這個(gè)手術(shù)定位系統(tǒng)助膝關(guān)節(jié)置換實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精度

IKPAS利用傳感器技術(shù)，可以不依賴術(shù)前患者的影像數(shù)據(jù)，通過(guò)陀螺儀及加速度計(jì)配合特定的算法，在術(shù)中實(shí)時(shí)測(cè)量股骨遠(yuǎn)端與脛骨平臺(tái)的截骨角度，計(jì)算獲得個(gè)性化的角度數(shù)據(jù)，以輔助醫(yī)生更加精準(zhǔn)地完成膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中下肢力線測(cè)量和截骨定位。

——王禹基 常州市第二人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任

◎本報(bào)記者 過(guò)國(guó)忠 通 訊 員 孫鎮(zhèn)江

12月13日，科技日?qǐng)?bào)記者從江蘇省常州市第二人民醫(yī)院了解到，日前該院應(yīng)用全膝關(guān)節(jié)手術(shù)定位系統(tǒng)(IKPAS)，成功為2名高齡膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（以下簡(jiǎn)稱膝關(guān)節(jié)炎）患者，實(shí)施了膝關(guān)節(jié)表面置換手術(shù)，讓膝關(guān)節(jié)置換術(shù)達(dá)到了毫米級(jí)精度。

這意味著，我國(guó)骨科診療正在向精準(zhǔn)化、智慧化、科技化轉(zhuǎn)型，今后將為更多患者帶來(lái)福音。

傳統(tǒng)治療方法往往治標(biāo)不治本

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)關(guān)節(jié)炎患者超過(guò)1億人，其中膝關(guān)節(jié)炎超過(guò)30%，膝關(guān)節(jié)置換病人每年以25%—30%的速度增長(zhǎng)。

隨著我國(guó)逐漸進(jìn)入老齡化社會(huì)，膝關(guān)節(jié)炎成為常見的多發(fā)病，60歲以上女性和65歲以上的男性，一半以上都有不同程度的膝關(guān)節(jié)炎。

膝關(guān)節(jié)炎的傳統(tǒng)療法種類繁多。臨床普遍采用消炎鎮(zhèn)痛類的藥物來(lái)減輕病人關(guān)節(jié)局部的炎癥反應(yīng)，降低疼痛。另外，還可以通過(guò)外敷藥物增加局部血液循環(huán)達(dá)到消炎止痛的作用。在理療方面，熱敷、針灸等對(duì)疼痛的減輕也有輔助治療作用，但是這些方法對(duì)于疾病的發(fā)展或者延緩沒(méi)有太多幫助。

有專家認(rèn)為，關(guān)節(jié)腔注射玻璃酸鈉、皮質(zhì)固醇等藥物，有一定的潤(rùn)滑和消炎作用，對(duì)于早期到中期關(guān)節(jié)炎的治療有一定作用，但如果關(guān)節(jié)炎已經(jīng)非常嚴(yán)重,反復(fù)注射對(duì)關(guān)節(jié)的軟骨也會(huì)有破壞，不利于后續(xù)治療。

事實(shí)上，由于這些方法都不能起到軟骨修復(fù)的目的，因此也不能從根本上治療膝關(guān)節(jié)炎。而且如果保守治療過(guò)度，還會(huì)導(dǎo)致病情延誤惡化，最后也只能考慮膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)。

傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換需要把患者自己的膝關(guān)節(jié)鋸掉后再換上假關(guān)節(jié)，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大且費(fèi)用高昂。

2016年3月，科技部提出中國(guó)精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃，膝關(guān)節(jié)置換也逐漸向著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方向發(fā)展。

智能定位破解傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)手術(shù)難題

中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì)關(guān)節(jié)外科學(xué)組組長(zhǎng)、西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部關(guān)節(jié)外科中心主任王坤正教授認(rèn)為，實(shí)施傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者，術(shù)后幸福感沒(méi)有得到提升，很大一部分原因是治療方式不精準(zhǔn)。

“膝關(guān)節(jié)置換術(shù)有幾個(gè)要點(diǎn)，既要確定下肢虛擬力線位置，垂直下肢力線截骨，又要做到膝關(guān)節(jié)伸直、屈曲間隙的軟組織平衡，還要進(jìn)行膝關(guān)節(jié)截骨定位。”全國(guó)人工關(guān)節(jié)專家、常州市第二人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任王禹基說(shuō)，下肢力線是通過(guò)髖關(guān)節(jié)中心、膝關(guān)節(jié)中心和踝關(guān)節(jié)中心的軸線，被視作膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的生命線，術(shù)中下肢力線位置放置的準(zhǔn)確與否極大程度上決定了患者術(shù)后的功能恢復(fù)以及假體的壽命。

王禹基告訴記者，目前常規(guī)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)主要是通過(guò)髓內(nèi)定位技術(shù)，用髓內(nèi)桿插入股骨髓腔，然后通過(guò)術(shù)前X線片和術(shù)者經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行外翻5°—7°的調(diào)節(jié)，進(jìn)行股骨遠(yuǎn)端截骨。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，采用常規(guī)手術(shù)方式，有近35%的患者，下肢力線誤差大于3°。

而IKPAS是一個(gè)基于傳感器技術(shù)的便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)，可在術(shù)中對(duì)患者進(jìn)行下肢力線的精準(zhǔn)測(cè)量和截骨定位，操作簡(jiǎn)便，不延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間。

IKPAS所使用的下肢力線測(cè)量?jī)x，內(nèi)含MEMS加速度計(jì)，這是基于傳感質(zhì)量的慣性力測(cè)量原理設(shè)計(jì)的微電子傳感器。IKPAS選用的集成慣性單元，包含3軸加速度計(jì)和3軸陀螺儀，可以在靜止?fàn)顟B(tài)采集下肢力線測(cè)量?jī)x的姿態(tài)角和空間位置；在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通過(guò)加速度的變化，獲取人體運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。

在王禹基看來(lái)，人體的髖關(guān)節(jié)是一個(gè)球窩關(guān)節(jié)，在保持骨盆固定的狀態(tài)下，可將下肢運(yùn)動(dòng)看作以髖關(guān)節(jié)中心為球心的球面運(yùn)動(dòng)。

IKPAS就是將人體髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心當(dāng)作球心，膝關(guān)節(jié)中心為球面上的一點(diǎn)，在膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，可采集以髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心為球心、股骨機(jī)械軸為球體半徑的加速度集，建立球面運(yùn)動(dòng)模型。而找到了這個(gè)球心就可以找到該球體的切面，即垂直于股骨機(jī)械軸的截骨面。

“IKPAS利用傳感器技術(shù)，可以不依賴術(shù)前患者的影像數(shù)據(jù)，通過(guò)陀螺儀及加速度計(jì)配合特定的算法，在術(shù)中實(shí)時(shí)測(cè)量股骨遠(yuǎn)端與脛骨平臺(tái)的截骨角度，計(jì)算獲得個(gè)性化的角度數(shù)據(jù)，以輔助醫(yī)生更加精準(zhǔn)地完成膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中下肢力線測(cè)量和截骨定位。”王禹基說(shuō)。

與傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)相比，傳感器輔助下的膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)個(gè)體化、精準(zhǔn)化截骨，精度誤差小于1.5°；不開髓，有效降低并發(fā)癥的發(fā)生，減少止血帶的使用時(shí)間；出血少，止血帶使用時(shí)間短，患者術(shù)后體驗(yàn)好；單模塊設(shè)計(jì)，使用方便，手術(shù)時(shí)間與傳統(tǒng)手術(shù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；脛骨平臺(tái)后傾截骨角度可控，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)假體手術(shù)可控性高；在關(guān)節(jié)外畸形、內(nèi)固定物未取出等全膝關(guān)節(jié)置換病例中優(yōu)勢(shì)明顯。