人工髋关节假体(臼杯及股骨柄假体)置入的位置与角度是全髋关节置换术成功与否的关键。 我国每年进行人工髋关节置换的病人以十多万计，而且随着人工髋关节假体使用寿命的终结(关节假体正常使用寿命10-20年，我国二十多年前始广泛推广应用置换术)及人们对生活质量要求的提高，人工髋关节翻修及髋部存在明显骨性畸形(如先天性髋关节脱位等)要求关节置换的病例将逐年增多。 但目前国内人工髋关节置换的开展在不同医疗机构问参差不齐，技术水平悬殊，疗效差异显著，未能实现标准化治疗，很大程度上依赖于术者的技术水平，不利于手术的广泛开展。再者，以髋关节置换中臼杯的置放角度为例，经临床随访观察，国内外学者推崇臼杯外展45°±15°、前倾15°±10°，但因空间角度的复杂性，一直缺乏临床现象的理论推导研究。数字化技术的发展及应用，可模拟人工髋关节活动，使复杂的关节活动及包容安全性问关系研究取得明显的进展。同时将有助于术前假体置放位置蓝本的精确制定，术中假体的精确置入，特别足对于关节翻修及髋部骨畸形的病例。积极投身到这方面的研究与应用推广上，具有重要的意义。 数字化技术的应用包括： ●假体置入位置的模拟，从而更客观、全面的推导出假体置放的角度／位置，评估出不同角度／位置问对活动的安全性影响； ●针对个体所作的术前计划，一方面充分发挥不同假体设计的长处，另一方面最大限度的为手术提供完备的测量资料以便于手术的顺利进行，同时使到解剖结构得以理想化重建； ●数字化术中监测定位，使术前计划在术中得以精确进行。 数字化技术贯穿于人工髋关节置换的每一个环节，环环相扣，是减少术后并发症，提高手术疗效的重要组成部分。 目的：通过髋臼及臼杯的三维重建及基于此的解剖形态研究，就临床上臼杯假体安装角度对术后髋关节活动安全性改变作一定量分析。 1.数字化模板与传统胶片模板术前测量在髋假体精确性选择上的比较研究目的：比较数字化模板与传统胶片模板测量在髋关节置换术中的精确性差别，探讨数字化术前模板测量的应用价值。方法：分别应用传统胶片模板(A组)与数字化模板(B组)对2004年1月到2006年6月间行非骨水泥型人工髋关节假体置换的病例进行数字化术前计划。患者男23例，女17例，年龄50.1±12.9岁。比较计划与手术实际间假体尺寸的吻合程度。结果：两种方法在假体型号(包括臼杯、股骨柄)选择方面与术中实际尺寸吻合度间存在差异(P<0.05)，数字化模板测量与术中实际吻合度更高。A、B两组所作术前计划颈干角设定吻合者分别为14及15例，对于假体颈长度的选择，尺寸一致及仅相差1个尺寸者，两组均约50％左右，与术中真实值间比较，具显著性差异(P<0.05)。 结论：数字化术前模板测量可提高术中假体(臼杯及股骨柄假体)选择的精确性。 2.数字化影像测量评估在颈干角可变式人工髋关节假体多元化的选择上的优化应用研究. 目的：探讨数字化术前模板在提高全髋关节置换精确性的应用价值，评价两种不同的数字化术前模板测量方法在制定颈干角可变式人工髋关节置换术前计划方面的优劣性。 结果：两种术前计划方法在假体大小选择方面与术中实际尺寸吻合度高(p>0.05)，改良法在假体颈长选择、股骨颈截骨高度确定上与术中实际吻合性较经典法更精确(X2=18.34，p<0.05)。两种数字化模板测量方法均能满足下肢长度及偏心距恢复的设定，改良法所设定的数值离散性较经典法小，偏心距及下肢长度修正均偏差5mm范围以内者，改良法共32例(80％)，较经典法共13例(32.5％)为优(p<0.05)。 结论：数字化术前模板测量可提高术中假体选择的精确性，改良法能更好地完成术前计划制定，充分发挥颈干角可变式髋假体的多元化颈干角选择优势，有利于患肢的长度及偏心距的恢复。 3.数字化模板术前计划测量中更全面数据资料的获取及评估——基于应用短柄类Mayo型人工髋关节假体的关节置换病例. 目的：基于对短柄类Mayo型短柄类假体的人工髋关节置换病例进行术前数字化模板计划与术后实际问的差异性比较，从而发掘制约假体置放位置的因素，以完善并评估数字化影像测量可提供的更全面的数据资料，进一步衡量其优势所在。 结论：短柄类假体假体位置受髋臼旋转中心、截骨平面高度及股骨颈内侧骨皮质的磨挫程度制约，影响术后实际偏心距及下肢长度的恢复。数字化影像测量，能于术前测量中提供上述参数的精确估算，为手术提供更全面的数据资料。正确选择并精确置入人工髋关节假体足关节成形术成功并获得术后长时间优良预后的关键。近年来数字化技术的长足发展使术中导航技术出现，从而有效的克服了传统定位设备欠精准的弊端。为实现对骨骼、手术器械(包括拟置入的关节假体)的定位与运动监控，我们采用的运动捕捉系统(motion capture)技术。它是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的技术设备。它基于计算机图形学原理，通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将涂有特殊反光材料的球状体(跟踪器)所反射的红外线信号进行捕捉，其运动状况以图象的形式记录下来，然后使用计算机对该图象数据进行处理及三维重建，得到不同时间计量单位上物体(跟踪器)的空间坐标和运动数据。 目的：对所研制的导航系统进行定位精确性评估。 方法：将臼杯、股骨柄假体固定于数字化活动平台上，臼杯的旋转中心重叠于活动平台Z轴上。计算机控制下活动平台的运动，带动臼杯、股骨柄假体延X、Y、Z轴方向三维移动、而以Z轴为轴心的旋转实现臼杯以其旋转中心为圆点的旋转变化(设定出臼杯不同外展／前倾角度变化)。测量设计：1)单一方向位移输出下数字化导航系统对假体定位准确性评估：计算机控制下驱动活动平台，带动股骨柄分别延X、Y、Z轴方向移动。每一方向上单次运动幅度分别为5mm、1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm、10 cm、15 cm。2)三维方向位移输出下数字化导航系统对假体定位准确性评估：同时延X、Y、z轴方向移动。每一方向上单次运动幅度分别为5mm、1cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm、10 cm、15 cm。3)角度变化输出下数字化导航系统对角变量监测准确性评估：计算机控制下驱动活动平台，带动臼杯／股骨柄以Z轴为轴心旋转。旋转角单次变化幅度分别为±5°、±10°、±15°、±20°、±30°、±45°。4)可重复性验证就以上测量进行监测准确度重复性验证(两次监测过程完全独立)。结果：按单次运动幅度分别为5mm、1cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm、10 cm、15 cm进行单方向位移变化，导航系统监测定位所获数据最大偏倚1.8mm，平均偏差0.952mm±0.482 mm。各方向间偏倚情况对比，采用单向方差分析(One-Way ANOVA)统计，未见显著性差异(P>0.05)。按旋转角单次变化幅度分别为±5°、±10°、±15°、±20°、±30°、±45°进行臼杯外腱／前倾角及股骨柄假体前倾角度变化，导航系统监测角度变化所获数据最大偏倚2.1°，平均偏差0.9458°±0.5728°。在-30°到30°的测量区间，偏差大部分小于1.0，个别值稍大，但也未超过2.0，而随着测量角度的偏大，监测值的偏差也愈发明显。重复试验，最大偏差均未超出2mm／2°。同时沿X、Y、Z轴方向移动三维方向位移，导航系统监测定位所获数据平均偏差1.0063 mm±0.4692mm。结论：1)所研制的手术导航系统对物体位移的监测，偏差在2mm范围以内，对物体旋转角度的监测，偏差在2°范围内，其精确度为传统机械定位器所无法比拟。2)重复性实验结果表明，所研制的手术导航系统对被监测物体位移／角度变化的重复性监测，可重复性强，系统运作稳定。3)所研制的手术导航系统可精确监控被检测物自身角度旋转变化，因此可按不同角度的设定要求精确的辅助引导臼杯置入。4)所研制的手术导航系统可精确监控被检测物三维空间位移变化，因此可按不同置放深度设定要求精确的辅助引导股骨柄假体的髓腔内置入。