“E骨”-反肩置换术一站式术前规划系统

目的为提高反肩置换术术前规划的精准度和效率,本研究开发了“E骨”—反肩置换术一站式术前规划系统。方法利用nnU-net深度神经网络进行肩胛骨分割,获得精确的肩胛骨分割结果;结合骨密度、上下倾角和入钉长度3个关键因素自动定位基座,并计算出手术规划所需定量参数;结合关节盂形态和基座定位信息生成个性化导板;编写系统界面,将各部分功能模块化组装便于使用,提供交互操作与规划结果显示的功能。结果构建出“E骨”术前规划系统。本系统与Mimics系统相比,减少了规划过程中繁琐的手动调整,平均入钉长度规划结果长于Mimics系统,且规划时间缩短86%。本系统肩胛骨分割精度达到99.93%,较Mimics更高。结论本研究为反肩置换术提供了一套一站式的高效、精准的术前规划方案,具有广泛的临床应用前景。

AI可视化技术在复杂全髋关节置换术患者术前规划中的临床应用

目的探索AI可视化技术在复杂全髋关节置换术(THA)患者术前规划中的临床效果。方法选取2020年7月至2023年4月在黄石市中心医院行复杂THA的62例患者进行回顾性分析。根据THA不同术前规划方法分为两组,采用AI可视化技术进行术前规划的25例患者为试验组[男12例、女13例,年龄(67.00±11.34)岁],应用传统二维X线胶片行术前规划的37例患者为对照组[男18例、女19例,年龄(66.89±12.98)岁]。记录两组患者手术时间、术中出血量、术中X线透视次数、术后首次下地活动时间、术后双下肢长度差值,术前、术后3个月及术后1年Harris髋关节评分系统(HHS)评分、视觉模拟评分法(VAS)评分,术中实际髋臼及股骨侧使用假体大小型号与术前规划假体型号的符合率。统计学方法采用t检验、χ^(2)检验。结果试验组手术时间、术中出血量、术中X线透视次数、术后双下肢长度差值均优于对照组[(81.08±6.31)min比(102.35±8.14)min、(408.44±29.83)ml比(465.58±72.09)ml、(1.44±0.51)次比(2.24±0.64)次、(3.28±0.46)mm比(4.24±0.72)mm],差异均有统计学意义(t=11.01、3.75、5.25、5.90,均P<0.05)。试验组术后3个月、1年HHS评分均高于对照组,术后3个月、1年VAS评分均低于对照组,术后首次下地时间短于对照组,差异均有统计学意义(t=-7.38、-7.13、4.24、4.79、3.58,均P<0.05)。试验组术中实际使用髋臼侧及股骨侧假体大小型号符合率均高于对照组[88.00%(22/25)比56.76%(21/37)、92.00%(23/25)比54.05%(20/37)],差异均有统计学意义(χ^(2)=6.85、10.11,均P<0.05)。结论复杂THA术前按照AI可视化技术进行手术规划可提高髋关节髋臼侧及股骨侧假体型号吻合率,减少手术时间、术中出血量及透视次数,改善患者术后髋关节功能,缓解疼痛。

数字化术前规划技术在全髋关节置换术中的应用进展

电子计算机技术在医学领域的应用正推动医疗行业向数字化、智能化和个性化发展,而数字化医学的兴起更是推动了关节外科手术的革新。合理制定术前规划,提高手术技术,选择合适的假体型号,及时进行术后功能康复训练,是关节置换手术成功的基本要素。

CT三维重建技术辅助单孔胸腔镜肺段切除术术前规划的临床应用价值研究

目的 探讨将二维CT影像进行三维重建后辅助单孔胸腔镜肺段切除术术前规划的临床应用价值。方法 本研究采用回顾性分析的研究方法,纳入2021年6月—2023年6月在内蒙古自治区人民医院胸部肿瘤外科进行单孔胸腔镜手术治疗的肺部结节患者78例。按照术前是否进行胸部CT三维重建分为重建组40例和对照组38例。其中重建组先进行CT数据采集,再利用mimics软件对气管、血管、肺叶、肺结节进行三维重建,依据重建图像进行术前规划,术中按照重建图像进行精准切除。对照组依照术前CT扫描对结节定位,进行病灶切除。两组手术均由同一位高资历术者完成。记录两组患者结节大小、形态、位置、手术时长、术中出血量、术后住院时间、引流管拔管时间、总引流量、术后并发症及术后病理等指标,最后进行数据的统计与分析,对比两组的临床效果。结果 两组患者的基线资料、结节的大小、形态、位置比较,差异无统计学意义(P>0.05)。重建组手术时长和引流管拔管时间均明显短于对照组,术中出血量低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组术后住院时长、引流管拔管时间、术后病理比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组术后并发症发生率、术后半年随访并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 将二维CT图像进行三维重建,辅助单孔胸腔镜肺段切除术术前规划,定位准确、手术用时短、出血量少,术后住院时间短,可提高单孔胸腔镜下肺段切除术的效率,使临床医生在术前更加了解患者病情,手术更加安全,患者的愈后更好,利于肺结节的诊断和治疗,具有较大的临床应用价值。

三维重建及术前规划辅助全膝关节置换方法

目的探讨一种基于软件的三维重建技术及术前规划辅助全膝关节置换术的方法。方法选取2022年1月至2023年12月医院行单侧全膝关节置换术的膝骨关节炎患者50例,根据术前规划使用辅助技术不同,分为常规组和规划组,每组25例。常规组采用负重位下肢全长二维X线片进行术前规划,规划组术前基于下肢全长CT影像数据进行三维重建,并在三维重建图像的基础上进行术前规划。比较两组的手术时间、术中出血量、总住院时间及术后住院时间等。结果两组手术时间及术中出血量比较,差异有统计学意义(P<0.05)。两组总住院时间和术后住院时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论通过基于三维重建的术前规划可避免术中将不同型号的试模与患者骨骼进行多次比对、缩短手术时间、减少术中出血量,同时极大程度地减少青年医师对经验及熟练程度的依赖性、避免手术的盲目性,尤其更适合经验不足的青年医师。

AI三维术前规划用于全髋关节置换术中的效果研究

目的 研究分析全髋关节置换术中AI三维术前规划的应用效果。方法 选取2021年6月—2023年3月本院收治的股骨头坏死患者70例为研究对象,所有患者都采用全髋关节置换术治疗。按随机数字表法分为常规组和实验组,每组35例。常规组采取胶片模板测量做术前规划,实验组采取AI三维术前规划,对比分析两组患者的应用效果。结果 术前假体预测与手术所用假体符合率,实验组比常规组略高(P<0.05);术后,实验组患者髋臼杯假体植入精准性优于常规组(P<0.05);术后患者髋关节功能,实验组术后量表评分较常规组略高(P<0.05);术后实验组患者后遗症发生率与常规组相比发生率略低(P<0.05)。结论 全髋关节置换术实施前,采取AI三维术前规划,在提高假体型号符合率的同时,有助于患者术后髋关节功能恢复,管控后遗症发生率。

3D打印模型及术前规划辅助治疗Dupuytren骨折的有效性

目的:探讨3D打印模型及术前规划辅助治疗Dupuytren骨折的效果。方法:选取扬州友好医院收治的60例Dupuytren骨折患者当作研究对象,按照随机抽签法分为两组,各30例,常规组采用传统术式治疗,研究组采用3D打印模型及术前规划辅助治疗。比较两组术中出血量、手术时间、住院时间、术后2个月踝关节功能优良率、术前、术后2个月踝关节活动度、术后并发症发生率。结果:研究组手术时间、住院时间较常规组短,术中出血量较常规组少,差异有统计学意义(P<0.05);研究组踝关节功能优良率及伸、屈、旋前、旋后等踝关节活动度明显较常规组高,差异有统计学意义(P<0.05);两组神经血管受损、骨折不愈合、切口感染发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05),研究组内固定不稳发生率(0.00%)明显较常规组(20.00%)低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:3D打印模型及术前规划辅助治疗Dupuytren骨折,能缩短手术时间,减轻手术创伤,改善踝关节功能,提高内固定稳定性,利于术后康复。

弥散加权成像对骨盆恶性骨肿瘤的术前规划价值

目的 探讨弥散加权成像(DWI)在骨盆常见恶性骨肿瘤术前规划中的应用价值。方法 回顾性分析2014年12月—2021年10月收治的经病理证实的35例骨盆软骨肉瘤和骨肉瘤患者的临床、影像和病理学资料。13例骨肉瘤患者纳入骨肉瘤组,22例软骨肉瘤患者纳入软骨肉瘤组。通过配准CT与对应DWI图像,借助Medraw软件进行肿瘤边界勾画,形成骨盆肿瘤三维模型报告,辅助临床设计手术截骨距离方案。记录软骨肉瘤组和骨肉瘤组患者的磁共振成像(MRI)表观弥散系数(ADC)值、术后病理切缘结果及短期影像随访复发率情况。结果 35例患者中,26例累及髂骨,16例累及髋臼,8例髂骨单独受累,15例同时累及3个或以上部位。软骨肉瘤组的平均ADC值为(1.21±0.17),高于骨肉瘤组的(0.97±0.21),差异有统计学意义(P<0.000 1)。所有病例肿瘤切除骨边缘均为阴性,6个月内临床随访均无复发。结论 DWI对骨盆恶性骨肿瘤边界判断有一定帮助,基于DWI和ADC值的术前规划截骨范围有助于设计临床个性化手术方案。

数字化术前规划在腰椎重度退变椎弓根螺钉置入手术中的应用效果研究

目的探讨数字化术前规划在腰椎重度退变椎弓根螺钉置入手术中的应用效果。方法选择2018年5月至2020年5月在武汉中西医结合骨科医院接受腰椎椎弓根螺钉置入手术的患者47例,其中腰椎管狭窄症24例,退行性腰椎滑脱症23例。根据患者是否采用数字化术前规划将其分为观察组(采用数字化术前规划,22例)和对照组(未采用数字化术前规划,25例),均行经椎间孔入路椎间植骨融合术(TLIF)。比较两组置钉时间、置钉出血量、术中透视时间以及置钉精确度。结果两组患者手术均顺利完成,术后均未发生神经损伤、脑脊液漏及切口感染等并发症。观察组22例共置钉152枚,对照组25例共置钉172枚。观察组单枚置钉时间、术中透视时间均短于对照组,单枚置钉出血量少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组总体置钉精确度显著优于对照组(P<0.05)。结论对于腰椎关节重度退变患者,数字化术前规划可为置钉提供参考,有助于缩短置钉时间,减少术中出血量和透视时间,提高置钉精准度。

3D打印技术结合术前规划指导对治疗胫腓骨远端严重粉碎骨折的临床疗效观察

目的 探讨3D打印技术结合术前规划指导对治疗胫腓骨远端严重粉碎骨折的临床疗效。方法 选取2020年1月-2022年9月医院收治的51例胫腓骨远端严重粉碎骨折患者为研究对象,以随机数字表法分观察组22例、对照组29例。用“χ±s”表示计量资料,t检验,用“n%”描述计数资料,用检验。对照组常规术前准备及切开复位内固定手术,观察组在对照组的基础上采用3D打印技术作术前规划指导。对比两组手术时间、失血量、切口长度、住院天数及视觉模拟评分法(VAS)疼痛评分、骨折复位效果以及骨折愈合率。结果 两组手术时间、失血量、切口长度、住院天数对比差异均有统计学意义(P<0.05),观察组手术时间、住院天数短于对照组,失血量、切口长度小于对照组(t=8.605,P=0.000,t=7.272,P=0.000)。两组患者治疗后VAS均降低,观察组患者低于对照组(t=9.042,P=0.000)。两组骨折固定复位效果比较有统计学意义(P<0.05),观察组优良率高于对照组(t=4.483,P=0.034)。两组骨折愈合率对比有统计学意义(P<0.05),观察组骨折愈合率高于对照组(t=4.483,P=0.034)。结论 在胫腓骨远端严重粉碎骨折中应用3D打印技术结合术前规划指导,可缩短手术及住院时间,减少手术创伤及术中出血量,可获得较满意手术复位效果,有利于促进骨折愈合,值得推广。

3D打印计算机虚拟辅助技术在髋臼骨折术前规划中的应用

目的探讨3D打印技术计算机辅助下虚拟手术模拟在髋臼骨折术前规划中应用的可行性和有效性。方法回顾性分析2013年9月~2015年12月行手术治疗并获完整随访的53例髋臼患者资料。其中19例患者应用CT三维重建、计算机虚拟复位内固定、3D模型打印、个性化手术模拟,术中按术前规划手术(3D组);34例患者行术前常规检查,术中经验性手术(常规组)。记录两组患者的术中出血量、围手术期输血量、术中透视次数、手术时间、骨折复位质量等。并应用MIMICS软件的三维叠加功能将术前规划与术后结果进行比较分析。结果所有患者均顺利完成手术,3D组术中出血量、围手术期输血量、术中透视次数少,手术时间缩短,以上项目两组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。术后根据Matta评分标准评定骨折复位质量:3D组与常规组优良率分别为[94.7%(18/19)∶82.4%(28/34)];末次随访时髋关节功能根据改良Merle D’Aubigne&Postel评分标准:优良率分别为[89.5%(17/19)∶85.3%(29/34)],以上项目两组间比较差异均无统计学意义(P>0.05);3D组术前术后CT数据MIMICS软件三维叠加显示实际内固定放置与术前设计吻合度较高。结论 3D打印技术计算机辅助下虚拟手术对髋臼骨折进行术前规划是可行的、精确的,能有效提高手术效率。

CT和MRI图像配准融合联合3D打印技术在难治性骨盆肿瘤术前规划中的应用

目的·探讨CT、MRI图像配准融合联合3D打印技术,在辅助难治性骨盆肿瘤术前规划中的应用价值。方法·回顾性总结2014年3月至2016年12月于上海交通大学医学院附属第九人民医院接受治疗的难治性骨盆肿瘤病例,术前常规行薄层CT、MRI检查,借助Medraw软件实现CT、MRI图像快速配准融合,精确判定肿瘤安全边界,辅助设计并3D打印个体骨盆肿瘤模型、假体和(或)导板。结果·共纳入难治性骨盆肿瘤患者13例(软骨肉瘤8例、骨肉瘤合并动脉瘤样骨囊肿1例、未分化性肉瘤1例、纤维结缔组织增生性纤维瘤1例、孤立性纤维瘤/血管外皮瘤1例、转移性鳞癌1例),平均年龄(50.0±8.5)岁。基于Enneking分区:Ⅰ区2例、Ⅰ+Ⅱ区2例、Ⅱ+Ⅲ区1例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ区3例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ区1例、Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ区1例、Ⅰ+Ⅳ区1例、Ⅱ+Ⅳ区1例、Ⅳ区1例。肿瘤最大直径平均值(15.15±4.81)cm,均未累及盆腔大血管。结合术中肿瘤边界快速冰冻结果及假体安装情况,判断基于融合图像的术前评估、规划的虚拟手术方案与手术的实施一致。结论·薄层CT、MRI图像配准融合联合3D打印技术,可以精确判定难治性骨盆肿瘤边界,辅助临床设计个体化3D打印假体和导板,在难治性骨盆肿瘤术前规划中具有重要的临床应用价值。

机器人辅助膝关节置换术的术前规划研究综述

膝关节置换术是治疗严重膝关节病变的骨科手术,进行胫骨和股骨病变部位的截骨操作并用人工假体替换,实现缓解膝关节病人疼痛和恢复患者膝关节功能。机器人辅助膝关节置换术的术前规划,根据患者膝关节的CT或MRI扫描图像,基于逆向工程技术重建患膝的三维数字化模型,在三维可视化软件导航下,进行股骨和胫骨截骨平面确定,为医生确定最佳手术方案、辅助医生完成精准的手术操作提供三维可视化界面。综述机器人辅助膝关节置换术的术前规划系统,包括关节三维模型重建、假体设计及术前预植入、下肢生物力线测量、植入假体关节生物力学分析等,阐述了国内外术前规划的研究现状及关键技术,分析了机器人辅助关节置换术的术前规划技术发展趋势。

人工智能三维术前规划在全髋关节置换术中的应用和准确性分析

目的 探讨人工智能三维规划系统在全髋关节置换术中假体型号选择的准确性。方法 选取2019年11月至2020年12月住院期间的27例(32髋)行初次全髋关节置换手术患者,其中男10例,女17例。术前完成患侧髋关节X线及CT影像资料采集,分别使用传统模板测量法和人工智能三维术前规划进行假体型号预测,通过与全髋关节置换术中实际所用型号进行对比,比较两种预测方法的吻合率。结果 人工智能三维术前规划对髋臼及股骨假体型号预测的吻合率分别为90.6%和81.3%,传统模板测量对髋臼及股骨假体型号预测的吻合率分别为56.3%和46.9%。两种预测方法吻合率比较,差异有统计学意义(P<0.05)。人工智能三维规划系统预测髋臼杯型号同实际应用型号之间存在相关性(r=0.915,P<0.001),人工智能三维规划系统预测股骨假体型号同实际应用型号之间存在相关性(r=0.941,P<0.001)。结论 人工智能三维术前规划系统较传统模板测量方法更能准确预测假体型号。

可视化3D影像在发现肝右动脉变异及其术前规划中的应用

目的研究可视化3D影像在发现肝右动脉变异及术前规划中的价值。方法分析2014年4月至2016年4月我院收治的41例涉及肝十二指肠韧带骨骼化清扫的患者腹部薄层CT,将原始资料以DICOM格式存储,进行3D转化,在3D模型中提取肝动脉,观察肝右动脉的起源、走形,了解其立体解剖关系,制定术前规划,最后将术前3D影像发现的变异情况与术中探查结果对照。结果通过可视化3D影像,本组41例中术前共发现肝右动脉变异8例,术前规划时提前预警了外科医师,术中注意肝右动脉的走形。术中探查结果发现可视化3D影像对变异肝右动脉诊断准确率为100%,避免了误判误伤肝右动脉的发生。结论可视化3D影像可在术前对变异的肝右动脉做出准确判断,对个体化手术方案的制定提供详实的术前规划,避免了术中的误判,增加了手术成功率,减少术后并发症的发生。

Dyna-CT融合3D-DSA在颅底肿瘤术前规划中的应用

目的探讨Dyna-CT融合3D-DSA在颅底肿瘤术前规划中的应用。方法回顾性分析23例颅底肿瘤病人的临床资料。术前行Dyna-CT和3D-DSA图像采集,在工作站上进行图像融合,行术前规划后,全麻下进行显微手术切除术。结果所有病人均顺利进行Dyna-CT和3D-DSA图像的采集并获得满意的三维图像。肿瘤全切除21例,次全或大部切除2例。无不可逆并发症发生。结论 Dyna-CT融合3D-DSA技术为颅底肿瘤的外科手术治疗提供术前规划的新方法。

基于全膝关节置换的三维术前规划实践

目的:通过关节置换虚拟手术,以有限元法全面分析术后的膝关节接触面的受力状况,借此数据制订"三维手术规划"督导关节置换临床手术。方法:以CT/MR扫描患侧膝关节,激光扫描假体,经逆向软件数字化重建假体、膝关节及其韧带并测量下肢力线,根据膝关节置换标准,以Mimics的Simulation性能模拟关节置换手术的截骨、假体植入术程,再将术后模型导入ANSYS划分网格、材料赋值、施加载荷,以有限元法分析接触应力分布。在这些力学数据所提炼成的"三维术前规划"的指导下施行20例(实验组)临床关节置换术,另外20例临床关节置换术作为对照组在无术前规划介导的情况下按传统术式施行。结果:筛选最佳的TKA模拟术后3D膝关节有限元模型,ANSYS分析数据与前人在力学实验中对假体直接测试所获得基本一致,其合理性由此确认。从这些基于TKA的虚拟资料所提炼出来的三维术前规划的指导下,实验组的临床手术精度(影像学测量及AKS评分)明显高于对照组。结论:以有限元方法分析出虚拟置换术后膝关节的结构形变、应力分布、内部能量变化等资料,提供了可靠的术前规划依据,有利于临床手术时寻找假体植入的最佳位置、优化截骨、预见手术结果,提高了关节置换的成功率。

全息影像在经皮肾镜碎石取石术术前规划和辅助穿刺中的应用

目的:探讨全息影像应用于经皮肾镜碎石取石术术前规划及术中辅助穿刺的可行性和价值。方法:回顾性分析2020年5月至2022年2月北京大学首钢医院收治的30例行全息影像辅助经皮肾镜碎石取石术患者的临床资料。年龄(53.6±11.9)岁,S.T.O.N.E结石评分为7分(5~10)。术前一周内行手术体位下泌尿系增强CT扫描,使用体位垫、定位贴及呼吸控制。将CT检查数据制作为全息影像模型并针对目标肾盏规划穿刺路径,术前行认知手术模拟以预估清石范围并制作经穿刺路径的“模拟超声截面图像”。术中患者取与CT检查相同体位,采用混合现实头戴式显示器模式或平面查看器模式,将全息影像用于辅助术者在超声下准确、快速识别目标肾盏及明确皮肤穿刺点,进而按术前的计划实施超声引导下的精准穿刺。对手术相关数据及术后并发症情况进行记录。结果:本组30例均顺利完成,平均手术总时间及穿刺耗时分别为(93.3±32.6)min及(8.5±3.6)min。穿刺通道数目为1个(1~3),穿刺尝试次数为1次(1~3),实际穿刺通道与规划的吻合率为97.1%(34/35),完全清石率为93.3%(28/30),Clavien-Dindo并发症Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ~Ⅴ级者分别为7例(23.3%)、3例(10%)和0例。结论:全息影像应用于PCNL术前规划和术中辅助穿刺具有可行性,术中通过与超声结合的多模态方式,有助于经皮肾通道的准确建立和避免严重并发症。

UG平台机器人辅助微创冠状动脉搭桥手术的创口术前规划

目前机器人辅助微创冠状动脉搭桥手术的创口规划停留在术前阅片,术中结合骨性标志决定手术方案的方式,个体差异大,依赖主观经验,缺乏客观衡量指标。针对现状,文章提出并实现了一套交互式创口术前规划方法。该方法首先根据解剖学知识和手术机器人运动学规律,建立了创口规划的优化标准,其次利用患者计算机断层扫描数据,重建患者心脏和肋骨模型,建立了交互式创口规划环境,具有创口放置和优选等功能,医生在该环境下进行虚拟创口放置,由计算机根据优化标准进行筛选,给出3个最优创口位置用来通过内窥镜和左右器械。6例患者数据统计表明,在手术器械可操作性、灵活性、手术视野覆盖范围等指标上较传统方法有明显改善。此方法在通用计算机辅助设计软件平台上通过二次开发完成,使用直观,结果具有客观性。

Mimics三维重建辅助术前规划在急诊开颅手术中的应用

目的探讨Mimics三维重建技术辅助术前规划在急诊开颅手术中的应用价值。方法研究53例急诊开颅手术的患者。应用Mimics软件对术前CT数据行三维重建,构建颅骨、血肿等解剖的三维模型集。调节各模型的透明度,形成可透视化的模型集,观察各模型之间的相对位置。通过模拟手术,规划手术路径,测量手术路径关键点信息进行术前规划。再将手术路径标记在患者手术部位指导开颅手术。术中可动态观察三维模型集,对手术路径进行实时修正。分析患者的临床资料,评估此方法的应用价值。结果所有病例均成功构建三维模型集,通过模拟手术、精准定位等方法完成术前规划,顺利辅助急诊开颅手术。结论Mimics三维重建技术能有效完成术前规划,辅助急诊开颅术,提高手术效率。