三維CT成像在骨折術前評價和計算機輔助虛擬手術設計中的應用研究.pdf

1、目的： 第一部分： 三維CT顯示的信息類型已經(jīng)從簡單的二維影像轉變?yōu)閺碗s的重組影像，其影像學信息可以把相當于大體解剖學的形態(tài)學信息乃至遠較大體解剖學信息豐富的各類信息直觀地提供給臨床醫(yī)生，還為進一步模擬操作提供視覺交互手段。臨床醫(yī)生可通過三維影像得到豐富的、很多是其它檢查方法無法提供的信息。目前三維CT因能夠提供立體結構信息，在骨關節(jié)創(chuàng)傷診斷中得到廣泛使用，但目前的研究報道主要局限于三維CT對骨折陽性診斷的效能。而影像學

2、檢查的更重要意義在于對骨折的術前精確評價，包括對骨折分型和骨折形態(tài)特征的判斷，從而更加準確的判斷病情，來指導臨床治療。本研究通過利用信度和效度評價來分析三維CT對骨折術前評價的準確性和可靠性，進一步探討三維CT對骨折的診斷優(yōu)勢。 第二、三部分： 術前計劃是保證手術順利完成的重要步驟，計算機數(shù)字技術的發(fā)展為術前計劃的制定提供了一種全新的方法。本研究以髖臼為例，利用相關計算機軟件技術對基于三維CT數(shù)據(jù)構建的髖臼三維結構進行髖

3、臼骨折接骨板內固定術和髖臼前后柱逆行螺釘內固定術的虛擬手術設計，從而幫助手術者確定內置物的種類，放置位置，內置物的塑形，螺釘?shù)拈L度、直徑和方向，形成手術關鍵技術參數(shù)，為骨折手術治療提供個體化的治療方案，從而探討對骨折進行虛擬術前手術設計的可行性和臨床應用價值，進一步拓展三維CT掃描數(shù)據(jù)的應用范圍，提高三維CT檢查的應用價值。 方法： 第一部分： 四名骨科主治醫(yī)生作為評定者，分別使用二維CT影像和三維CT影像，均結

4、合X線平片，回顧性分析我院21例脛骨平臺骨折和26例髖臼骨折病例。評定者共進行四輪檢查。首先，評定者利用二維CT影像和相應X線平片評價骨折，對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X線平片對骨折特征和類型進行評價判斷。這兩輪檢查用于評價對骨折分型判斷結果的評定者間信度和對骨折特征判斷結果的效度。再四周后重復上兩輪檢查，來評價對骨折分型判斷結果的評定者自身信度。 使用一致性檢驗來分析對骨折分型判斷結果的評定者

5、間信度和評定者自身信度，和對骨折特征判斷的標準效度(術中觀察結果作為金標準)，并用McNemar檢驗比較三維CT和二維CT判斷結果與金標準的一致性的差異。 第二部分： 對6例髖臼骨折進行虛擬手術設計，將髖臼骨折Dicom格式CT數(shù)據(jù)導入Mimics，進行圖像分割將每個骨塊變成一個單獨個體并被指定顏色，建立骨折三維模型并進行虛擬復位，將.Stl格式復位模型導入3dStudioMax，并構建合適重建鋼板，根據(jù)鋼板放置位置選擇

6、合適長度鋼板，并塑形固定。根據(jù)鋼板長度，放置位置，螺釘數(shù)量來對比虛擬計劃與手術情況是否匹配。 第三部分； 將5例髖臼標本的Dicoin格式CT數(shù)據(jù)導入Mimics進行三維重建，并構建圓柱體虛擬螺釘進行髖臼右側前后柱逆行螺釘放置，測量最佳的置釘方向，并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)在相應的髖臼標本進行右側前后柱逆行置釘，然后行X線檢查證實螺釘放置的準確性。 結果: 第一部分: 對于脛骨平臺骨折，使用二維CT資料時對

7、骨折分型評價結果的評定者間信度和評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資料時的評定者間信度和評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時對于關節(jié)面骨塊數(shù)量的判斷結果與金標準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，對骨折特征判斷結果與金標準的一致性顯著性高于二維CT，兩者間有統(tǒng)計學差

8、異(P=0.027) 對于髖臼骨折，使用二維CT資料時髖臼骨折分型判斷的評定者間信度和評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資料時的評定者間信度和評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時對于關節(jié)面骨塊數(shù)量的判斷結果與金標準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，對骨折特

9、征判斷結果與金標準的一致性顯著性高于二維CT，兩者間有統(tǒng)計學差異(P=0.001)。 第二部分:6例髖臼骨折接骨板內固定方式的虛擬手術設計與術中實際情況相符。 第三部分:根據(jù)虛擬置釘獲得的數(shù)據(jù)進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和穿入髖關節(jié)。 結論: 第一部分: 使用三維CT成像能夠提高對骨折分型和骨折特征術前評價的可靠性和準確性，三維CT檢查對骨