三維CT成像在骨折術(shù)前評(píng)價(jià)和計(jì)算機(jī)輔助虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、目的： 第一部分： 三維CT顯示的信息類型已經(jīng)從簡(jiǎn)單的二維影像轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的重組影像，其影像學(xué)信息可以把相當(dāng)于大體解剖學(xué)的形態(tài)學(xué)信息乃至遠(yuǎn)較大體解剖學(xué)信息豐富的各類信息直觀地提供給臨床醫(yī)生，還為進(jìn)一步模擬操作提供視覺交互手段。臨床醫(yī)生可通過(guò)三維影像得到豐富的、很多是其它檢查方法無(wú)法提供的信息。目前三維CT因能夠提供立體結(jié)構(gòu)信息，在骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷診斷中得到廣泛使用，但目前的研究報(bào)道主要局限于三維CT對(duì)骨折陽(yáng)性診斷的效能。而影像學(xué)

2、檢查的更重要意義在于對(duì)骨折的術(shù)前精確評(píng)價(jià)，包括對(duì)骨折分型和骨折形態(tài)特征的判斷，從而更加準(zhǔn)確的判斷病情，來(lái)指導(dǎo)臨床治療。本研究通過(guò)利用信度和效度評(píng)價(jià)來(lái)分析三維CT對(duì)骨折術(shù)前評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)一步探討三維CT對(duì)骨折的診斷優(yōu)勢(shì)。 第二、三部分： 術(shù)前計(jì)劃是保證手術(shù)順利完成的重要步驟，計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展為術(shù)前計(jì)劃的制定提供了一種全新的方法。本研究以髖臼為例，利用相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)對(duì)基于三維CT數(shù)據(jù)構(gòu)建的髖臼三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行髖

3、臼骨折接骨板內(nèi)固定術(shù)和髖臼前后柱逆行螺釘內(nèi)固定術(shù)的虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)，從而幫助手術(shù)者確定內(nèi)置物的種類，放置位置，內(nèi)置物的塑形，螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑和方向，形成手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，為骨折手術(shù)治療提供個(gè)體化的治療方案，從而探討對(duì)骨折進(jìn)行虛擬術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì)的可行性和臨床應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步拓展三維CT掃描數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，提高三維CT檢查的應(yīng)用價(jià)值。 方法： 第一部分： 四名骨科主治醫(yī)生作為評(píng)定者，分別使用二維CT影像和三維CT影像，均結(jié)

4、合X線平片，回顧性分析我院21例脛骨平臺(tái)骨折和26例髖臼骨折病例。評(píng)定者共進(jìn)行四輪檢查。首先，評(píng)定者利用二維CT影像和相應(yīng)X線平片評(píng)價(jià)骨折，對(duì)骨折分型和骨折特征做出判斷。四周后，再利用三維CT影像和相應(yīng)X線平片對(duì)骨折特征和類型進(jìn)行評(píng)價(jià)判斷。這兩輪檢查用于評(píng)價(jià)對(duì)骨折分型判斷結(jié)果的評(píng)定者間信度和對(duì)骨折特征判斷結(jié)果的效度。再四周后重復(fù)上兩輪檢查，來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)骨折分型判斷結(jié)果的評(píng)定者自身信度。 使用一致性檢驗(yàn)來(lái)分析對(duì)骨折分型判斷結(jié)果的評(píng)定者

5、間信度和評(píng)定者自身信度，和對(duì)骨折特征判斷的標(biāo)準(zhǔn)效度(術(shù)中觀察結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn))，并用McNemar檢驗(yàn)比較三維CT和二維CT判斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的一致性的差異。 第二部分： 對(duì)6例髖臼骨折進(jìn)行虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)，將髖臼骨折Dicom格式CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics，進(jìn)行圖像分割將每個(gè)骨塊變成一個(gè)單獨(dú)個(gè)體并被指定顏色，建立骨折三維模型并進(jìn)行虛擬復(fù)位，將.Stl格式復(fù)位模型導(dǎo)入3dStudioMax，并構(gòu)建合適重建鋼板，根據(jù)鋼板放置位置選擇

6、合適長(zhǎng)度鋼板，并塑形固定。根據(jù)鋼板長(zhǎng)度，放置位置，螺釘數(shù)量來(lái)對(duì)比虛擬計(jì)劃與手術(shù)情況是否匹配。 第三部分； 將5例髖臼標(biāo)本的Dicoin格式CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics進(jìn)行三維重建，并構(gòu)建圓柱體虛擬螺釘進(jìn)行髖臼右側(cè)前后柱逆行螺釘放置，測(cè)量最佳的置釘方向，并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)在相應(yīng)的髖臼標(biāo)本進(jìn)行右側(cè)前后柱逆行置釘，然后行X線檢查證實(shí)螺釘放置的準(zhǔn)確性。 結(jié)果: 第一部分: 對(duì)于脛骨平臺(tái)骨折，使用二維CT資料時(shí)對(duì)

7、骨折分型評(píng)價(jià)結(jié)果的評(píng)定者間信度和評(píng)定者自身信度均為高度一致(Kappa系數(shù)分別為0.706和0.703)，而使用三維CT資料時(shí)的評(píng)定者間信度和評(píng)定者自身信度均為極度一致(Kappa系數(shù)分別0.829和0.887)。使用二維CT和三維CT時(shí)對(duì)于關(guān)節(jié)面骨塊數(shù)量的判斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的一致性分別為高度一致和極度一致(Kappa系數(shù)分別為0.64l和0.848)，使用三維CT時(shí)，對(duì)骨折特征判斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的一致性顯著性高于二維CT，兩者間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差

8、異(P=0.027) 對(duì)于髖臼骨折，使用二維CT資料時(shí)髖臼骨折分型判斷的評(píng)定者間信度和評(píng)定者自身信度均為高度一致(Kappa系數(shù)分別為0.711和0.629)，而使用三維CT資料時(shí)的評(píng)定者間信度和評(píng)定者自身信度均為極度一致(Kappa系數(shù)分別0.837和0.890)。使用二維CT和三維CT時(shí)對(duì)于關(guān)節(jié)面骨塊數(shù)量的判斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的一致性分別為中度一致和極度一致(Kappa系數(shù)分別為0.536和0.877)，使用三維CT時(shí)，對(duì)骨折特

9、征判斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的一致性顯著性高于二維CT，兩者間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.001)。 第二部分:6例髖臼骨折接骨板內(nèi)固定方式的虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)與術(shù)中實(shí)際情況相符。 第三部分:根據(jù)虛擬置釘獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行前后柱逆行螺釘固定，所有髖臼前后柱螺釘均一次放置成功，沒有穿透髖臼前后柱外層骨皮質(zhì)和穿入髖關(guān)節(jié)。 結(jié)論: 第一部分: 使用三維CT成像能夠提高對(duì)骨折分型和骨折特征術(shù)前評(píng)價(jià)的可靠性和準(zhǔn)確性，三維CT檢查對(duì)骨