廣州市第一人民醫(yī)院實現(xiàn)下肢復雜畸形微創(chuàng)、三維精準矯正

來源：廣州市第一人民醫(yī)院  丁煥文教授團隊

下肢畸形臨床較常見，患者不僅下肢功能受到嚴重限制，晚期還會造成關節(jié)退變引起骨關節(jié)炎。而且影響患者外觀和步態(tài)異常等造成患者心理壓力、影響患者心理健康，因此需要早診斷、早治療。

21歲的錢小姐，正值花樣年華卻遭受此病痛煩擾，由于雙下肢的嚴重畸形，且已錯過最佳診療時機，不少醫(yī)院同行都表示束手無策，不敢妄下決斷。但是錢小姐經(jīng)介紹找到了華南理工大學醫(yī)學院教授、廣州市第一人民醫(yī)院關節(jié)外科丁煥文主任醫(yī)師，在計算機技術、3D打印、虛擬仿真、XR技術以及白光三維掃描等醫(yī)工結(jié)合高新技術的配合運用之下，解決了錢小姐的人生厄運，為她開啟了美好的全新人生篇章。

錢小姐患者的治療過程由廣州市第一人民醫(yī)院進行了臨床決策和手術具體實施。國家人體組織功能重建工程技術研究中心輔助完成了手術導板、個性化外固定支架和鈣磷基植入體3D打印。華南理工大學醫(yī)學院解剖教研室虛擬解剖應用研究團隊輔助進行了手術虛擬仿真，完善和優(yōu)化了手術方案。諾曼數(shù)字醫(yī)療科技有限公司輔助完成了手術三維設計、手術導板三維設計和醫(yī)學3D模型平面三維渲染顯示。廣州聯(lián)睿智能科技有限公司采用XR技術進行了患者畸形狀態(tài)、手術方案、手術效果預測等3D顯示，輔助醫(yī)患溝通、病例討論和術前討論過程。先臨三維科技股份有限公司輔助進行了術前、術中、術后下肢外觀白光三維掃描，術前白光掃描了解下肢畸形狀態(tài)，術中白光掃描引導手術導板精準安放，術后白光掃描評估患者下肢畸形矯正情況和引導矯形過程。

治療經(jīng)過

病例簡介：21歲女性，因雙下肢畸形、跛行步態(tài)7年余就診。

體查：患者身高148cm，雙下肢嚴重畸形，左側(cè)明顯（圖1）。右膝關節(jié)屈曲攣縮，右膝活動度120°-25°-0°。2019年10月行左股骨、脛骨截骨矯形+術后緩慢撐開延長術（圖2）。2020年11月23日行右股骨、脛骨微創(chuàng)截骨三維精準矯形+外固定術（圖3）。術后1年余左股骨、脛骨正側(cè)位片顯示左股骨延長區(qū)域愈合、脛骨延長區(qū)域有明顯骨痂生長（圖4），左下肢延長12cm，遺留左小腿外旋畸形，（圖5），采用3D打印個性化外固定支架非手術矯正（圖6）。

新興科技助力診療
術前精準定量診斷

樹蟻智能數(shù)字精準外科云服務系統(tǒng)團隊在獲得患者CT數(shù)據(jù)之后即刻進行了三維重建（圖7），借助3D虛擬模型，更細致了解患肢在三維層面的畸形程度。同時對下肢的解剖參數(shù)精確測量，建立了以下三維數(shù)字化定量精準診斷：

1、右下肢嚴重畸形：

① 雙股骨前傾角增大1.7144°   

② 右股骨遠端關節(jié)面后傾32.2495°   

③ 右股骨遠端內(nèi)翻股骨角88.3453°   

④ 右脛骨遠端外翻，脛骨角92.1646°   

⑤ 右脛骨扭轉(zhuǎn)角減少-3.6716°   

⑥ 右下肢短縮畸形。

2、左下肢矯形術后

明確患情后丁煥文教授帶領廣州市第一人民醫(yī)院臨床研究團隊制定了以下治療計劃：

1.右股骨、脛骨微創(chuàng)截骨三維精準矯形外固定+術后緩慢撐開延長術；

2.左小腿個性化外固定架更換遺留外“八”字畸形矯正術；

手術三維設計
和虛擬仿真優(yōu)化手術方案

為更好的解決錢小姐右下肢畸形、短縮問題，丁煥文教授帶領樹蟻智能數(shù)字精準外科研究團隊開始緊鑼密鼓的進行手術三維規(guī)劃，由于右下肢存在不同程度的短縮、外翻畸形和股骨遠端關節(jié)面后傾造成膝關節(jié)不能伸直等問題，丁煥文教授團隊在左下肢矯正基礎上再次對右下肢進行個性化手術三維設計，依次從右股骨頭對齊、確定右股骨髁上截骨位置,將股骨進行矯形（圖8-9），包括恢復了股骨遠端的前傾角和后傾角，同時對遠端內(nèi)翻畸形等進行進行全方位精準矯正,再對右脛骨進行三維設計，圖10/11。

VR科技術前引熱議

所有術前準備妥當之后在手術當日交班現(xiàn)場，丁煥文教授還拿出了一項吸引眼球的新興科技，那就是虛擬仿真技術，丁煥文教授與樹蟻精準外科云輔助系統(tǒng)、廣州聯(lián)睿智能科技有限公司聯(lián)合攻關建立了醫(yī)學3D模型XR顯示系統(tǒng)，，一排VR眼鏡擺在交班室的會議桌上，各位醫(yī)生護士爭相觀看，在該系統(tǒng)輔助下VR遠程顯示病變狀態(tài)、手術方案和手術效果等。在VR眼鏡系統(tǒng)里鑲嵌了錢小姐完整的手術設計過程，借助VR眼鏡進行了一次完美的術前討論。（圖12）

白光掃描術中放異彩

術中為了將設計的置釘定位導板安裝妥帖，丁教授使用先臨三維白光三維掃描技術——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三維掃描儀對患者腿部進行掃描（圖13），EinScan Pro 2X Plus采用非接觸式白光掃描技術，掃描幅面大，細節(jié)精度高，因此可以無創(chuàng)、快速高效的獲取患者腿部表面高精數(shù)據(jù)（圖14），形成相應的文件。然后利用3D數(shù)據(jù)在電腦上進行畸形狀態(tài)評估、術中輔助手術導板快速匹配和精準安放，評估術后畸形矯形手術效果和引導術后矯形過程。

術中AR配準引導手術導板精準定位

為了進一步驗證術中導板與體表的貼合位置，丁煥文教授術中放置手術導板后將正側(cè)位外觀照片網(wǎng)上傳送給華南理工大學自動化學院李彬教授實驗室，進行手術導板術中AR即時配準（圖15），通過這種跨越空間的遠程交流，進一步體現(xiàn)了創(chuàng)新科技的優(yōu)越性，進行了遠程醫(yī)療創(chuàng)新形式的探索，也成功讓手術導板能夠更準確的貼合患肢，提高了外固定置釘精準度，防止截骨位置發(fā)生偏差。

個性化手術導板引導完成微創(chuàng)截骨
與三維精準矯形手術

在王迎軍院士領銜的國家人體組織重建工程技術研究中心趙娜如教授、刁靜靜博士等輔助下，完成了個性化磷酸鈣可再生修復體、手術導板和個性化外固定架的CAD設計和3D打印。借助這一系列新興科技手段，錢小姐的手術按時順利完成，導板引導外固定螺針（圖16）準確打入股骨與脛骨，截骨位置選擇十分準確，通過短于2cm的小切口完成微創(chuàng)截骨，安裝外固定架后完成矯形。遺留部分畸形采用個性化外固定架非手術矯正（圖17）。

術后三維評估針對左下肢術后殘留的外”八“字畸形和輕微小腿向內(nèi)成角畸形（圖18），CAD設計和3D打印個性化外固定進行非手術矯正，使患者避免了再次手術（圖19）。就這樣一臺復雜疑難下肢畸形矯正手術得以精準、安全和輕松解決。

外固定架矯形成功
下肢延長未來可期

在手術完成的第二天錢小姐精神狀態(tài)良好，還在麻醉中的雙下肢也沒有絲毫不適。進行術后的X線片與CT掃面以及三維重建評估，都提示下肢矯形效果很好。為了下肢功能更好康復，指導、鼓勵其積極進行床邊、床旁運動。身高148cm的患者術后搖身一變成為160cm的窈窕淑女。術后三維評估患者雙下肢解剖參數(shù)完全恢復（圖20）。