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个体化导航模板在Oxford单髁置换术股骨和胫骨假体定位中的应用
目的 探讨个体化导航模板辅助Oxford单髁置换术中股骨和胫骨假体定位的准确性,评价导航模板在单髁置换术中的应用价值.方法 取成年人新鲜尸体下肢标本20具,随机分为导航模板组和传统方法组,每组10具20个膝关节.导航模板组术前行下肢全长CT扫描,利用Geomagic软件对CT数据进行处理.设计与股骨远端和胫骨近端匹配的可定位截骨平面和外旋轴的导航模板,通过快速成型机制作模板实物用于尸体标本的膝关节单髁置换模拟操作.传统方法组按常规行胫骨髓外定位和股骨髓内定位截骨、安放假体.两组标本均采用相同的定位标准进行截骨,术后摄膝关节正侧位X线片评价单髁假体位置,行CT检查评估截骨面与机械轴的垂直关系及股骨假体中央柱与股骨后皮质的平行关系.结果 导航模板与股骨髁和胫骨平台贴合紧密,无明显移动.导航模板组平均手术时间(50.75±2.3) min,传统方法组(58.57±1.5) min,差异无统计学意义.传统方法组与导航模板组术后股骨假体翻转角分别为-7.8°±3.26°和2.5°±-0.65°、股骨假体屈伸角分别为-6.5°±4.25°和-2.9°±4.18°、胫骨假体内外翻角分别为-5.8°±3.15°和-1.5°±0.50°,差异均有统计学意义;胫骨假体后倾角分别为3.05°±3.63°和4.50°±1.55°,差异无统计学意义°导航模板组股骨远端截骨面与其机械轴成角87.5°～91.8°,平均89.5°±2.3°;胫骨近端截骨面与其机械轴成角89.4°～90.7°,平均90.3°±0.5°.传统方法组均出现截骨面与其机械轴成角,7个标本的股骨远端截骨面与其机械轴偏差大于10°,5个标本的胫骨近端截骨面与其机械轴偏差角度大于5°.结论 导航模板能够明显改善股骨假体定位、定向和胫骨假体内外翻植入准确性,但对控制胫骨假体后倾无明显作用.
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三维重建及快速成型技术在肢体畸形矫正术中的应用
随着计算机辅助设计(computer aided design,CAD)、计算机辅助制造(computer aided manufacture,CAM)、数控技术、激光技术及材料科学的进步,三维重建(three-dimensional reconstruction)及快速成型(rapid prototyping)技术逐渐渗透到诊断、手术计划、手术导航、术后及模拟仿真等医学领域~（[1]）.尤其是其在临床骨创伤手术及修复重建术中的应用,能够为骨折及骨畸形的治疗提供前瞻性手术设计及整复效果的评估~([2-4]).
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计算机辅助糖尿病足个性化鞋具设计的初步研究
目的 探讨应用计算机进行糖尿病足病患者个性化鞋具设计的步骤与初步结果,并进行修正以适应参与研究患者的情况.方法 筛选糖尿病足病患者58例,依据英国Safford大学的方法,测定足部10组相关数据.将此数据进行计算机分析,依据英方已有的公式与计算方法,获得患者各自鞋具不同部位的尺寸,进而整合成个性化鞋具.患者试穿鞋具13个月,以特定足部健康评分表随访患者对于个性化鞋具的评价.结果 共58例糖尿病足病受试者,试穿1个月后共随访到有效样本32例,试穿2个月后为25例,试穿3个月后为25例,试穿13个月后为42例.使用糖尿病鞋具前足部健康评分为(67.94±15.14)分,1个月后为(76.55±12.46)分,2个月后为(77.66±13.45)分,3个月后为(77.14±12.56)分,13个月后为(78.13±1.44)分.受试者在使用鞋具后足部健康评分改善,且差异有统计学意义.结论 作为预防糖尿病足病溃疡发生、改善患者生活状态的一种方式,个体化鞋具有一定的价值.英方的计算方式与模型数据转化公式在应用于受试的中国患者时须进行一定的修正.
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计算机辅助技术在骨盆骨折畸形愈合治疗中的应用
目的 探讨计算机辅助技术在骨盆畸形愈合治疗中的价值.方法 回顾性分析2009年1月至2012年12月治疗9例骨盆骨折畸形愈合患者资料,其中4例应用数字模拟手术、截骨方案设计、预手术等计算机辅助技术进行手术计划(计算机组),5例未应用计算机辅助技术(常规组).计算机组4例,男3例,女1例;平均年龄34岁;骨盆骨折Tile分型均为C型,其中1例为开放性骨盆骨折,2例伴颅脑损伤,2例伴胸部脏器损伤,2例伴腹部脏器损伤.常规组5例,男3例,女2例;平均年龄32.6岁;骨盆骨折Tile分型均为C型,其中1例为开放性骨盆骨折,2例伴颅脑损伤,3例伴胸部脏器损伤,1例伴腹部脏器损伤.观察两组Mejeed评分、VAS评分、手术时间、术中出血量、围手术期输血量、术中透视次数、双下肢长度改善程度、医原性损伤、并发症等指标.结果 计算机组手术时间195 ～ 230 min;术中出血量800～1 600 ml;围手术期输血量6～ 16 U;术中透视次数6～11次;双下肢长度改善程度2～～3 cm;末次随访Majeed评分78～ 90分,其中优3例,良1例;术后VAS评分0～4分.常规组手术时间210～ 330 min;术中出血量600～4 500 ml;围手术期输血量6～28U;术中透视次数7～18次;双下肢长度改善程度1～3 cm;末次随访Majeed评分79 ～ 89分,平均84.6分,其中优3例,良2例;术后VAS评分1～4分.结论 计算机辅助技术可在术前进行充分计划,使骨盆截骨矫形术操作更加准确有效、缩短手术时间、提高围手术期安全性.
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CroweⅣ型髋关节发育不良全髋关节置换术前计算机辅助设计
目的 探索采用计算机辅助技术,对接受全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)的CroweⅣ型髋关节发育不良患者进行术前评估,确定髋臼大小、骨缺损程度,并在此基础上辅助手术设计、假体选择及骨缺损修复.方法 2011年3月至10月,共10例(13髋)CroweⅣ型高位脱位髋关节发育不良患者接受THA治疗.患者均为女性；年龄32～74岁,平均42岁.所有患者术前行髋关节三维CT扫描,然后将扫描数据输入Superlmage软件重建骨盆及髋臼.重建后在不同角度精确评估真臼位置,测量真臼大小及前后柱厚度,评估骨缺损程度；将髋臼试模、骨缺损修复材料(钽金属垫块)按1:1大小扫描输入计算机系统,进行术前模拟安放,确定髋臼假体大小、安放位置；髋臼假体安放后评估遗留的骨缺损,确定骨缺损修复材料,进行骨缺损修复模拟测试.结果 9例(12髋)术中实际安放髋臼假体型号与术前计算机辅助设计一致,1例(1髋)假体型号较术前设计大一号.所有患者髋臼安放位置与术前计划一致,均安放于真臼.髋臼骨缺损修复按术前设计:4髋因髋臼顶部骨缺损明显(臼顶部骨性覆盖＜70％),采用钽金属垫块修复骨缺损,以增强髋臼的稳定性；7髋采用Harris法自体股骨头植骨修复骨缺损；2髋髋臼杯植入后臼顶覆盖可,术中未植骨.结论 对CroweⅣ型髋关节发育不良者行计算机辅助下THA术前设计,有助于术前精确评估真臼发育情况、大小及髋臼骨缺损,提高手术治疗精确性.
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翻修手术时髋臼巨大骨缺损的重建
目的通过总结分析作者所治疗的病例,提出髋关节翻修手术时髋臼巨大骨缺损的对策.方法总结分析32例33髋髋臼巨大骨缺损的翻修病例,男17例,女15例,年龄40～90岁,平均61.5岁.第1次翻修28例29髋,第2次翻修2例2髋,第3、4次翻修各1例1髋.首次手术为股骨头置换者8例8髋,全髋置换者24例25髋.除行马鞍型假体置换的2髋外,其余31髋均行骨移植,以松质骨为主.22髋为非结构性植骨,9髋为大块异体股骨头或自体髂骨植骨.植骨后9髋植入标准髋臼假体,24髋选用特殊假体,主要为计算机辅助定制型髋臼假体,包括加侧翼假体、双层金属网罩、髋臼增强环罩、双球面假体、带嵴假体和马鞍型假体.结果经0.5～11年随访,无一例发生再移位或再发骨吸收.Harris髋关节功能评分由术前的17～48分提高到54～89分.计算机辅助定制型人工髋臼更能符合不同病情的需要,且使手术难度减小.结论特殊假体具有更适合个体需要、可防止植骨块移位或塌陷、初始稳定性较好等优点.正确使用植骨和选择恰当的假体,以重建髋臼窝和周缘的完整性,将明显提高翻修手术的成功率.
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3D打印外固定架治疗胫骨骨折的临床应用
目的 探讨应用自主研发的3D打印个体化定制外固定架治疗胫骨骨折的可行性及其初步临床应用效果.方法 回顾性分析2013年12月至2015年1 1月,利用计算机辅助复位技术与3D打印技术个体化定制一种具有自动复位功能的骨外固定器治疗7例胫骨干骨折患者资料,男5例,女2例;年龄25～49岁,平均38.1岁.首先在胫骨骨折的远、近端分别置入2～3枚固定针,然后进行CT扫描,根据CT扫描数据,设计并3D打印制作外固定架,后将3D打印外固定架与骨折远、近端对应的固定针连接,完成骨折的自动复位.术后根据X线片评估自动复位的精确性,并在骨折愈合的不同阶段,通过旋拧调节螺母,提供坚强固定、加压固定和弹性固定,以调控骨折断端的应力环境,使其适应骨折愈合的不同阶段.结果 7例胫骨骨折患者复位均一次成功,术后X线片示,内外成角1.42°±1.13°,前后成角1.65°±1.36°,内外侧方移位(1.38±1.44) mm,前后侧方移位(1.83±1.30) mm,手术时间分别为9、8、9、1.5、1.4、1.4、2.4 min.7例患者胫骨骨折均获得骨性愈合,愈合时间19～25周,平均(21.4±1.6)周.7例患者均随访至拆除外固定架后6个月,无一例发生再骨折.结论 3D打印个体化定制外固定架具有自动复位骨折的功能,而且可提供坚强固定、加压固定和弹性固定三种固定方式,用于治疗胫骨干骨折,具有操作简单、复位精确、固定合理等优点.
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计算机辅助术前计划在老年股骨转子间骨折治疗中的应用价值
目的 探讨计算机辅助术前计划(computer assisted pre-operation plan,CAPP)在老年股骨转子间骨折治疗中的应用价值.方法 回顾性分析2012年3月至2015年6月,应用PFNA-Ⅱ治疗127例老年股骨转子间骨折患者资料.根据是否行精准术前设计分为2组:CAPP组(53例;年龄60～92岁,平均75.3岁;Evans Ⅰ b型12例,Ⅰc型9例,Ⅰd型15例,Ⅱ型17例),非CAPP组(74例;年龄62～95岁,平均76.6岁;Evans Ⅰ b型18例,Ⅰc型15例,Ⅰd型20例,Ⅱ型21例).记录术前计划所需时间,观察术前计划在术中的实现应用情况,比较两组患者的手术时间、术中出血量、术中透视次数、住院天数,采用Harris评分评估患者末次随访时的髋关节功能.结果 CAPP组术前总耗时平均24.7 min,术中实施情况与计算机辅助术前设计方案吻合率为100％.CAPP组平均手术时间为(46.8±6.5) min、术中透视次数为(12.0±2.3)次、术中出血量为(154.4±27.6) ml,均低于非CAPP组的(57.8±10.3) min、(20.9±3.2)次、(235.0±65.8) ml,两者比较差异均有统计学意义.CAPP组平均住院(13.9±1.3)d,非CAPP组为(14.3±1.4)d,两组比较无明显差异.术后CAPP组45例患者获平均18.3个月随访;非CAPP组50例获平均19.2个月随访.末次随访时CAPP组患者的Harris髋关节功能评分为84～96分,平均(88.6±2.8)分;非CAPP组为80～95分,平均(87.5±3.2)分;两者比较差异无统计学意义.结论 CAPP可协助临床医生完成术前设计,使得PFNA-Ⅱ治疗老年股骨转子间骨折的手术操作更加精准、高效、缩短手术时间、减少手术创伤,提高围手术期的安全性,并获得满意的手术疗效.
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3D打印手术导板引导骶髂螺钉置入的手术技术介绍
目的 探讨利用计算机辅助设计和3D打印制作的个体化手术导板实现骶髂螺钉精确置入的可行性.方法 选取1例骨盆骨折患者,男性,35岁,术前行CT检查示骨盆后环损伤,经骶孔骶骨骨折;Denis等分型为Ⅱ区骨折,骨盆前环为对侧耻骨上下支骨折.依据CT数据使用3D打印机打印个体化骨盆模型,通过软件设计并打印出骶髂螺钉置入导板,3D打印导板通过术前预试验验证可行后,术中在导板辅助下置入骶髂螺钉.结果 3D打印的骨盆模型及个体化设计定制的手术导板能够满足骶髂螺钉精确置入的要求,螺钉置入后经术后X线及CT证实与术前设计一致,导板与骨性标志匹配良好.骶髂螺钉置入的手术时间约为30 min,术中出血量约为50 ml,术中仅使用CT透视两次,术后伤口一期愈合.术后X线片示应用骶髂螺钉导板辅助置入骶髂螺钉的进钉点、进钉方向均与术前设计方案一致,螺钉在骶髂关节内位置良好,未见螺钉穿破骶骨侧块皮质.术后3个月随访,骨盆骨折临床愈合,按Matta功能评分系统评价骨盆骨折术后功能情况为满意,螺钉无松动、断裂,骨折愈合良好,未发生浅表及深层感染.结论 利用计算机辅助设计、3D打印技术打印的个体化骨盆模型及手术导板不但可以实现骶髂螺钉的精确置入,而且节省了手术时间,减少了患者及手术操作入员的射线暴露风险.
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个体定制化人工半膝关节的快速设计制造与临床试用
[目的] 建立以计算机辅助设计(CAD)和快速成型(RP)技术为核心的人工半膝关节个体定制化设计方案和快速制造方法,通过临床试用探讨半膝关节置换术的应用和假体设计制造技术.[方法] 以患者CT扫描和三维重建等临床影像学资料为数据源,利用图像处理技术获取关节形状的数据,采用NURBS算法在Surface软件下重构出关节曲面,在计算机上完成半膝关节假体及其辅助装置的三维设计.采用RP技术制作出原型并通过精密铸造等手段完成实体制造.将假体与大段异体骨移植联合应用,对1例股骨下段肿瘤患者进行了肿瘤切除、人工膝关节置换术.[结果] 全部设计和制造过程可在1周内完成.计算机分析表明,所设计的关节面CAD模型与原始数据的大误差＜1 mm,在屈、伸、旋转等状态下与胫骨关节面匹配良好,应力分布均匀.通过RP和精密铸造技术制作的假体及其辅助装置符合设计要求,可与大段异体骨装配.植入患膝后假体位置准确,能够实现与对侧胫骨关节面的良好匹配,关节间隙正常.术后患者无不良反应,可早期功能锻炼.随访1年,患者膝关节功能恢复满意,未见关节脱位、慢性疼痛等.[结论] 通过CAD和RP技术制造的定制化半膝关节在特定病例中具有一定的临床实用价值.
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颧骨复合体骨折精确复位治疗的进展
颧骨体因自身特殊的解剖结构，骨折后很难达到骨折断段的解剖复位，特别是粉碎性骨折、骨折断段吸收、重建的病例，精准复位更加困难，易出现术后不对称畸形。如何精确复位是目前复杂颧骨复合体骨折（zygomatic complex fracture，ZCF）治疗的一个研究热点和难点。通过对ZCF传统治疗方法的回顾，并主要结合近几年来国内外在：（1）计算机图形处理软件及虚拟手术、3D头颅模型外科；（2） ZCF相关复位定位器、复位导板；（3）计算机导航系统等技术手段在复杂ZCF治疗中的研究进展进行介绍。同时列举了相关技术仍存在的不足之处。
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计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用
目的:探讨计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用.方法:应用IQQA肝脏CT影像解读分析系统对17例拟行精确肝切除的患者进行肝脏三维重建,精确定位肝脏肿瘤并明确肿瘤与血管的解剖关系,计算全肝体积、拟切除肝脏体积、剩余肝脏体积,计算剩余肝脏体积与标准化全肝体积的比值(RSLVR),并据此设计手术方案.结果:17例患者的全肝体积平均为(1 744.5+881.6)cm3,拟切除肝体积平均为(919.2±884.4)cm3,剩余肝体积平均为(825.3±228.6)cm3,RSLVR平均为(67.6±22.3)％.所有患者均行解剖性肝切除,手术过程顺利,术后并发症包括胆漏1例,胸腔积液6例,中等量以上腹水4例,肺感染1例.结论:计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统可精确定位肝脏肿瘤,并辅助设计优化的手术方案.
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下牙列三维有限元模型建立
牙颌组织中的牙齿结构外形具有多样性、不规则性和受力的复杂性等特点.三维重建的终目的是建立一个能完全再现的实物几何模型,而如何准确获取牙齿结构外形数据并建立完整的下牙列模型是有限元分析能否完成的关键.本研究利用ROLAND扫描仪,结合特殊处理软件,对重建下牙列的下颌骨三维有限元模型进行了探讨.
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计算机辅助设计骨替代材料在骨创伤修复中的应用
目的 研究计算机辅助设计骨替代材料在骨科创伤修复中的临床应用效果.方法 采用骨替代材料,利用计算机辅助设计制造出个性化的骨骼替代品,选取我院创伤骨科76例创伤患者进行不同程度的修复手术,并随访观察2a以上.结果 术后发生骨关节轻度塌陷2例,皮下积液3例,骨替代材料被吸收1例,局部发热2例,其余术后治疗效果满意,均无排异和感染现象.结论 采用骨替代材料,术前应用计算机辅助设计出具有良好匹配性的骨骼材料,植入到创伤修复部位,不仅术中创伤小、节省时间,而且随访表现出人工骨材料相容性较好,安全性高,应用于创伤修复手术疗效显著,值得临床推广应用.
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借助功能性(牙合)记录建(牙合)的计算机辅助设计基础
目的 探索借助功能性(牙合)记录(functionally-generated pathway,FGP)技术进行口腔固定修复体计算机辅助设计(Computer aided Design,CAD)生理性建(牙合)的方法.方法 以左下第一磨牙全冠修复为例,使用逆向工程软件以标准牙数据库中同名牙(牙合)面为模板构建全冠(牙合)面,在使用牙尖交错位(intercuspal position,ICP)(牙合)记录建立ICP位稳定的静态咬合接触的基础上,参考FGP记录编辑(牙合)面,解除动态咬合运动中的干扰,进行修复体(牙合)面的生理性构建.结果 CAD构建后的(牙合)面,形态美现,牙齿尖窝沟嵴形态清晰,ICP咬合稳定,功能性(牙合)运动无干扰点.结论 FGP与ICP(牙合)记录相结合用于牙体缺损及无咬合丧失的小范围牙列缺损的CAD建(牙合)方法可行.
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腓骨双叠结合钛种植体重建下颌骨大型缺损的临床研究
目的 探讨下颌骨大型缺损后,采取腓骨肌皮瓣双叠结合Ⅱ期种植义齿修复重建患者咬合功能,并评估修复后患者面部外形、咀嚼功能的临床效果.方法 对6例因肿瘤切除部分下颌骨而造成下颌骨大型缺损的患者行腓骨肌皮瓣双叠移植术,术前通过CT扫描及Simplant软件重建缺损下颌骨并在计算机上设计和定位腓骨肌皮瓣的塑形位点及进行术前模拟,术后观察1年,无复发者Ⅱ期通过软件设计种植位点并制作种植导板,辅助种植体植入,种植手术3个月后行义齿修复,定期随访,并测定患者种植义齿咀嚼功能、指导义齿护理.结果 6例游离腓骨肌皮瓣全部成活,1年后无复发,Ⅱ期种植体植入后与移植骨骨性结合,5例义齿修复后面部外形对称、咬合关系良好、临床效果满意,测定咀嚼效率恢复良好,1例患者义齿修复后2个月磨牙区牙龈出现红肿疼痛,经局部冲洗及抗炎治疗1周后,炎症减轻,2周后牙龈肿胀消除、颜色恢复正常.结论 腓骨肌皮瓣双叠结合种植义齿是修复下颌骨大型缺损的可靠方法之一.计算机软件辅助骨缺损及种植修复,可以有效恢复颌面部外形及功能.义齿修复后基托与牙龈之间应保持适当的距离(1.5-2mm),便于义齿清洁.义齿修复后使用牙冲洗器效果良好.
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软药设计在新药开发中的应用
20世纪80年代初Bodor等提出软药的概念.软药即本身具有生物活性,体内产生药理作用后按可预料和可控的代谢方式,经一步代谢为无毒或无药理活性的代谢产物的药物,其代谢物不蓄留在体内发生有害的后续反应.软药设计成为药物研制的一个新方向,根据药物在体内的代谢过程,以及代谢酶与药物分子结合的规律性和选择性对先导化合物进行结构改造,进而筛选得到的软药,可提高安全和治疗指数,降低不良反应[1].同时计算机辅助设计为化合物的结构改造和筛选提供了便捷、可靠的方法,成为人们关注的焦点[2].
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计算机辅助经皮微创空心螺钉治疗腰5骶1椎体滑脱
既往治疗腰椎滑脱通常需要脊柱后路手术,暴露滑脱椎体及相邻椎体的关节突关节,安装各种内固定装置.打开椎管,摘除椎间盘,植骨融合.暴露广泛,操作繁琐,出血多,创伤大,易损伤神经根及马尾,增加了神经系统感染的危险性.我们利用计算机导航技术,通过臀部皮肤、髂骨、骶髂关节、骶骨翼、骶1椎体,用空心螺钉固定腰5椎体治疗腰5骶1椎体滑脱,效果较好,报告如下.
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牙槽嵴增量术个体化三维钛网固定钉的精度研究
目的：探讨用于引导骨组织再生技术( GBR)的计算机辅助设计和制作的个体化三维钛网固定钉的植入精度。方法选择9个尸体颌骨标本,采用锥形束CT( CBCT)获取颌骨三维影像数据,蓝光光栅三维扫描仪重建数字牙弓模型。运用计算机技术和快速成型技术设计并制作个体化三维钛网、钛网的定位装置、钛网固定钉的植入导板。将钛网定位于尸体颌骨,采用导板引导固定钉植入并固定钛网。采用Guidemia软件将术后CBCT颌骨数据与术前数据配准,评价虚拟设计与实际植入固定钉的三维精度的差异。结果本研究为9个尸体颌骨标本共制作15个个体化三维钛网,共植入64颗固定钉。个体化三维钛网的实际固定钉和虚拟固定钉在上、下颌之间的偏移差异无统计学意义(P>0.05),固定钉中轴线在颈部、根端的线性偏移距离为(0.89±0.28)、(1.41±0.21)mm,角度偏移量为(1.92±0.31)°。结论个体化三维钛网固定钉的植入精度与既往研究报道的口腔种植规划软件种植体的植入精度相似,该技术能够满足临床要求。
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初探应用计算机辅助设计与快速成形技术制作唇裂鼻畸形整复模型
目的 探寻改善单侧唇裂鼻畸形整复的个体化设计与提高两侧鼻翼在三维方向上对称性的新途径.方法 选1例成年男性单侧唇裂Ⅰ期术后鼻畸形患者,收集其螺旋CT数据,应用Minics10.0、Geomagic Studio7.0、Magics 8.05三个软件处理CT数据,完成唇裂鼻畸形整复的个体化设计、形成CAD(计算机辅助设计)数据,经快速成形机加工形成模型.结果 运用计算机辅助设计、快速成形技术成功实现了对唇裂鼻畸形整复模型的个体化设计与制作,直观再现了患侧鼻翼术后的理想外形,可为手术提供直接参考.结论 引入计算机辅助设计与快速成形技术制作唇裂鼻畸形整复模型,有利于提高设计、施术的准确性.
