前应用三维医学影像处理系统设计手术方案可缩短手术时间，减少术中 X 线透视次数和出血量，加快骨折愈合速度。三维医学影像利用数字 3D 重建技术，可以在术前进行手术评估和设计，提高手术的效率和精确性，可有效缩短手术时间，减少术中 X 线透视次数和出血量 [9]。另外，三维医学影像处理系统能够利用重建的骨折三维模型作为基础，并结合 VR 和 AR 技术，呈现出与实际大小一致的模拟模型，手术医师可在该模型上进行手术演练，模拟骨折复位、预置钢板和螺钉等操作，从而提高复位的准确度，避免对骨膜和周围组织造成二次损伤，加快骨折愈合速度 [10]。

　　本研究结果显示， 研究组患者术后 6、12 个月HSS 膝关节评分、Rasmussen 放射学评分均高于对照组，提示术前设计中应用三维医学影像处理系统可促进患者膝关节功能恢复。该技术基于 CT图像对骨折进行三维建模，可以从各种角度对骨折块进行观察和测量，并通过软件实现骨折复位 [11]。与此同时，VR 技术可在术前立体展示三维重建模型的各个方面，并可对解剖学数据进行三维测量，还可对假体置入进行仿真，VR+AR 系统将传统影像以AR 形式输出，可生成更为客观、精准的数字化 3D 模型，术者能够对模型的解剖结构进行标记、染色，能有效提高手术治疗效果， 因此患者术后膝关节功能恢复情况更佳 [12]。常规术前影像学检查如 CT图像，不能为术中骨折复位和内置物的植入提供准确的参考数据，术中容易复位不良或植骨不充分，增加术后并发症发生风险 [13]。三维医学影像处理系统可为手术医师提供更为精确的手术方案，提高复位的准确性，避免伤及周围重要组织，减少手术差错，从而减少术后并发症 [14]。本研究结果显示，研究组患者并发症总发生率低于对照组，但经比较，差异无统计学意义，可能与样本量过少有关。

　　综上，将三维医学影像处理系统应用于胫骨平台粉碎性骨折患者的术前检查和设计中，可缩短手术时间，减少术中 X 线透视次数和出血量，加快骨折愈合速度，促进患者膝关节功能恢复，且术后并发症较少，安全性更高，值得临床推广应用。但是本研究也存在一些不足，如纳入的样本量较少，因此需要在今后的研究工作中进一步考察胫骨平台粉碎性骨折术前设计中应用三维医学影像处理系统的临床价值。

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