計算機三維仿真技術在復雜足踝部骨折手術中的應用章瑩，遠軍，磊吳文，譚新宇，會，漢輝，尹慶水【摘要目的：探討計算機三維仿真技術輔助個體化的復雜足踝部骨折精確治療的療效。方法132例足踝部骨折患者術前進CT圖像三維重建計算機三維模擬手術，快速成型與個體化標本預手術123例踝部骨折患者直接采用傳統手術治獲得隨訪的病例進行回顧性研究，記錄兩組術中復位固定時間，按照美國足踝外科學會足部功能評分系統評估術后踝關節功能。結果：隨訪時間-36(18±3)個月，計算機輔助組獲得隨訪105，優0，良5，可0例差0，優良，復位固定時間±常規術組獲得隨9例優9例，良例，可4，差，優良率7，復位固定時間為（56.35.7傳統手術組相比，計算機模擬手術組復位固定時間明顯降低，有統計學意義P<0.05）術優良率也較傳統手術組高，但沒有統計學意義。結論：計算機三維技術輔助是個體化手術治療足踝骨折的有效方法，能有效減少術中復位固定時間并提高踝部骨折手術的精確度。【關詞三維仿真；足踝部骨折；撬撥復位operationfractureoffootby3dtechniqueZHANGYing1,XiaYuanjun1,WANLei1XieHuibin1,LiuXin-Yu1,YIN、of，GuangzhouofGuangzhouGuangzhou510515,Guangdong,【AbstractObjectivepreciselyfractureofankle3dsimulationthroughdesignedoperationwiththoseweretreatedCTfootfractureof132intocomputerfor3dthenheightmeasuredbonegrafting.Accordingtotheandbycomputer,individualoperationprogramoperationdoneC-arm.123wereconventionalbycomputerTimefractureresetrecordedinAnkle1州軍區廣州總醫院骨科，廣州，510010【基金項目東省自然科學基金團隊項目（【作者簡介瑩(1964-)，男，主任醫師，碩士導師，研究方向：創傷與關節外科。電話:,functionwerebyHintfootintwogroups.Results105patientsin

groupandincomputer-aidedgroupfollowedtomonths,17monthsaveraged.sixmonthsthefunctionscoringsystem.39wereweremiddle6wereandratewasinnocomputer-aidedgroup.60patientswerewere10middlewerebad,ratewas88.57%inComparedwithnogroup,timewereindifferenceissignificantbetweenfinessrateingroupthanitsincomputer-aidedgroup,statisticallyComputeroperationofbysimulationbehelpfuldesigningoperationindividually.Anditefficiencyaccuracyin【Keywords】fractureofsimulation;graft足踝部骨折包脛骨遠端骨折、跟骨骨折、踝關節骨、距骨折、足跗骨骨折、跖趾骨骨折，這類骨折較為常見，但其治療效果卻不盡人意，究其原因，受制于足踝解剖結構以及生物力學機制復雜[1]床上術者一般很難依據平面圖像獲得跟骨折的整體精確維圖像在此基礎上進行有效的恢復生物力學機制的個體化骨折治療方案設計。踝關節周圍骨折因骨折復位不良，使創傷性關節炎成為足踝部骨折的常見并發癥[2-3]。本研究采用T圖、計算機三維重建和三維設計模擬技術，在術前建立足踝部骨折的三維數字模型，以恢復踝關節的脛距關節面、距骨的距下關節關節面為基準。在測量數據的基礎上進行撬撥復位計算機三維虛擬，測算撬撥復位旋轉角度，以及需要撬撥復位的程度，從而設計出使關節面骨折解剖復位的理想方案。以此設計為術中參考，C臂機監測下按計算機設計方案手術，獲得滿意的復位效果。資料方一般資料與分組

我院2年1月至2年8月計算機輔助組獲得隨訪的足踝部骨105例，其中男1例女44，年齡4~69歲平均歲。高處墜落49，車禍致例，其他致傷23例受傷到治療時間3d。傳統手術組獲得隨訪的足踝部骨9例，其中男51例，例年齡16~64歲，平均2歲高處墜落傷39例，車禍致例，其他致3例受傷到治療時間hd。1.2Ｃ數據的處理和跟骨骨折三維重建選擇患者足踝骨折處C平掃DICOM3.0格數據描層距參數。MIMICS11.11調用圖像數據序列，設Thresholdline=1500，Growing對跟骨建立像素集合。執Calculatemask，建立以健側骨折處三維模型。因為患側骨折塊具有相近Hounsfield，對于骨折塊的分割，采用手動逐層追蹤，建立各骨折塊的Mask像集合，由M運出跟骨各骨折塊的3。經Unite爾運算獲得患側骨折三維模型。調用EA模塊的Smooth能拋光三維模型表面，減少三維圖像信號噪音，以利于選擇表面觀察點。

3撬復位計算機三維設計

對跟骨結節骨折DObject采TE作，緩慢旋轉跟骨骨折塊，模擬手術撬撥過程，使B角逐漸恢復至健側角度。測量跟骨結節撬撥旋轉角度，對脛骨遠端和三踝骨折的骨折塊3采取移動操作，模擬手術復位過程，使骨折恢復正常的位置，并打印出跟骨骨折復位后圖片，留作手術中參考。1.4臨床評估按美國足踝外學會[足功能評分系統評hindfoot分（50和（10等個方面總1分優0～分良～分中～74，<分。1.5影像學評估常術后拍攝X線片，包括跟骨側位和軸位像、踝關節正位、側位像。1.6統計學方法：隨所得的結果S軟進行處理術中觀察指標的分析采t驗，優良率采用驗為異有顯著性意義。結果2.1計機術前方案指導下撬撥復位足踝部骨折手術計算機模擬足部骨折復位后打印圖片以及計算機測骨折塊撥角度為個體化手術提供了參照（1-2足部骨折精確復位成為可[4-5]。手術切口采用傳統手術切口，直視下用骨刀將塌陷的骨折塊撬起恢復關節面平整及高度用工骨或自體髂骨條填塞撬起后遺留的空隙，植骨量為6~20g，根據不同情況用解剖鈦鋼板、松質骨螺釘進行內固定。撬撥復位臂機的透視下可發現復位固定的足踝部骨折與計算機足踝骨折復位后打印圖片一致2.2訪隨訪時6-36(18±個，計算機輔助組獲得隨105，例，35例，例，例，優良率0.4%，復位固定時間為（±5.4常規手術組獲得隨訪例，優39例，良2例，可4，差例，優良率7，位固定時間為（±5.7常規手術組比較，計算機輔助手術組術中復位固定時間短，差異有顯著意義）1.術功能評分，計算機輔助手術組優良率較傳統手術組高，但差異無顯著性差異如2，這可能與例數尚較有。表1計機輔助手術組與傳統手組中指標術中位定間）計算機輔助組傳統手術組t值P值計算機輔助組傳統手術組

±5.7±5.44.51030．表2算機輔助手術組與傳統手術組術6月良率優良例（良）105（）（78.0%）

值

P值討論3.1足骨折手術治療的現狀

足踝骨折是骨科醫生遇到的常見損傷之一。因足部骨折常波及關節面，輕微的移位也有重要的臨床意義[6-7]，雖然移位的足踝部骨折通過閉合復位也可以取得意復位至解剖復位但維持這種復位通常要以長腿石膏托固定于非功能至6周由于康復期較長且并發癥多，因此，對于骨折塊波及關節面的移位足踝部骨折，如果沒有手術禁忌癥，主張開放復位內固定。踝關節面積小、承重大，并接近地面，作用于踝關節的承重應力緩沖小，其承重力線改變無法被其他關節代償。踝穴的完整性依賴于腓骨的正常長度及脛骨、腓骨切跡中的精確位置以及下脛腓聯合的完整性[8]此對足部累計關節面的骨要解剖復位的剖復位，距下關節的解剖復位，早期恢復踝關節活動范圍是足踝部骨折的基本原[9]。3.2算機輔助設足踝手術的優勢采用T圖像、計算機三維重建和三維手術設計模擬技術，在術前建立足踝部骨折的三維數字模型，可使骨折的治療個體化，對骨折的粉碎程度和關節面塌陷程度有明確的了。組病例術前采用CT圖像、計算機三維重建和三維手術設計模擬技術，在術前建立足踝骨折的三維數字模型，并對關節面塌陷的數值進行三維測量，可以從三個方面提高脛距關節面、距關節面恢復的精確度。其一，進行撬撥復位計算機三維虛擬仿真，使需要撬撥復位的程度與關節面的恢復相關聯。術前模擬撬撥復位可以使術中的撬撥更加心中有數。其二，在三維數字影像技術的支持下，對健、患側足踝部進行個體化三維設計和監測，可解決個體差異帶來的影響。其三，計算機輔助設計可預測需要植骨的體積，為術后確定植骨的量提供幫助。隨三維重建技術的進步用T三維重建圖像可更好地理解足踝部骨折創傷解剖仿真分析治療效果，為關節面的恢復提供了新的手段。術前進行個體化手術方案設計，手術時間明顯縮短，術中出血量明顯減少，與常規手術組相比，有統計學差異。本組患者達到解剖復位，術后功能評分優良率達8，分顯示了計算機輔助設計后脛骨平臺骨折達到解剖復位內固定的優勢。3.3三數字技術在足踝骨折的應用前景數字化測量、算機模擬、三維仿真等先進技術為臨骨科的究和治療技術面提供了新的思路：首先，傳統解剖需要尸體標本采集才能測量的數據現在通過計算機技術可以在正常健康人群中進行無創測量；其次著字化骨科的發展數字化引導下快速成型制作三維導航模板的技術日益成熟，模板導航可使原來需要手術醫生具備豐富經驗的手術變得簡單[13-14]。踝部結構復雜，骨折后的狀況更為復雜，個體差異非常明顯，用功能強大的計算機和軟件自動CT/MRI數中提取特征參數及重要幾何細節接生足踝部復位前后的骨骼模

型，使術前模擬手術過程、術前預彎鋼板、預制螺釘方向模板、預先選擇螺釘種類及長度、大大縮短手術時間等成為可能。因此三維數字技術在足踝部等復雜骨折的手術治療中將發揮更為積極的作用。【考文獻】[1]MarxRC,MizelinfootankleBoneJointAm.2010ManojloviR,KadijaM,etal.PossibleforfracturesVPregl.[3]MD,CampbellJT.Intra-articularcalcanealwithtarsalwithopenreduction,internalfixation,andarthrodesis:acaseAnkleInt.[4].章，夏遠軍，萬磊，計機三維仿真技術在復雜跟骨骨折手術中的應.中修復重建外科雜志2009;23(12):1447-1450.[5].章，萬磊，尹慶水，計機快速成型輔助個體化三踝骨折的手術治.中創傷骨科雜志，2009;11(6):509-511.[6]MasonAcomparingweightinfiberglassandprefabricatedpneumaticFootApr;3(2):64-6.[7]SM,KeelingShawenfootandtrauma.JSurgAdv.Spring;19(1):70-6.[8]SmerekJP,KadakiaA,BelkoffSM,al.configurationofcalcaneusfractures:cadaverstudy.AnkleInt.2008;29(9):931-935[9]LoutzenhiserL,LawrenceDoneganTreatmentofselectopencalcaneusfractureswithinternal