有了髋关节置换数字模型 假体植入不单“准确”况且“准确”

【来历：科技日报】

周一新队伍开拓的新算法能够依据患者站立、座位甚至蹲位等不同姿势下骨盆歪斜角的改变、关节活动度等综合原因，为每位患者计算出一个性能较优且最安全的目的值，生成个性化的“患者特同性假体安全区”，更精确地引导机械人辅助全髋关节置换手术。

北京积水潭医院矫形骨科主任周一新老师队伍提出“臼杯矢状面角度的数学转换公式”弥补了国际空缺，从数学原理上揭露了统治髋关节重建行业50多年的传统安全区（即Lewinnek安全区）不可建立的原因，并创建了患者特同性安全区算法。日前，有关研发成果刊登在国际骨科权威杂志《骨与关节内科杂志》和《临床骨科和有关研发》上。

传统安全区存在哪类问题？患者特同性安全区算法有哪类优势？研发队伍怎样获得这一理论冲破？科技日报记者就此采访了上述研发队伍的中心成员。

传统摆放假体的安全区大概不安全

人工关节假体理应装载在肌体的哪个位子？

“过去，医师们针对人工关节假体装载位子，往往只知晓一个相对模糊的范畴，缺少准确的目的数据。”周一新队伍研发成员之一、北京积水潭医院矫形骨科主治医生唐浩表达。

20时代70年代末，Lewinnek老师提出了髋关节置换行业的首要概念“安全区”。他指出，髋臼臼杯的安置位子有一个相对安全的范畴：外展角40°±10°，前倾角15°±10°。这一安全范畴被称为Lewinnek安全区。自此，这一概念持久统治人工关节置换行业。

但是在实际操控中，让人工髋关节实行术后走、跑、蹲等运动性能的同时又以免假体脱位，并不易事，术后关节脱位时有产生。后来学术界认定，这首要是因为人工手术偏差大导致的。紧随计算机辅助手术的成长，骨科医师获取了准确摆放假体位子的本领，提升了将假体放Lewinnek安全区的几率。

“但是，今后越来越多的证据标明，术后关节脱位仍然不能以免。”唐浩奉告记者，通常来说，术后关节脱臼的几率在1%—10%。有文献称，58%的脱臼病例臼杯角度位于Lewinnek安全区内。

因而，Lewinnek安全区遭到了质疑，它并非能有效防范术后关节脱位，也不可保证患者术后的关节活动度等。

唐浩说：“基于Lewinnek安全区的远古模型是静态的，没有参考到人的骨盆是动态的。但较近的研发发掘，骨盆在实行不同性能时的空间位子改变较大，且人与人之间的差别也十分大，持续用静态方式来确认关节置换的手术目的，就好比‘刻舟求剑’。”

为患者量身打造特同性假体安全区

“部分咱们早已习惯的传统理论或方式，可能从根上就存在瑕疵，假设这类理论与方式是错误的，咱们又该如何办？”周一新和队伍成员决议揭开这个答案。

近年来，有研发发掘，脊柱骨盆姿势是全髋关节置换术后能否脱臼的首要牵连原因，有学者报导了假体在矢状面上的性能角度是牵连其安稳性的要害。

因而，周一新研发队伍创建了髋关节置换的数学模型。该模型能够成为定量工具来确认全髋关节置换术中患者特同性的安全区，弥补了国际上臼杯矢状面性能角度计算的方式学空缺。

他们发掘，没有一个固定的经历值能够满足一切患者的需要，每个患者相应的目的值全是个性化的。另外，他们从数学和运动学上证实了Lewinnek安全区不过一个二维的静止目的值，并非能准确引导髋关节假体安置，并且同时满足髋关节重建在安稳性与活动度、髋关节合理载荷等方面的需要。

这套算法能够依据患者站立、座位甚至蹲位等不同姿势下骨盆歪斜角的改变、关节活动度等综合原因，为每位患者计算出一个性能较优且最安全的目的值，生成个性化的“患者特同性假体安全区”，更精确地引导机械人辅助全髋关节置换手术。

唐浩简介，这一发掘不但为假体划定了安全范畴，且提醒了有十足原因变化传统髋关节重建的手术流程。

唐浩表达，采取新的理论方式，他们已然为400多位患者施行了机械人辅助髋关节手术，截至现在，没有一例产生术后脱臼。

唐浩简介，研发队伍还依据此方式对多例置换术后关节脱位患者进行了精确解析引导下的翻修手术，极大地减低了手术难度，提升了疗效。

让数学在临床医学中爆发能量

美国加州大学洛杉矶分校骨科研发核心爱德华·埃布拉姆扎德老师对此项研发工作评估道，这一新的算法可根据病的特征，量化预判术后脱臼危害并制定更合理的术前策划，为疏导或机械人辅助手术供应要害手术目的，使假体植入不单准确况且准确，拥有重要意思。

唐浩简介，队伍提出的“患者特同性假体安全区”，冲破了传统理论的限于，创建了新式个性化手术计划方式。

“数学原理是创建骨科精确医学理论大厦的必由之路。”唐浩说。

总是此后，临床医学与生物、化学等学科具有更慎密的联络，至于数学则仿佛要冷淡部分。怎样从临床实践中发掘有价值的问题，同时将这类问题数学化，最终将数学化的推论结果回归到临床实践，总是是周一新队伍研发的首要方向之一。

“骨科相较于其余临床科室，有更多与力学、统计学、数理模仿等方面打交道的机会，这让咱们在开拓数学与临床结合方面有了更多也许。”唐浩说。

周一新表达：“成为医师，咱们循规蹈矩，顺从诊断准则与常规，但一经有了科学与临床证据的追随时，咱们又是反动者，坚定否定与抛却掉队的观念与技巧，哪怕它们已经是那样的崇高不能触犯。”他认定，医学也许是最终一个被数学加持的行业。

这场晚到的结合，将来所爆发出的能量将是较大的。“数学可以运用于更多革新性的研发，除了髋关节置换，在膝关节置换并且治愈脊柱侧弯、X型腿和O型腿矫正方面都具有较好的运用远景”。唐浩奉告记者。

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