手持设备辅助手术设计在肥胖患者多发肋骨骨折内固定术中的初步应用

张志功

[摘要] 目的 比较手持设备辅助手术切口设计和传统手术切口设计在肥胖患者多发肋骨骨折内固定术中的临床应用。 方法 将我科行肋骨内固定手术的肥胖患者随机分为传统组和实验组，后者采用手持设备辅助手术切口设计，术后盲法测量并统计肋骨内固定手术切口长度、内固定手术时间、失血量等。 结果 实验组患者肋骨内固定手术切口长度（5.8±0.7）cm，内固定手术时间（11.5±2.2）min，失血量（9.1±2.9）mL，均较对照组[（8.2±1.9）cm、（23.5±4.3）min、（17.1±5.3）mL]缩短或减少，差异均有统计学意义（P<0.05）。 结论 手持设备辅助手术切口设计相对传统组在临床应用中有优势。

[关键词] 手持设备；手术设计；肋骨骨折内固定术；微创

[中图分类号] R683.1 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2015）19-0090-03

随着人们生活水平的提高，车祸导致的多发肋骨骨折连枷胸的肥胖患者也越来越多[1，2]。对多发肋骨骨折行内固定的肥胖患者而言，由于患者较厚的皮下脂肪及外伤处可能出现血肿、瘀斑或组织水肿及胸壁软化，肋骨及骨折处的触摸定位对外科医生而言是件棘手的事情。随着微电子技术的不断发展，手持设备功能不断强大，通过手持设备增强现实技术准确定位在其他外科系统开始逐渐出现应用[3-5]，但手持设备在胸外科患者中的应用还未见报道。选取我院行肋骨内固定手术的肥胖患者40例，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性随机选取2012年1月～2015年1月在我科行肋骨内固定手术的肥胖患者（经X或CT检查明确为肋骨骨折，且骨折数>3根，明显骨折断端移位；BMI≥27 kg/m2，共40例），随机分为传统组与实验组。两组患者的性别、单/双侧及车祸伤例数、平均年龄等差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表1。

表1 两组不同方法行肋骨内固定患者一般情况比较

1.2方法

部分设备：安装Android Ice Cream Sandwich 4.1软件系统的手持平板电脑（Galaxy NOTE N800 10.1；Samsung，Seoul，Korea），安装Windows Xp的HP台式机电脑（HP Z620；Hewlett-Packard Company，China），Java编程语言IDE Borland JBuilder 2006 Enterprise和JDK 1.6.0_10制作的软件，将输入的患者术前胸部高分辨率CT影像转换为三维影像。

术前准备：（1）传统组不使用辅助系统定位，使用传统的术前CT及触摸方式决定手术切口。（2）实验组使用辅助定位系统。首先，患者全麻插管后先患侧朝上标准侧卧位，根据容易定位的大体骨性标志，如胸骨上窝和锁骨位置将手持平板电脑半透明影像与患者重合。然后将平板电脑与患者相对位置固定，再将三维影像调至半透明皮肤层面影像，确认胸廓影像与患者胸廓重合，见图1；最后，根据半透明肋骨骨折断端影像在患者身体上标记出肋骨骨折断端或粉碎性骨片情况并设计皮肤切口等，见图2。

1.3 评价指标

由同一组手术医生使用同一方法行肋骨内固定手术。术后记录肋骨内固定手术切口长度、内固定手术时间、失血量等。

1.4 统计学方法

采用SPSS19.0统计学软件分析数据，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用两独立样本t检验，P<0.01为差异有高度统计学意义。

2 结果

实验组患者肋骨内固定手术切口长度（5.8±0.7）cm，内固定手术时间（11.5±2.2）min，失血量（9.1±2.9）mL，均较对照组[（8.2±1.9）cm、（23.5±4.3）min、（17.1±5.3）mL]缩短或减少，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 两组手术切口长度、手术时间、失血量比较（x±s）

3 讨论

40例患者中，手持设备辅助定位肋骨骨折实验组患者（图2）的肋骨内固定手术切口长度、内固定手术时间、失血量均较传统组缩短或减少，差异均有统计学意义。且两组患者术后均未出现大量血胸、肺部感染或肺不张等严重术后并发症。

传统的手术计划主要依赖术前的二维CT或肋骨三维重建等信息[4]，依靠觸摸肋骨及大体解剖标志粗略定位。对于皮下脂肪较少的患者或者浅部的病变可以大致地定位，对于皮下脂肪丰富或者深部病变没有十分精确的方法[5]。

目前，增强现实技术[6]在临床应用越来越广泛，它能直接在患者身体的原位重叠显示虚拟的导航信息，以辅助医生进行操作。目前比较成熟的增强导航技术有NARVIS 系统[7]和INPRES 系统等[8]。它们主要应用于立体定向神经外科手术、耳鼻喉或口腔颌面外科等，在术前术中手术设计、术中解剖标志辅助定位、医学教学等方面发挥重要作用[9]，但这些系统在临床中的应用却受到一定的局限[10]，尤其是其昂贵的价格及增加的系统成本，限制了该技术在临床上的推广和应用。随着电子技术的发展，现阶段的手持设备可轻松达到既往台式计算机的运算速度和现实要求（4核1.4 Ghz CPU，2G内存及1280×800显示屏分辨率）。本实验利用手持设备将增强现实技术应用于胸外科临床手术，这种新的显示设备不仅便携且无需专门制造，医务人员使用方便，因而在临床上较易推广。

在临床应用中，最重要也最难的是如何准确地将虚拟图像叠加到现实物体上去，在患者身体的原位显示导航信息显示方式主要有视频式显示、穿透式显示等。以上显示方法都必须应用红外光学跟踪及电磁跟踪，对摄像头、显示屏及术者头部或眼位进行跟踪定位，以保证图像显影的精确性。实时跟踪在普外科的肝脏应用可以达到（1.4～2.1）mm精确度[8]，神经外科应用中可以在头部达到1.6 mm的精确度[11]。对于神经功能区某些解剖而言，高精度对病灶的清除和附近功能区的保护是有意义的。但对于胸科多发肋骨骨折患者而言，追求毫米级高精度的定位造成的成本大幅度提高，不仅提高了成本，有碍于技术在临床的推广，而且2 mm左右的精度对于多发肋骨骨折内固定手术而言临床应用意义有多大还值得商榷。而且我们利用便携式系统和骨性标记交互式注册，在将图像信息准确地叠加到图像中注册之后的手术试验已经证明这种方法能够有效地缩短手术切口、减少出血量和手术时间。该技术没有复杂的几何对准工艺和要求，在临床便于推广且相对于传统单纯依靠二维或者三维CT及触觉定位有优势，有极大的临床推广条件和意义。临床应用中，如CT检查时间和手术时间间隔期间软组织的水肿消退或者手术体位变动、软组织受力变形、骨性组织位置的改变等，还有很多值得进一步研究的地方。

[参考文献]

[1] Forman JL，Lopez-Valdes FJ，Duprey S，et al. The tolerance of the human body to automobile collision impact-a systematic review of injury biomechanics research，1990-2009[J]. Accid Anal Prev，2015，80（2）：7-17.

[2] 郭伟，蒋耀光. 肋骨骨折的救治概况[J]. 创伤外科杂志，2009，11（3）：272-274.

[3] 李舫. 基于平板电脑的增强现实系统[J]. 上海电力学院学报，2014，30（2）：165-168，175.

[4] Pulley BR，Taylor BC，Fowler TT，et al. Utility of three-dimensional computed tomography for the surgical management of rib fractures[J]. J Trauma Acute Care Surg，2015，78（3）：530-534.

[5] Monkman H，Kushniruk AW. A see through future：Augmented reality and health information systems[J]. Stud Health Technol Inform，2015，38（2）：281-285.

[6] Shuhaiber JH. Augmented reality in surgery[J]. Archives of Surgery，2004，（2）：170-174.

[7] Wimmer F，Bichlmeier C，Heining SM，et al. Creating a vision channel for observing deep-seated anatomy in medical augmented reality[J]. Bildverarbeitung Für Die Medizin 2008 Springer Berlin Heidelberg，2008，30（10）：298-302.

[8] 李青，張辽东. 基于增强现实的移动学习实证研究[J]. 中国电化教育，2013，32（1）：116-120.

[9] 孙国臣，余新光，陈晓雷，等. 基于多模态功能神经导航的虚拟现实及增强现实技术在神经外科教学中的应用[J].中国医学教育技术，2015，29（1）：66-69.

[10] Slade Shantz JA，Veillette CJ. The application of wearable technology in surgery：Ensuring the positive impact of the wearable revolution on surgical patients[J]. Front Surg，2014，19（1）：39-42.

[11] 潘灏，王汉东. 虚拟现实及增强现实技术在神经外科的应用进展[J]. 立体定向和功能性神经外科杂志，2012， 25（5）：314-316.

（收稿日期：2015-04-16）