個性化，精確化，微創(chuàng)化是21世紀骨科學的發(fā)展方向，這非常依賴于計算機信息技術的廣泛應用。由于髖臼骨折的復雜性，傳統輔助治療技術的效果受到很大限制，而計算機技術的飛速發(fā)展為這類復雜骨折的處理提供了很好的便利性，本文試簡述這方面的進展。

1 三維成像技術的廣泛應用

髖臼結構復雜，髖臼骨折屬于關節(jié)內骨折、治療要求高，需要在術前利用影像學資料對骨折進行充分準確的評估，制定詳細的手術計劃。X線平片對絕大多數骨折可做出診斷，但圖像重疊，有時因為患者病情難以加拍骨盆出、入口位及髖臼髂骨斜位、閉孔斜位片；二維CT能發(fā)現普通平片難以發(fā)現的骨折線和碎骨塊，但不能提供骨折部位的立體結構；三維CT圖像能直觀顯示骨折處的立體結構，可得到骨折處的空間信息。

Fadero PE等[1]認為骨科手術依賴于影像學，在創(chuàng)傷骨科領域，對于類似于髖臼骨折等的復雜骨折，3D影像重建術方便術者制定術前計劃，比如選擇合適的手術入路、恰當的骨折復位及適當的內固定。O'Toole RV等[2]的研究證實，CT成像對于髖臼骨折的診斷準確性比平片要高，觀察者間一致性比平片好。但影像軟件操作對外科醫(yī)生來說掌握不易，3D影像重建術應該有進一步的發(fā)展，以使其更加簡單和易于掌握，擴大應用范圍[1]。

Gabbe BJ等[3]研究了嚴重骨盆環(huán)損傷患者在兩個一級創(chuàng)傷中心就診時的影像學技術的使用情況，在平片和三維CT重建影像學技術基礎上使用骨折分型系統對這類嚴重骨折進行分析，觀察者間一致性也得到了評估，結果表明使用Tile/AO 和Young-Burgess分型系統的觀察者間一致性都非常低，非常嚴重的損傷由于骨折的復雜性而難以進行分型。這表明傳統骨折分型方法已經不適用于現代創(chuàng)傷骨科的發(fā)展，骨折的數字化分型是發(fā)展趨勢。

2 術中導航技術的應用

醫(yī)學影像技術的發(fā)展不但術前及術后可以獲得人體解剖結構的三維信息，也可以使骨科醫(yī)生在術中即時獲得人體解剖結構的三維信息，更好、更快的進行手術。

Gras F等[4]的實驗證實，盡管都沒有發(fā)生錯誤的置釘于關節(jié)內情況，但使用3D影像導航技術的置釘時間較使用2D影像導航技術所用時間明顯減少（盡管3D影像技術采集圖像的時間比2D影像技術長），置釘精度更高，因此他們特別推薦在狹窄區(qū)域置釘時使用3D影像導航技術。Grossterlinden L等[5]的研究證明，3D術中增強導航技術對于髖臼上置釘技術幫助很大，共有3例錯誤的置釘案例在實驗中被這種技術所發(fā)現。他們認為經驗較少的外科醫(yī)生進行骨盆手術時，3D術中增強導航技術是一個有益的工具。

阮志勇等[6]認為Arcadis orbic 3D術中三維導航系統在對皮質骨的顯示方面可以與CT相媲美，對關節(jié)軟骨下的軟骨下骨顯示比較清楚，判斷關節(jié)面的復位及螺釘是否進入關節(jié)腔的臨床診斷價值可以與CT相當。其缺點是設備昂貴、術中射線量大、對軟組織及松質骨成像效果差，最明顯的缺點是成像范圍太小，術中使用不方便。

3 數字技術在醫(yī)學教學中的應用

醫(yī)學是一門實踐科學，需要通過漫長的學習才能逐步掌握治療技能，對于外科醫(yī)生尤其如此。虛擬現實技術可使醫(yī)學生及低年資醫(yī)生的實踐機會成倍增加，大大提高學習效率。對于類似髖臼骨折這樣復雜的骨折，虛擬現實技術對有經驗的醫(yī)生也有很大幫助。Garrett J等[7]的研究表明，在骨科住院醫(yī)生培訓中、對于復雜的骨盆立體結構的的理解是個難點，而3D影像技術是一個有效的培訓工具，有助于髖臼骨折類型的學習及正確運用骨折分型系統，在的不同培訓階段，學習效果都明顯優(yōu)于平片和二維CT，對初級住院醫(yī)師的幫助尤其顯著。Hansen E等[8]認為骨科住院醫(yī)師的學習過程中，與單純使用非信息化的教學板相比，使用可\"實踐\"的三維骨盆模型有助于增進他們準確判斷髖臼骨折類型的能力。Pahuta MA等[9]將醫(yī)學生及住院醫(yī)生分成對照組、模型組及虛擬現實組，觀察他們學習髖臼雙柱骨折的情況。結果表明，虛擬現實組的表現明顯比對照組和模型組好，而對照組和模型組的學習情況沒有顯著性差異。他們認為，在幫助外科醫(yī)生理解復雜骨折的三維空間結構方面，虛擬現實技術在定性和定量上均明顯優(yōu)于傳統的術前計劃及策略制定方法。

計算機信息技術在醫(yī)學生及住院醫(yī)師培訓上的應用，將明顯減輕醫(yī)學生學習負擔、加快年輕醫(yī)生的成長速度，使醫(yī)生更深刻清晰的理解損傷的本質。

4 計算機模擬手術技術的應用

計算機輔助設計、制造及分析技術使骨科醫(yī)師可以在計算機中模擬、預測和評估手術效果。外科醫(yī)生在真正動手術之前，通過計算機信息技術的幫助，在顯示器上重復地模擬手術，移動人體內的器官，能尋找最佳手術方案并提高熟練度。

Mendel T等[10]在CT掃描基礎上，利用Amira 4.2三維可視化軟件的虛擬技術，測量了骶髂螺釘植入的安全區(qū)。他們認為安全區(qū)的可視化和最恰當釘道的計算，有助于訓練外科醫(yī)生的空間思維能力、完善術前計劃。Puchwein P等[11]利用MIMICS軟件模擬經皮植入前柱螺釘（恥骨上支）、后柱螺釘（坐骨）及髖臼上區(qū)域螺釘固定手術，測量了釘道長度、植入區(qū)最狹窄區(qū)域大小、釘道至髖關節(jié)的距離。結果表明由于置釘區(qū)域非常狹窄，經皮行螺釘固定技術非常具有挑戰(zhàn)性，術前計劃中利用計算機影像技術確定置釘角度，有助于安全置釘，且可減少手術時間和減少放射損傷。

因此，計算機模擬手術明顯較傳統的術前規(guī)劃方式（透明圖紙在X線片上繪圖等方式）優(yōu)越，術前準備更為充分、細致。但其推廣有賴于軟件的進一步優(yōu)化，有利于臨床醫(yī)生的掌握和使用。

5 虛擬現實技術在骨科的應用

虛擬現實是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形技術，廣角（寬視野）立體顯示技術，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網絡傳輸、語音輸入輸出技術等，在醫(yī)學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環(huán)境中建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD（頭盔顯示器）、感覺手套，可以模擬實際情況進行操作。

石晶晟等[12]的研究表明虛擬現實技術可成功融合多種醫(yī)學影像資源，骨骼和皮膚的提取顯像效果最好，血管重建也能獲得較好的效果，軟組織如肌肉纖維等效果較差。骨科患者的個性化解剖結構均能通過虛擬現實技術成功重建，能利用Dextroscope系統簡單模擬相關手術入路，但模擬過程較為簡易及粗糙，與實際手術過程仍有較大的差距，目前還難以與真實手術過程相比擬，制約其發(fā)展的因素是多方面的，仍需要進一步的探索。

計算機技術在醫(yī)學上的應用越來越廣泛，其核心問題是三維建模，三維建模的關鍵是圖像分割，醫(yī)學研究者的解剖學知識使其能判斷圖像分割的準確性，工科研究人員則無法對計算機自動分割結果進行修正。因此，臨床醫(yī)師掌握一定的醫(yī)用圖像軟件操作技能，能親自進行圖像的分割和分析是必要的。

參考文獻：

[1]Fadero PE， Shah M. Three dimensional （3D） modelling and surgical planning in trauma and orthopaedics[J].Journal of the Royal Colleges of Surgeons of Edinburgh and Ireland （Surgeon）， 2014，9. pii： S1479-666X（14）00044-4.

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[11]Puchwein P， Enninghorst N， Sisak K， et al. Percutaneous fixation of acetabular fractures： computer-assisted determination of safe zones， angles and lengths for screw insertion[J].Arch Orthop Trauma Surg，2012，132（6）：805-811.

[12]石晶晟. 虛擬現實技術應用于骨科的初步探索[D].復旦大學，2009.

編輯/哈濤