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摘要：目的：分析人工智能术前规划辅助人工全髋关节置换应用效果。方法：选择2020年6月至2024年5月在本院进行初次全髋关节置换术的274例患者为研究对象，按随机数字表法分为2组，即观察组和对照组，每组137例，对照组经传统测量法术前规划+传统后侧入路全髋关节置换术治疗，观察组经人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术治疗，对比两组手术效果。结果：观察组患者的术中出血量、切口长度、住院时间比对照组少，手术时间比对照组长，两组有明显对比差异（P＜0.05）。观察组患者的股骨侧假体准确匹配率88.32%高于对照组的56.93%，观察组患者的髋臼侧假体准确匹配率91.24%高于对照组的61.31%，两组患者均有明显对比差异（P＜0.05）。观察组与对照组患者术前的髋关节功能Harris评分无明显对比差异（P＞0.05），观察组术后2周、6周、12周、6个月时髋关节功能Harris评分均明显高于对照组（P＜0.05）。结论：人工智能术前规划下牵引器辅助的直接前方入路全髋关节置换术的应用效果较好，能提高假体准确匹配率，并减少手术对患者的损伤，提升髋关节功能，加速患者康复。

关键词：人工智能术前规划；全髋关节置换术；牵引器辅助；直接前方入路；传统后侧入路

全髋关节置换术是治疗髋部疾病的有效手段，为了确保手术效果，就需要在术前准确规划手术。临床中术前规划常通过髋关节X线进行，具有重复性差、拍摄角度差异以及放大率不精准等缺点，导致患者实际应用假体的型号与规划的具有明显差异[1]。随着相关技术的发展，CT下的三维规划软件逐渐用于全髋关节置换术术前规划，具有可重复、准确性高的优点，但是对规划者技术要求高，且操作较复杂[2]。在计算机技术的日益创新发展下，基于三维重建术前规划技术上，人工智能辅助快速识别和规划技术逐渐用于临床。目前用于全髋关节置换术的手术入路有多种，国内使用率较高的为直接前方入路、后侧入路，其中直接前方入路是近几年新兴的髋关节置换术的微创入路，是在传统S-P入路基础上发展而来的，存在不损伤肌腱和肌肉、恢复速度快等优势[3]。但现阶段针对此类入路的全髋关节置换术需要以侧卧位或者专用手术牵引床进行，具有透视不准确、患肢后伸不足等缺点，易造成术中股骨皮质的破裂或术中假体“击穿”股骨皮质等问题[4]。这就需要一套智能控制直接前方入路人工全髋关节置换术牵引辅助器，以确保手术效果。因此本次针对人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术治疗的效果进行了研究，分析了人工智能术前规划结合牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术开展的多种优势，详情如下所示。

1 资料与方法

1.1一般资料

选择2020年6月至2024年5月在本院进行初次全髋关节置换术的274例患者为研究对象，按随机数字表法分为2组，即观察组和对照组，每组137例。纳入标准：（1）均为初次、单侧全髋关节置换；（2）全部符合全髋关节置换术指征；（3）患者所用髋臼杯均来自同一公司；（4）所有患者接受随访，中途无失访患者；（5）所有患者知晓 、自愿加入研究，研究符合伦理标准。排除标准：（1）翻修手术患者；（2）三个月前进行外科手术患者；（3）合并癌症患者；（4）较严重骨质疏松患者；（5）植入骨水泥型髋关节假体患者。两组患者一般资料对比，无明显差异（P＞0.05），见表1。

1.2方法

所有患者术前进行X线检查，以仰卧位进行检查，内旋双足15°-20°，伸直双下肢，进行X线摄片。进行CT扫描与建模，检查体位为仰卧位，对股骨小转子下15厘米至整个骨盆为扫描范围，获取CT数据后进行图像处理，去除各层骨骼周围软组织，人工分割股骨与髋臼，最后获取三维数据。

1.2.1 对照组

予以传统测量法术前规划+传统后侧入路全髋关节置换术治疗，详细操作如下：（1）传统测量法术前规划：手术前全部进行CT、X线检查，测量的数据包含：①股骨头最大直径；②髋臼尺寸；③股骨、联合偏心距；④股骨近端峡部长度；⑤旋转中心垂直距离，选择最佳匹配型号的假体。（2）传统后侧入路全髋关节置换术：以健侧卧位进行手术，将10-15cm的切口做于髋关节后侧，逐层切开皮肤、皮下、筋膜，再将臀大肌纤维钝性分离。对短外旋肌进行标记和离断，关节囊切开，将股骨颈显露，依据术前规划将设置的股骨距保留，股骨颈截骨并取出，髋臼显露，将术前拟定的模型和髋臼对比。臼唇清理和小凹韧带切除，对髋臼深度进行确定并打磨髋臼，将假体植入。依据术前规划扩髓股骨近端，植入股骨柄假体，在将合适尺寸的股骨头、髋臼内衬植入，髋关节复位，对关节稳定、活动情况进行检查，逐层闭合切口。

1.2.2 观察组

予以人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术治疗，操作内容包括：（1）人工智能术前规划：在3D识别模型与分割模型中置入CT数据，分割骨骼并创建股骨与盆骨模型，依据神经网络智能分割股骨与髋臼，自动获取下肢腿长差异与偏心距、模拟骨盆、盆自动矫正前后位X线。自动识别髋臼上下与前后径，最合适的髋臼杯尺寸在假体数据库内提取，髋臼模型自动匹配。髋臼杯外转角40°、前倾角20°为自动放置位置，球头依据重建模型进行选择，之后模拟安放假体。股骨柄肩和大转子尖部的间距、股骨距保留长度经智能模拟截骨进行测量，最后将规划结果输出。（2）牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术：以仰卧位进行手术，在直接前方入路支架上固定患肢，并外展健肢。将长7-10cm的切口做于髂前上棘下2cm至腓骨小头方向，逐层切开皮肤，将缝匠肌与阔筋膜张肌的间隙暴露，对旋股外侧动脉升支进行分离、结扎、电切，将前方关节囊切开。通过支架将患肢内旋10-20°，下外方关节囊松解，再借助支架外旋30°，下内方关节囊松懈，牵引患肢4cm，内旋10-20°，将股骨颈暴露，依据术前规划将设置的股骨距保留，截骨并将股骨颈取出。牵引患肢4cm、40°外旋，后伸30°，取出股骨头，髋臼暴露后开展清创、磨挫，稳定植入假体。放松牵引，90°外旋，后外关节囊松懈，90-100°外旋、30°内收，后伸到底部，将股骨截骨面暴露，之后进行扩髓，将假体试模植入，确定稳定性、活动度后将其取出，再将陶瓷头安装。对患肢复位，确定假体植入无异常后闭合切口。

1.3 观察指标

（1）记录患者术中出血量、手术时间、切口长度、住院时间；（2）以手术中置入假体型号为基础，患者术中和术前规划的假体型号一致为准确匹配，术前规划型号超过手术中置入假体型号记“+”，小于则记“-”。记录患者髋臼侧假体、股骨侧假体匹配情况；（3）分别在术前、术后2周、6周、12周、6个月时使用Harris髋关节评分系统进行评估[5]，评估内容有关节活动度、畸形、疼痛、功能，共计四方面内容，共计100分，分值越高功能越好。

1.4 统计学分析

本研究中的计量资料（）、计数资料[n（%）]均以25.0版本的SPSS软件进行统计分析，分别以t、χ2检验，P＜0.05表示差异明显。

2 结果

2.1 两组患者手术指标对比

观察组患者的术中出血量、切口长度、住院时间比对照组少，手术时间比对照组长，两组有明显对比差异（P＜0.05），见表2。

2.2 两组患者假体匹配情况对比

观察组患者的股骨侧假体准确匹配率88.32%高于对照组的56.93%，观察组患者的髋臼侧假体准确匹配率91.24%高于对照组的61.31%，两组患者均有明显对比差异（P＜0.05），见表3。

2.3 两组患者不同时间点的髋关节功能Harris评分对比

观察组与对照组患者术前的髋关节功能Harris评分无明显对比差异（P＞0.05），观察组术后2周、6周、12周、6个月时髋关节功能Harris评分均明显高于对照组（P＜0.05），见表4。

3 讨论

全髋关节置换术是治疗髋部疾病晚期的成熟且有效的术式，具有较高成功率，但由于假体大小或者位置不精准，明显增加了术后双下肢不等长、假体松动、关节脱位等情况，进而降低患者预后质量。而术前合理规划能够提前预测假体位置和型号，提升假体匹配度，减少并发症，提升髋关节功能。全髋关节置换假体的最佳位置与精准匹配能保证假体长时间的稳定性。骨界面和非骨水泥假体的间距高于2mm，会明显降低假体稳定性。若假体匹配不准确，在患者自身体重的影响下，会增加术后疼痛、假体松动等情况的发生，因此术前预测和选择合适的假体对患者较为重要。临床中针对全髋关节置换术术前预测假体型号的方式以模板测量为主，具有成本低、设备要求低的特点。然而有研究数据显示，此种方式的假体精准匹配率为20%-70%，而影响其精准性的因素有多种，比如手术体位、假体种类差异等。还有研究显示，假体不匹配可明显增加股骨颈骨折发生率，将其风险提升3%-15%。CT三维重建技术以及计算机技术水平的发展，致使人工智能辅助术前规划技术生成，该技术能对CT图像进行自动化分割，可以精简术前规划流程，并提高术前规划精准性。而本研究结果提示，在人工智能术前规划辅助人工全髋关节置换术后的股骨侧假体、髋臼侧假体的准确匹配率高于传统模板测量术前规划，说明人工智能术前规划可以精准预测假体型号。

本研究显示，观察组患者的术中出血量、切口长度、住院时间比对照组少，手术时间比对照组长，两组有明显对比差异（P＜0.05）。可见，人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术的应用，能明显减少术中出血量，减轻手术损伤，促进患者术后康复。主要是人工智能术前规划能够将手术难度降低，支架的辅助实现了在手术过程中下肢不同高度、深度、角度和方向的自动调整，可以在手术中直接观察植入髋臼假体的部位，有助于位置的调整，同时还不会对梨状肌产生损伤，这就在一定程度上减少了出血量。直接前方入路是全髋关节置换术的一种新型手术入路，此种手术入路不会对肌肉产生损伤，且对软组织影响小。该手术入路切口比传统后侧入路小，也可减少出血量。除此之外，该手术入路选择仰卧位手术，可有效稳定固定患者骨盆，既有助于判断置杯和外展角，也有助于手术中透视。但是本研究显示观察组的手术用时更多，这可能是手术操作医师对直接前方入路、辅助支架的应用熟练度相对不足，进而增加手术时间，而随着手术应用时间的增加、手术频率的增加，可明显增加直接前方入路、辅助支架的熟练度，进而能够逐渐缩短手术时间。

此次研究结果提示，观察组术后2周、6周、12周、6个月时髋关节功能Harris评分均明显高于对照组（P＜0.05），可见人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术能够明显改善患者术后短期内的髋关节功能。人工智能术前规划可以选择更匹配患者的假体型号，以牵引器辅助下直接前方入路开展手术，术中能调节患肢方向、角度、深度、高度，有助于暴露术野，将假体精准置入，减少股外侧皮神经损伤，以上多种优势均能提高髋臼假体稳定性，进而促进髋关节功能恢复，缩短康复时间。但是本次仅对人工智能术前规划+牵引器辅助下直接前方入路全髋关节置换术的短期效果进行了研究，未进行长期随访，无法明确此种手术远期效果有无明显优势，进而后期研究可延长随访时间，明确远期效果。

综上所述，人工智能术前规划下牵引器辅助的直接前方入路全髋关节置换术的应用效果较好，能提高假体准确匹配率，并减少手术对患者的损伤，提升髋关节功能，加速患者康复。

参考文献：

[1]苏巴提江·帕尔哈提，史易晗，曾林，等.数字化术前规划技术在全髋关节置换术中的应用进展[J].骨科临床与研究杂志，2024，9（5）：317-320.

[2]王雄勋，樊俊刚，张晓敏，等.DAA入路全髋关节置换术后股外侧皮神经损伤的临床分析[J].中国骨与关节损伤杂志，2020，35（2）：156-158.

[3]董玉鹏，尚美妍，曾森炎，等．基于筋骨并重理论DAA支架辅助下直接前方入路全髋关节置换术治疗股骨头无菌性坏死临床研究[J]．新中医，2019，51（3）：182-185.

[4]吴婷，王芬，吴淅铭，等．直接前方入路髋关节置换术的优势分析及对患者髋关节功能和骨代谢的影响[J]．中国现代医药杂志，2024，26（5）：52-56.

[5]吴东，柴伟，刘星宇，等.人工智能全髋关节置换术髋臼杯放置算法的实验研究[J].中华骨科杂志，2021，41（3）：176-185.

项目名称：浙江省医药卫生科技项目“自动控制DAA人工全髋关节置换术牵引辅助器的研究开发”，项目编号：2020376956。

作者简介：叶亚丽（1978.6—），女，汉族，浙江金华人，研究生，工程师，研究方向：医疗设备智能化应用、医用耗材精细化管理、医用耗材带量采购管理等。