引用本文： 曹正, 楊偉, 楊敏之, 孔祥朋, 王毅, 郭人文, 陳繼營, 柴偉. 數字化模板計劃在直接前方入路人工全髖關節置換術中的應用研究. 中國修復重建外科雜志, 2019, 33(11): 1374-1378. doi: 10.7507/1002-1892.201903108 復制
目前，直接前方入路（direct anterior approach，DAA）已越來越多應用于人工全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）[1-2]。DAA 是通過闊筋膜張肌及股直肌間隙入路，與其他手術入路相比具有軟組織損傷小、關節穩定性高、術后康復快等優勢[3-5]。但對于肥胖、肌肉發達、短股骨頸等類型患者，采用該入路手術難度大，加之不同醫生 DAA 學習曲線存在較大差異[6]，導致發生假體位置不佳以及術中、術后并發癥的風險更高[7-8]。為了降低此類風險的發生，準確的術前計劃是關鍵。
數字化模板計劃是在 THA 術前通過計算機系統測量影像學資料，預估假體安放位置及型號。既往研究表明，后外側入路 THA 術前采用數字化模板計劃準確性及可靠性高[9-11]，但用于 DAA 的 THA 療效尚無深入研究。為此，我們回顧分析了 2016 年 1 月—2018 年 5 月中國人民解放軍總醫院第一醫學中心采用 DAA 行 THA 的股骨頭缺血性壞死患者臨床資料，探討術前數字化模板計劃的準確性及其對近期療效的影響。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準：① 單側或雙側股骨頭缺血性壞死；② 年齡>18 歲；③ 經術者評估可應用 DAA 行 THA 治療；④ 隨訪時間>6 個月；⑤ 手術均由同一位醫生完成，雙髖患者均行同期手術。排除有髖部手術史者。2016 年 1 月—2018 年 5 月中國人民解放軍總醫院第一醫學中心關節置換數據庫中共 3 285 例患者接受 THA，其中 77 例（109 髖）符合選擇標準納入研究。其中 40 例（56 髖）術前采用數字化模板計劃（A 組），37 例（53 髖）采用傳統模板計劃（B 組）。
A 組：男 33 例，女 7 例；年齡 24～77 歲，平均 43.1 歲。體質量指數（body mass index，BMI）（23.0±3.0）kg/m2。單髖 24 例，雙髖 16 例。股骨頭缺血性壞死 Ficat 分期：III 期 20 髖、IV 期 36 髖。術前 Harris 髖關節評分（Harris hip score，HHS）為（48.1±13.7）分。
B 組：男 28 例，女 9 例；年齡 23～64 歲，平均 39.3 歲。BMI 為（22.8±3.0）kg/m2。單髖 21 例，雙髖 16 例。股骨頭缺血性壞死 Ficat 分期：III 期 22 髖、IV 期 31 髖。術前 HHS 評分為（52.8±11.5）分。
兩組患者年齡、性別、BMI、股骨頭缺血性壞死分期以及術前 HHS 評分比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。
1.2 術前計劃
兩組患者術前攝骨盆正位 X 線片，拍攝時放置參照物，直徑 50 mm。評估患者 X 線片后，測量模板選用 Pinnacle 髖臼杯假體及 Trilock 股骨柄假體（DePuy 公司，美國）。其中，A 組于骨盆正位 X 線片上使用 Ortho View 軟件（Materialise 公司，比利時）制定數字化模板計劃（圖 1）。B 組采取傳統膠片測量法進行術前計劃。所有模板測量均由兩名高年資醫生獨立完成，如存在爭議，則由術者進行裁定后確定術前計劃。
圖1
A 組術前數字化模板計劃
a. 單髖 THA；b.雙髖 THA
Figure1. Preoperative digital-template planning of group Aa. Unilateral THA; b. Bilateral THAs
1.3 手術方法
兩組患者于全麻下取平臥位，常規雙下肢消毒鋪單。采取 DAA 逐層切開顯露股骨頸并截骨，取出股骨頭后顯露髖臼，髖臼銼保持外展 40°、前傾 15° 磨銼髖臼，安裝合適型號髖臼杯試模；C 臂 X 線機透視確定假體位置滿意后，安裝合適髖臼杯假體及陶瓷內襯，否則重復操作至假體位置合適。然后進行股骨近端開口并依次磨銼髓腔，安裝合適型號股骨柄假體試模；C 臂 X 線機透視確定假體位置滿意后，安裝合適型號股骨柄假體，否則重復操作至假體位置合適。安裝股骨頭假體，測量下肢長度及測試髖關節穩定性滿意后，沖洗切口，關節腔內注入 1% 氨甲環酸 25 mL，逐層縫合切口。
1.4 術后處理及療效評價指標
兩組患者術后處理一致。術后 24 h 內常規使用抗生素預防感染，35 d 內應用利伐沙班抗凝治療。術后 24 h 內指導患者下床行走并開始功能鍛煉。
記錄兩組手術時間、術中出血量、術中透視次數及并發癥發生情況。比較術前計劃與實際假體安放型號，以相差 1 個型號視為術前計劃與實際符合，計算符合率。術后 3 個月攝骨盆正位 X 線片，使用 Ortho View 軟件測量髖臼杯假體外展角及股骨柄假體力線，比較股骨柄假體力線與髓腔力線的差異；根據 Murray[12]對于外展角的定義，本研究選擇影像學外展角作為髖臼杯假體外展角。隨訪期間采用 HHS 評分評價髖關節功能恢復情況。
1.5 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內手術前后比較采用配對 t 檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 術前計劃準確性評價
A 組髖臼側術前計劃與實際安裝假體型號符合率為 80.4%（45/56），明顯高于 B 組的 62.3%（33/53），差異有統計學意義（χ2=4.38，P=0.04）；A 組股骨柄側術前計劃與實際安裝假體型號符合率為 83.9%（47/56），與 B 組的 79.2%（42/53）比較，差異無統計學意義（χ2=0.40，P=0.53）。兩組術前計劃與實際安放型號比較結果詳見表 1。
表1
兩組術前計劃與實際安放型號比較結果
Table1.
Comparison of preoperative planning and practical prosthesis size in 2 groups
術后 3 個月 X 線片測量，A、B 組髖臼杯假體外展角分別為（40.7±6.4）、（38.8±7.3）°，差異無統計學意義（t=1.47，P=0.15）；股骨柄假體力線偏差（0.1±1.8）、（0.3±1.7）°，差異無統計學意義（t=0.10，P=0.92）。X 線片復查顯示，隨訪期間無假體下沉、松動等并發癥發生。見圖 2。
圖2
A 組患者，女，45 歲，右側股骨頭缺血性壞死正位 X 線片
a. 術前設計；b. 術后 3 個月；c. 術后 15 個月
Figure2. Anteroposterior X-ray films of a 45-year-old female patient with right osteonecrosis of the femoral head in group Aa. preoperative digital-template design; b. At 3 months after operation; c. At 15 months after operation
2.2 臨床療效評價
A 組手術時間為（68.1±11.8）min、術中透視（1.6±0.8）次，較 B 組的（72.5±10.6）min、（2.1±0.9）次明顯減少，差異均有統計學意義（t=2.04，P=0.04；t=3.05，P=0.00）。A、B 組術中出血量分別為（248.2±160.1）、（201.9±75.3）mL，差異無統計學意義（t=1.92，P=0.06）。A 組 1 髖發生切口滲液；B 組 6 髖發生并發癥，其中術中股骨大粗隆骨折 2 髖，術后切口滲液 1 髖、異位骨化 2 髖、關節脫位 1 髖；兩組并發癥發生率比較，差異無統計學意義（P=0.06）。
兩組患者均獲隨訪，A 組隨訪時間 6～22 個月，平均 13.8 個月；B 組為 6～24 個月，平均 14.6 個月。兩組患者術后疼痛及關節功能均明顯改善，末次隨訪時 A、B 組 HSS 評分分別為（91.8±3.1）、（92.6±4.2）分，均較術前明顯改善（t=22.70，P=0.00；t=23.62，P=0.00），但組間比較差異無統計學意義（t=1.14，P=0.26）。
3 討論
THA 術前準確、可靠計劃直接影響手術療效。傳統膠片測量法是對 X 線片進行手工測量，存在較大誤差。何金鵬等[13]及張學軍等[14]采用國產軟件進行模板測量，但由于假體數據庫不全及分辨率限制，影響了術前計劃的準確性。大量研究表明，采用 Ortho View 軟件測量 X 線片制定的術前計劃準確性高[15-17]，本研究 A 組即選擇該方法。Heep 等[18]使用硬幣作為 X 線圖像比例尺提高了測量精度，但在大尺寸假體測量時仍存在較大誤差。研究表明，采用 DAA 進行 THA 時出現股骨側假體型號偏小的風險是采用后外側入路的 3 倍[19]。為進一步提升數字化模板計劃的精度，本研究使用了特制的顯影標記物作為影像學校正標尺，并在攝片時將其標準化放置，為測量提供精準的比例尺。本研究傳統及數字化模板計劃比較結果顯示，兩組股骨側假體術前計劃及實際安裝假體型號符合率差異無統計學意義，但髖臼側 A 組符合率更高。此外值得注意的是，兩組尚有一部分假體實際安放型號與術前計劃未完全符合，我們認為其原因可能是 X 線片為二維圖像，其測量結果即使達到很高精度，但在實際選擇假體時還需考慮髖臼側前后壁骨量、股骨近端開口等問題。
此外，DAA 的 THA 存在假體安放難度大、耗時長等問題。THA 術中透視可以改善假體安放位置，降低假體相關并發癥發生率，提升關節預后[20]，但是患者及術者均面臨輻射暴露風險[21]。同時，由于條件限制，絕大多數手術室僅能使用 C 臂 X 線機進行術中透視，可能增加感染風險[22]。本研究中，A 組手術時間及術中透視次數均較 B 組明顯減少。我們認為這可能是因為數字化模板計劃更準確，術中減少髖臼側磨銼次數，即可獲得合格覆蓋率的髖臼窩，從而減少了髖臼試模安放次數、術中透視次數，髖臼假體安放更快，手術時間也隨之減少。同樣股骨側假體安放時，術者也可依據精準術前計劃進行股骨側準備，減少磨銼、試模和透視次數并縮短手術時間，也能獲得滿意手術療效。本研究中兩組患者髖關節功能均明顯改善，HHS 評分較術前顯著提高，但總體隨訪時間較短，遠期結果有待進一步觀察。
本研究兩組并發癥發生率差異無統計學意義。A 組 1 髖切口并發癥，B 組除切口滲液外，還出現大粗隆骨折及脫位。該結果提示在保證術者手術技術前提下，數字化模板計劃的應用不會造成并發癥發生率的提升。但本研究例數有限，應用數字化模板能否降低術中并發癥的發生還需更大樣本進行研究。
隨著計算機技術的普及，數字化模板將更多地應用于關節置換術中。本研究結果顯示在 DAA 的 THA 術前制定數字化模板計劃準確性高，在不增加并發癥發生率的同時可以減少手術時間及透視次數，具備較強的臨床適用性。
作者貢獻：曹正、楊偉負責數據收集整理及文章撰寫，楊敏之、孔祥朋、王毅、郭人文負責統計分析，陳繼營、柴偉負責科研設計及實施。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經中國人民解放軍總醫院醫學倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。
目前，直接前方入路（direct anterior approach，DAA）已越來越多應用于人工全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）[1-2]。DAA 是通過闊筋膜張肌及股直肌間隙入路，與其他手術入路相比具有軟組織損傷小、關節穩定性高、術后康復快等優勢[3-5]。但對于肥胖、肌肉發達、短股骨頸等類型患者，采用該入路手術難度大，加之不同醫生 DAA 學習曲線存在較大差異[6]，導致發生假體位置不佳以及術中、術后并發癥的風險更高[7-8]。為了降低此類風險的發生，準確的術前計劃是關鍵。
數字化模板計劃是在 THA 術前通過計算機系統測量影像學資料，預估假體安放位置及型號。既往研究表明，后外側入路 THA 術前采用數字化模板計劃準確性及可靠性高[9-11]，但用于 DAA 的 THA 療效尚無深入研究。為此，我們回顧分析了 2016 年 1 月—2018 年 5 月中國人民解放軍總醫院第一醫學中心采用 DAA 行 THA 的股骨頭缺血性壞死患者臨床資料，探討術前數字化模板計劃的準確性及其對近期療效的影響。
1 臨床資料
1.1 一般資料
納入標準：① 單側或雙側股骨頭缺血性壞死；② 年齡>18 歲；③ 經術者評估可應用 DAA 行 THA 治療；④ 隨訪時間>6 個月；⑤ 手術均由同一位醫生完成，雙髖患者均行同期手術。排除有髖部手術史者。2016 年 1 月—2018 年 5 月中國人民解放軍總醫院第一醫學中心關節置換數據庫中共 3 285 例患者接受 THA，其中 77 例（109 髖）符合選擇標準納入研究。其中 40 例（56 髖）術前采用數字化模板計劃（A 組），37 例（53 髖）采用傳統模板計劃（B 組）。
A 組：男 33 例，女 7 例；年齡 24～77 歲，平均 43.1 歲。體質量指數（body mass index，BMI）（23.0±3.0）kg/m2。單髖 24 例，雙髖 16 例。股骨頭缺血性壞死 Ficat 分期：III 期 20 髖、IV 期 36 髖。術前 Harris 髖關節評分（Harris hip score，HHS）為（48.1±13.7）分。
B 組：男 28 例，女 9 例；年齡 23～64 歲，平均 39.3 歲。BMI 為（22.8±3.0）kg/m2。單髖 21 例，雙髖 16 例。股骨頭缺血性壞死 Ficat 分期：III 期 22 髖、IV 期 31 髖。術前 HHS 評分為（52.8±11.5）分。
兩組患者年齡、性別、BMI、股骨頭缺血性壞死分期以及術前 HHS 評分比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。
1.2 術前計劃
兩組患者術前攝骨盆正位 X 線片，拍攝時放置參照物，直徑 50 mm。評估患者 X 線片后，測量模板選用 Pinnacle 髖臼杯假體及 Trilock 股骨柄假體（DePuy 公司，美國）。其中，A 組于骨盆正位 X 線片上使用 Ortho View 軟件（Materialise 公司，比利時）制定數字化模板計劃（圖 1）。B 組采取傳統膠片測量法進行術前計劃。所有模板測量均由兩名高年資醫生獨立完成，如存在爭議，則由術者進行裁定后確定術前計劃。
圖1
A 組術前數字化模板計劃
a. 單髖 THA；b.雙髖 THA
Figure1. Preoperative digital-template planning of group Aa. Unilateral THA; b. Bilateral THAs
1.3 手術方法
兩組患者于全麻下取平臥位，常規雙下肢消毒鋪單。采取 DAA 逐層切開顯露股骨頸并截骨，取出股骨頭后顯露髖臼，髖臼銼保持外展 40°、前傾 15° 磨銼髖臼，安裝合適型號髖臼杯試模；C 臂 X 線機透視確定假體位置滿意后，安裝合適髖臼杯假體及陶瓷內襯，否則重復操作至假體位置合適。然后進行股骨近端開口并依次磨銼髓腔，安裝合適型號股骨柄假體試模；C 臂 X 線機透視確定假體位置滿意后，安裝合適型號股骨柄假體，否則重復操作至假體位置合適。安裝股骨頭假體，測量下肢長度及測試髖關節穩定性滿意后，沖洗切口，關節腔內注入 1% 氨甲環酸 25 mL，逐層縫合切口。
1.4 術后處理及療效評價指標
兩組患者術后處理一致。術后 24 h 內常規使用抗生素預防感染，35 d 內應用利伐沙班抗凝治療。術后 24 h 內指導患者下床行走并開始功能鍛煉。
記錄兩組手術時間、術中出血量、術中透視次數及并發癥發生情況。比較術前計劃與實際假體安放型號，以相差 1 個型號視為術前計劃與實際符合，計算符合率。術后 3 個月攝骨盆正位 X 線片，使用 Ortho View 軟件測量髖臼杯假體外展角及股骨柄假體力線，比較股骨柄假體力線與髓腔力線的差異；根據 Murray[12]對于外展角的定義，本研究選擇影像學外展角作為髖臼杯假體外展角。隨訪期間采用 HHS 評分評價髖關節功能恢復情況。
1.5 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內手術前后比較采用配對 t 檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用 χ2 檢驗或 Fisher 確切概率法。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 術前計劃準確性評價
A 組髖臼側術前計劃與實際安裝假體型號符合率為 80.4%（45/56），明顯高于 B 組的 62.3%（33/53），差異有統計學意義（χ2=4.38，P=0.04）；A 組股骨柄側術前計劃與實際安裝假體型號符合率為 83.9%（47/56），與 B 組的 79.2%（42/53）比較，差異無統計學意義（χ2=0.40，P=0.53）。兩組術前計劃與實際安放型號比較結果詳見表 1。
表1
兩組術前計劃與實際安放型號比較結果
Table1.
Comparison of preoperative planning and practical prosthesis size in 2 groups
術后 3 個月 X 線片測量，A、B 組髖臼杯假體外展角分別為（40.7±6.4）、（38.8±7.3）°，差異無統計學意義（t=1.47，P=0.15）；股骨柄假體力線偏差（0.1±1.8）、（0.3±1.7）°，差異無統計學意義（t=0.10，P=0.92）。X 線片復查顯示，隨訪期間無假體下沉、松動等并發癥發生。見圖 2。
圖2
A 組患者，女，45 歲，右側股骨頭缺血性壞死正位 X 線片
a. 術前設計；b. 術后 3 個月；c. 術后 15 個月
Figure2. Anteroposterior X-ray films of a 45-year-old female patient with right osteonecrosis of the femoral head in group Aa. preoperative digital-template design; b. At 3 months after operation; c. At 15 months after operation
2.2 臨床療效評價
A 組手術時間為（68.1±11.8）min、術中透視（1.6±0.8）次，較 B 組的（72.5±10.6）min、（2.1±0.9）次明顯減少，差異均有統計學意義（t=2.04，P=0.04；t=3.05，P=0.00）。A、B 組術中出血量分別為（248.2±160.1）、（201.9±75.3）mL，差異無統計學意義（t=1.92，P=0.06）。A 組 1 髖發生切口滲液；B 組 6 髖發生并發癥，其中術中股骨大粗隆骨折 2 髖，術后切口滲液 1 髖、異位骨化 2 髖、關節脫位 1 髖；兩組并發癥發生率比較，差異無統計學意義（P=0.06）。
兩組患者均獲隨訪，A 組隨訪時間 6～22 個月，平均 13.8 個月；B 組為 6～24 個月，平均 14.6 個月。兩組患者術后疼痛及關節功能均明顯改善，末次隨訪時 A、B 組 HSS 評分分別為（91.8±3.1）、（92.6±4.2）分，均較術前明顯改善（t=22.70，P=0.00；t=23.62，P=0.00），但組間比較差異無統計學意義（t=1.14，P=0.26）。
3 討論
THA 術前準確、可靠計劃直接影響手術療效。傳統膠片測量法是對 X 線片進行手工測量，存在較大誤差。何金鵬等[13]及張學軍等[14]采用國產軟件進行模板測量，但由于假體數據庫不全及分辨率限制，影響了術前計劃的準確性。大量研究表明，采用 Ortho View 軟件測量 X 線片制定的術前計劃準確性高[15-17]，本研究 A 組即選擇該方法。Heep 等[18]使用硬幣作為 X 線圖像比例尺提高了測量精度，但在大尺寸假體測量時仍存在較大誤差。研究表明，采用 DAA 進行 THA 時出現股骨側假體型號偏小的風險是采用后外側入路的 3 倍[19]。為進一步提升數字化模板計劃的精度，本研究使用了特制的顯影標記物作為影像學校正標尺，并在攝片時將其標準化放置，為測量提供精準的比例尺。本研究傳統及數字化模板計劃比較結果顯示，兩組股骨側假體術前計劃及實際安裝假體型號符合率差異無統計學意義，但髖臼側 A 組符合率更高。此外值得注意的是，兩組尚有一部分假體實際安放型號與術前計劃未完全符合，我們認為其原因可能是 X 線片為二維圖像，其測量結果即使達到很高精度，但在實際選擇假體時還需考慮髖臼側前后壁骨量、股骨近端開口等問題。
此外，DAA 的 THA 存在假體安放難度大、耗時長等問題。THA 術中透視可以改善假體安放位置，降低假體相關并發癥發生率，提升關節預后[20]，但是患者及術者均面臨輻射暴露風險[21]。同時，由于條件限制，絕大多數手術室僅能使用 C 臂 X 線機進行術中透視，可能增加感染風險[22]。本研究中，A 組手術時間及術中透視次數均較 B 組明顯減少。我們認為這可能是因為數字化模板計劃更準確，術中減少髖臼側磨銼次數，即可獲得合格覆蓋率的髖臼窩，從而減少了髖臼試模安放次數、術中透視次數，髖臼假體安放更快，手術時間也隨之減少。同樣股骨側假體安放時，術者也可依據精準術前計劃進行股骨側準備，減少磨銼、試模和透視次數并縮短手術時間，也能獲得滿意手術療效。本研究中兩組患者髖關節功能均明顯改善，HHS 評分較術前顯著提高，但總體隨訪時間較短，遠期結果有待進一步觀察。
本研究兩組并發癥發生率差異無統計學意義。A 組 1 髖切口并發癥，B 組除切口滲液外，還出現大粗隆骨折及脫位。該結果提示在保證術者手術技術前提下，數字化模板計劃的應用不會造成并發癥發生率的提升。但本研究例數有限，應用數字化模板能否降低術中并發癥的發生還需更大樣本進行研究。
隨著計算機技術的普及，數字化模板將更多地應用于關節置換術中。本研究結果顯示在 DAA 的 THA 術前制定數字化模板計劃準確性高，在不增加并發癥發生率的同時可以減少手術時間及透視次數，具備較強的臨床適用性。
作者貢獻：曹正、楊偉負責數據收集整理及文章撰寫，楊敏之、孔祥朋、王毅、郭人文負責統計分析，陳繼營、柴偉負責科研設計及實施。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道。
機構倫理問題：研究方案經中國人民解放軍總醫院醫學倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。
