這個手術(shù)定位系統(tǒng)助膝關(guān)節(jié)置換實現(xiàn)毫米級精度

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)，通過陀螺儀及加速度計配合特定的算法，在術(shù)中實時測量股骨遠端與脛骨平臺的截骨角度，計算獲得個性化的角度數(shù)據(jù)，以輔助醫(yī)生更加精準地完成膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中下肢力線測量和截骨定位。

——王禹基 常州市第二人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任

◎本報記者 過國忠 通 訊 員 孫鎮(zhèn)江

12月13日，科技日報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（以下簡稱膝關(guān)節(jié)炎）患者，實施了膝關(guān)節(jié)表面置換手術(shù)，讓膝關(guān)節(jié)置換術(shù)達到了毫米級精度。

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

傳統(tǒng)治療方法往往治標不治本

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

隨著我國逐漸進入老齡化社會，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，還可以通過外敷藥物增加局部血液循環(huán)達到消炎止痛的作用。在理療方面，熱敷、針灸等對疼痛的減輕也有輔助治療作用，但是這些方法對于疾病的發(fā)展或者延緩沒有太多幫助。

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

事實上，由于這些方法都不能起到軟骨修復的目的，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度，還會導致病情延誤惡化，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)風險大且費用高昂。

2016年3月，科技部提出中國精準醫(yī)療計劃，膝關(guān)節(jié)置換也逐漸向著精準醫(yī)學方向發(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)學會骨科學分會關(guān)節(jié)外科學組組長、西安交通大學醫(yī)學部關(guān)節(jié)外科中心主任王坤正教授認為，實施傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者，術(shù)后幸福感沒有得到提升，很大一部分原因是治療方式不精準。

“膝關(guān)節(jié)置換術(shù)有幾個要點，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，還要進行膝關(guān)節(jié)截骨定位。”全國人工關(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，下肢力線是通過髖關(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確與否極大程度上決定了患者術(shù)后的功能恢復以及假體的壽命。

王禹基告訴記者，目前常規(guī)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)主要是通過髓內(nèi)定位技術(shù)，用髓內(nèi)桿插入股骨髓腔，然后通過術(shù)前X線片和術(shù)者經(jīng)驗進行外翻5°—7°的調(diào)節(jié)，進行股骨遠端截骨。相關(guān)文獻顯示，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是一個基于傳感器技術(shù)的便攜式導航系統(tǒng)，可在術(shù)中對患者進行下肢力線的精準測量和截骨定位，操作簡便，不延長手術(shù)時間。

IKPAS所使用的下肢力線測量儀，內(nèi)含MEMS加速度計，這是基于傳感質(zhì)量的慣性力測量原理設(shè)計的微電子傳感器。IKPAS選用的集成慣性單元，包含3軸加速度計和3軸陀螺儀，可以在靜止狀態(tài)采集下肢力線測量儀的姿態(tài)角和空間位置；在運動狀態(tài)通過加速度的變化，獲取人體運動方向和運動速度。

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

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

“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)，通過陀螺儀及加速度計配合特定的算法，在術(shù)中實時測量股骨遠端與脛骨平臺的截骨角度，計算獲得個性化的角度數(shù)據(jù)，以輔助醫(yī)生更加精準地完成膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中下肢力線測量和截骨定位。”王禹基說。

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)可以輕松實現(xiàn)個體化、精準化截骨，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間；出血少，止血帶使用時間短，患者術(shù)后體驗好；單模塊設(shè)計，使用方便，手術(shù)時間與傳統(tǒng)手術(shù)無統(tǒng)計學差異；脛骨平臺后傾截骨角度可控，旋轉(zhuǎn)平臺假體手術(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)勢明顯。