虚拟现实技术辅助儿童发育性髋脱位Salter截骨术△

谢 祎，程富礼

（郑州市骨科医院小儿骨科，河南郑州 450052）

发育性髋关节脱位（developmental dysplasia of the hip,DDH）是儿童骨科常见的关节畸形之一，发病率约为1%，女性发病率高于男性，主要表现为臀纹、大腿纹不对称、下肢不等长、会阴部变宽及行走时跛行步态，若未治疗可影响患儿正常生长发育，并导致成年后髋关节骨关节炎［1-3］。Salter骨盆截骨术是治疗DDH的经典术式，术中将髂骨截断，以耻骨联合为铰链，通过移动截断的髂骨改变髋臼的方向，以恢复髋关节的正常解剖关系，利于髋臼的正常发育和塑形［4-5］。Salter骨盆截骨术中对髋臼旋转方向的精确程度是影响手术效果的关键，因此准确了解髋臼的畸形程度，合理做好术前规划、避免术中操作误差是临床医师的不懈追求［6］。术前的影像学评价是了解患儿髋臼畸形程度的重要手段，数字化医学的不断发展使虚拟现实技术在骨科得到应用，可准确评估病变情况，并模拟手术进行。故此，本研究对在院实施Salter骨盆截骨术的46例DDH患儿临床资料进行回顾性分析，探讨虚拟现实技术的应用效果及对并发症的影响，报道如下：

1 手术技术

1.1 术前虚拟设计

虚拟模型建立、数据测量及打印：术前使用东芝Aquilion 64排螺旋CT（日本东芝公司）进行盆骨及股骨近端扫描（电压：120 kV，电流140 mAs，层厚1 mm），所得数据导入Minics 17.0软件，建立虚拟髋关节模型，见图1。测量重建的虚拟髋关节模型健侧及患侧髋臼指数（acetabular index,AI），于Simulate模块中以健侧为基准，镜像至患侧髋关节，记录患侧髋臼畸形程度。模拟Salter截骨术，以患侧髂前上、下嵴线的中点与坐骨大切迹中点连线进行截骨，以耻骨联合处作为中心轴，将髋臼分别向前、向下、向外旋转，使其与镜像后的健侧髋臼窝最大程度重合，观察手术效果，确认股骨头包容良好，据此方法行手术治疗（图1）。

图1 Minics软件重建髋关节模型示意图 1a～1d:术前DDH模型正位观、左侧位观、后位观、右侧位观显示右侧髋臼存在前倾畸形，需行手术矫正

1.2 麻醉与体位

患儿气管插管全身麻醉，麻醉成功后，取侧卧位实施手术，术侧下肢及髋关节常规消毒铺巾。

1.3 手术操作

行患侧Bikini切口，长度约6～8 cm（图2a），沿括筋膜张肌、缝匠肌间隙暴露股直肌，操作过程中注意保护外侧皮神经。沿着髂嵴软骨外缘近端切开，将髂骨外侧肌剥离至坐骨大孔，注意保留骨膜。股直肌于近端起点处切断并适当向远端游离，屈曲外旋髋关节暴露髂腰肌，将腱性部分切断，“T”型切开关节囊，清理髋臼内纤维结缔组织、脂肪组织及残存圆韧带，切断横韧带，修复关节囊，注意保护髋臼内关节软骨。之后从骨膜下剥离髂骨，可见坐骨切迹，以线锯经股骨近端外侧做股骨转子间截骨，根据术前虚拟操作中以坐骨大切迹至髂前下嵴为截骨线，与髂骨纵轴垂直，避免弧形或斜形截骨，截取所需骨块大小，按照术前模拟确定的髋臼最佳旋转角度，将髋臼远端向下、向前旋转至合适角度，撑开截骨缝隙适当下压臼顶，注意保留坐骨大切迹及内板后2/3完整作为铰链，将术前准备合适的自体或异体骨块插入截骨间隙，使髂前上嵴、截骨块与髂前下嵴内侧面齐平，以克氏针固定，针尾留于皮外，随后复位股骨头，沿同心圆中心复位髋臼，修剪多余关节囊，被动活动髋关节，判断复位后稳定性，逐层缝合手术切口，切口留置引流管。手术示意图见图2。

图2 改良Salter骨盆截骨术示意图 2a:患侧Bikini切口，长度约6～8 cm 2b:剥离髂骨外侧肌至坐骨大孔，注意保留骨膜 2c:自髂前上下棘之间向后至坐骨大切迹前方2 cm拐弯向下至坐骨大切迹，做V形截骨

1.4 术后处理

术后髋上外展支架固定，术后24～48 h拔除引流管，2周后指导实施屈髋功能训练，术后8～12周实施X线检查，根据恢复情况拆除固定支架，并逐渐负重训练，术后6个月取出内固定。

2 临床资料

2.1 一般资料

回顾性分析2015年6月～2018年1月在本院实施Salter骨盆截骨术治疗的DDH患儿临床资料，共46例（46髋），其中男7例（7髋），女39例（39髋），患儿年龄6个月～8岁，平均（3.02±0.58）岁；脱位部位：左侧30例，右侧16例；脱位程度Tonnis分级：II级16例、III级25例、IV级5例。本研究获得医院伦理委员会审核批准，所有患者均知情同意。

2.2 初步结果

患儿均顺利完成手术，手术时间（52.33±7.52）min，术中失血量（45.35±5.01）ml，术后住院（7.20±1.55）d；术中及术后无严重并发症。患儿术后随访6～18个月，平均（10.35±3.01）个月，于术后12周左右下床活动并开始负重训练。随访期间，1例发生内固定松动感染，取出后经抗感染治疗好转，无再脱位、股骨头缺血性坏死、髋骨翼畸形等严重并发症。末次随访时，所以患儿均可自行下地活动，Mckay功能评价优良率为100%。影像测量结果见表1，虚拟手术与真实手术的髋臼指数（AI）、中心边缘角（centre edge,CE）、前倾角比较，差异无统计学意义（P＞0.05），虚拟手术与真实手术AI、CE角、前倾角均低于术前（P＜0.05）。典型病例影像见图3。

图3 患儿，女，1岁11个月 3a:术前骨盆X线正位片显示左侧髋关节脱位，对侧髋臼发育正常，需行手术矫正 3b:术后6周骨盆X线正位片显示左髋关节同心复位，髋臼指数下降，较术前明显改善 3c:术后6个月骨盆正位片X线片显示髋关节形态良好，髋臼指数基本恢复正常 3d:术后12个月，取出内固定后正位片X线显示髋臼覆盖良好，髋臼指数正常，包容满意，恢复良好

表1 46例患儿手术前后虚拟与真实手术参数（±s）与比较

表1 46例患儿手术前后虚拟与真实手术参数（±s）与比较

images/BZ_82_219_2645_719_2709.pngAI（°）images/BZ_82_719_2645_1013_2709.png术前P值术前P值images/BZ_82_1013_2645_1435_2709.png38.23±6.10＜0.001 66.85±4.58＜0.001images/BZ_82_1435_2645_1953_2709.png37.58±5.74＜0.001 67.53±5.21＜0.001images/BZ_82_1953_2645_2262_2709.pngimages/BZ_82_219_2773_719_2837.pngimages/BZ_82_719_2773_1013_2837.pngimages/BZ_82_1013_2773_1435_2837.pngimages/BZ_82_219_2901_719_3094.pngimages/BZ_82_719_2901_1013_3094.pngimages/BZ_82_1435_2773_1953_2837.pngimages/BZ_82_1953_2773_2262_2837.png0.600images/BZ_82_1013_2901_1435_3094.png前倾角（°）images/BZ_82_219_3158_719_3222.pngimages/BZ_82_719_3158_1013_3222.pngimages/BZ_82_1435_2901_1953_3094.pngimages/BZ_82_1953_2901_2262_3094.pngimages/BZ_82_1013_3158_1435_3222.pngimages/BZ_82_1435_3158_1953_3222.pngimages/BZ_82_1953_3158_2262_3222.png0.514

3 讨论

近年来数字化医学不断发展，计算机辅助下进行手术模拟指导治疗的方式开始在临床应用，大大提高了手术操作精准度，成为手术效果的有效保障［8-9］。3D打印技术是将医学与材料学相结合，并实现数字化、智能化的典型案例。在Salter截骨术中虚拟现实技术通过术前CT测量结果，利用计算机建立骨盆及髋关节模型，可直观、准确的了解到患侧髋臼的畸形程度，对髋臼缺损程度、异常方向做出准确评估［10］。在实际手术操作前，通过模拟手术实施患侧的髋关节髂骨截骨、旋转髋臼等操作，并再次与镜像后的健侧解剖结构对照，使其最大程度与健侧髋臼结合，完成精准的髋臼畸形矫正，确定最佳手术方案，最后根据模拟最佳手术方案实施手术的指导，实现手术的个性化和精准化［11-12］。既往学者认为，骨科手术中虚拟模型及模拟手术因忽略软骨的存在，往往发生与现实手术结果不匹配的情况［13］。而本次手术在建立骨盆及髋关节模型时，充分考虑髋关节的软骨情况，模拟操作中直接在骨性结构上实施，避免因忽略软骨而对手术造成的影响，获得最佳手术效果，结果术前、术后虚拟手术与真实手术的AI、CE角、前倾角比较差异无统计学意义，且术后均较术前得到改善。

此外在虚拟现实技术中通过模拟手术操作，可无限制的重复手术操作，选择最理想的截骨旋转位置，获得准确的测量数据，保证了实际手术操作的精准性，和手术的顺利进行，避免因实际手术中骨块旋转角度不当而引起的相关问题，减少了术后相关并发症的发生［14-15］。本研究中所有患儿术中及术后均未出现严重并发症，患儿恢复良好，末次随访时患儿McKay功能评价优良率为100%，说明虚拟现实技术辅助治疗DDH在疗效及并发症方面可获得满意的效果。本研究不足之处在于病例少，仅对初次手术患儿进行研究，无法验证其在术后再脱位患儿中的应用效果，此外模拟操作中无法模拟骨膜及肌肉组织的干扰，仍无法完全替代手术中其他评估手段。

综上所述，Salter骨盆截骨术在治疗儿童DDH中应用虚拟现实技术可获得满意的疗效。