Mimics在骨科術前應用研究(附81例報告)

摘 要 目的:探索Mimics在骨科的臨床應用，為骨科發展提供一種新的手段和方法。方法:用Mimics對81例骨關節CT數據進行處理、分析評估骨科傷病細節模擬骨折復位及固定、模擬截骨、用于術前討論、術前醫患溝通等。結果:Mimics能獲得清晰三維圖像并可旋轉、拆分、切割及測量有利于準確診斷作精細的術前計劃有效的術前交流。結論:Mimics在骨科可用于診斷術前準備、手術演練能提高手術安全性、成功率有益于構建和諧醫患關系。

關鍵詞CT 三維重建 Mimics 術前準備

我們用Mimics對6年1月～8年1月81例骨關節CT數據處理獲得清晰、直觀的三維圖像能為診斷、手術、及教學等提供大量有用信息報告如下。

資料和方法

臨床資料:共81例其中男51例女例;年齡～9歲;創傷77例骨病例炎癥1例;頸椎1例胸腰椎7例膝1例踝7例髖7例肩例肘例骨盆例;薄層6例螺旋1例。

設備:Philips公司螺旋CT及工作站(射洪縣人民醫院CT中心)，可輸出dicom數據。普通計算機及移動儲存介質(U盤或移動硬盤)。

軟件:Materialise公司軟件MIMICS(Materialise's Interactive Medical Image Control System)。

獲取CT數據:調用我院6年1月～8年1月81例骨關節CT數據(dicom格式)。掃描條件:1V、16mA。薄層軸掃:層厚、層距～5mm;螺旋掃描:層厚1～mm1mm螺距?？截怌T數據到安裝Mimics的計算機。

三維重建:將dicom格式數據導入Mimics根據CT值精確選取每層骨關節輪廓線并轉換為三維圖像。具體如下:①結構蒙罩生成:閾值選取技術(Thresholding)選定骨關節軟件自動得出其閾值范圍接受這一閾值范圍便獲得骨關節原始蒙罩。對原始蒙罩酌情編輯可得到不同結構的蒙罩;三維區域增長技術(D)選取欲重建的單個或多個骨區域可快速得到新的蒙罩。②在三維實體(D Object)菜單欄導入生成的蒙罩并加以運算便獲得相關結構三維重建模型。

三維圖像分析及應用:①用分割(segmentation)處理對每例骨關節解剖結構作逐一重建選擇性顯示了解結構間關系。②用再定位(Repositioning)功能模擬復位為骨折分型等提供客觀數據準確診斷指導治療。③用MedCAD模塊在Mimics中創建CAD對象(內置物)并模擬出置入“內固定”進行仿真手術，模擬固定、矯型等手術操作用measure獲取個體化相關解剖數據指導手術操作。幫助確定手術體位、入路骨折復位程序、術中關鍵操作解剖數據。④用仿真(Simulation)技術對位置深在、解剖復雜、創傷大、風險大操作難的極具挑戰性的手術術前獲取相關個體化解剖數據模擬操作擬定手術方案。⑤用清晰、逼真的三維圖像作術前討論及術前談話。

結 果

用Mimics成功對81例骨關節CT數據進行了三維重建三維圖像逼真有個體化特性均清楚、立體地顯示了各結構間關系及病變部位、范圍。其操作科學嚴謹結果真實可信。

用三維圖像對77例復雜骨折脫位的創傷病例由不同的人進行處理能客觀、準確的分型可重復性好。

對1例5歲髖臼發育不良術前作了髖臼周圍截骨設計;對15例創傷術前計算機模擬手術。為手術提供了個體化關鍵數據。

在操作中提高了年輕醫生CT讀片能力。

重建仿真圖像更易被患方理解術前談話醫患更易溝通能獲良好的依從性。

重建圖像質量與掃描層距、層厚有關螺旋掃描優于薄層軸掃。1例螺旋CT重建較6薄層CT重建圖像更細膩。對細微骨折(移位<2mm)三維重建顯示不明顯。

討 論

應用價值:在病理狀態下因結構復雜、彼此重疊、解剖異常、疼痛致體位受限普通X線無法顯示骨關節細節CT難以直觀再現空間形態與關系不能完美滿足診治要求。對81例CT數據處理結果證明Mimics在骨科臨床極有價值:①對復雜骨折脫位顯示良好:77例損傷用三維區域增長技術重建骨關節圖像直觀、多角度、選擇性顯示細節及其立體關系完全作到了無遮擋、重疊彌補了平片、CT不足減少漏診、誤診。②用Mimics對骨折分型有客觀、準確、快捷、可重復性好的特點對指導治療及評價療效有重要意義。③有助于手術設計:Mimics重建圖像充分顯示復雜骨關節相關細節確定手術體位及入路;利用仿真復位術前模擬復位指導術中復位及內固定選擇提高復雜手術的精確性;通過Mimics仿真切割功能設計髖臼周圍截骨術前對截骨位置、方向、距離等作到心中有數;對脊柱等高風險部位能獲得個體化解剖數據指導安全操作。④逼真圖像更易理解更好溝通有利于建立和諧的醫患關系醫生工作更輕松。⑤重建操使診斷更準確醫生們對手術操作理解更深刻術中配合更默契可提高診療水平。目前微機、CT已普及CT數據容易獲得。Mimics三維重建是有條件的。三維重建圖像較之常規影像有明顯優勢是提高診療水平的有效手段。Mimics三維重建相關技術為骨科診療帶來了新的革命。

前景、困難及局限:①Mimics結合CAD軟件可得到個體化仿真標本即快速原型技術(Rapid Prototyping)。能提供直接的病變信息使醫患間、醫師間交流更方便快捷可獲良好依從性;模型上可模擬手術事先發現預料不到的情況幫助擬定手術方案使手術有的放矢為高效、安全手術創造條件;用于教學能安全積累醫生操作經驗利于醫生成長與成熟利于新、難、大手術開展;對特殊病例可作為重要標本資料供參考;可用于假體、工具設計。快速原型技術在技術上現已不難制約臨床應用的關鍵是費用。相信隨著技術推廣產品規?；a其成本必然會降低該技術必將成為骨科發展的利器。②Mimics能提供限元分析建模。人體結構有限元分析有重大研究意義[~7]但跨專業多知識廣骨科醫生工作量大精力有限。解決這一矛盾需專業間橫向合作。③重建圖像質量與CT掃描參數有關。盡管重建圖像對細微骨折顯示欠佳但因移位不明顯臨床常無需特殊處理從而并不影響其在臨床應用。