引用本文： 朱家慶, 孫家豪, 劉金柱, 馬博聞, 張馳宇, 張超, 夏天衛, 沈計榮. 人工智能術前規劃系統輔助人工全髖關節置換術后翻修手術的療效研究. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(4): 455-460. doi: 10.7507/1002-1892.202312099 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國修復重建外科雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
目前，人工全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）已廣泛應用于臨床治療髖關節發育不良、股骨頭壞死、髖關節骨關節炎等疾病，隨著人工髖關節使用時間延長，關節假體出現無菌性松動、斷裂、周圍骨溶解、無菌性感染甚至脫位，需行髖關節翻修手術的患者正逐年增加[1-3]。髖關節翻修手術是改善THA術后患者生活質量的有效方法[4]。雖然髖關節假體材料及結構不斷改進、外科技術不斷提高，THA手術成功率越來越高，但因假體無菌性松動引起的手術失敗仍是行髖關節翻修手術的主要原因之一[5-9]。在髖關節翻修手術中，骨缺損處理、假體位置選擇等是決定手術成功與否的關鍵[10]， THA手術失敗常導致髖臼出現巨大骨缺損，極大增加了髖關節翻修手術難度；術中清除殘留骨水泥或拔出固定的假體柄，極易造成進一步骨缺損或骨折，從而影響術后療效。因此，行髖關節翻修手術前需進行嚴格的術前規劃。
目前，多數醫院仍使用傳統二維或三維術前規劃軟件，但存在仍需手動分割測量、耗時久等問題，難以滿足臨床手術需求[11-13]。人工智能（artificial intelligence，AI）是新興技術，AI在輔助THA手術方面已初見成效[14-16]。現回顧分析2019 年 6月—2023年3月南京中醫藥大學附屬醫院收治且使用AI術前規劃系統（AIHIP 系統；北京長木谷醫療科技有限公司）進行術前規劃的髖關節翻修手術患者臨床資料，探究該系統的臨床價值。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① THA術后發生假體松動、斷裂、無菌性感染甚至脫位等導致手術失敗；② 進行性骨丟失患者；③ 年齡≥40歲；④ 術前影像學資料符合AIHIP系統選擇標準（有髖關節正側位X線片及掃描至整個骨盆及股骨小轉子下15 cm的髖關節CT）；⑤ 隨訪時間≥6個月且資料完整。
排除標準：① 合并凝血功能障礙等手術禁忌證，無法完成手術；② 髖關節或周圍骨質疏松嚴重，或存在神經肌肉功能障礙；③ 髖關節或體內存在活動性感染病灶；④ 采用 AIHIP 系統術前規劃后未行手術。2019 年 6月—2023年3月共22例（23髖）患者符合選擇標準納入研究。
1.2 一般資料
本組男12例，女10例；年齡 44～90歲，平均 69.7 歲。左側9髖，右側14髖。初次翻修19髖，2次翻修3髖，3次翻修1髖。翻修原因：假體松動12髖，髖臼杯松動4髖，骨溶解3髖，髖臼脫位2髖，術后感染1髖，假體磨損1髖。除1例患者脊柱強直伴脊柱弧度異常，其余患者脊柱弧度均正常，無脊柱強直。患側髖關節撞擊試驗均為陽性，Trendelenburg 征陽性15髖、陰性8髖。Paprosky髖臼骨缺損分期：ⅡA期6髖，ⅡB期9髖，ⅡC期4髖，ⅢA期3髖，ⅢB期1髖。
1.3 術前規劃
① 術前準備患者骨盆正位X線片及髖關節256排CT平掃圖像，要求掃描至整個骨盆及股骨小轉子下15 cm，CT掃描層厚0.8 mm。② 將掃描數據以Dicom格式導入AIHIP軟件，通過Transformer_unet算法完成髖關節三維重建。③ 通過AIHIP系統智能規劃股骨側及髖臼側，并以髖臼外展40°、前傾20° 角度安放髖臼杯假體，再根據重建模型選擇合適的球頭，完成模擬假體安放。④ 通過智能模擬截骨，測量股骨距保留長度及大轉子尖部至股骨柄肩部的距離，最后輸出智能規劃結果，模擬術后效果。AIHIP系統術前規劃時間約5 min。見圖1。
圖1
AIHIP系統術前規劃
a. AI計算髖臼杯放置位置；b～e. 髖臼側細節；f. 模擬術后前側三維視圖；g. 模擬術后后側三維視圖；h. 模擬術后整體三維視圖；i. 模擬術后髖關節正位X線片
Figure1. Preoperative planning of AIHIP systema. AI calculation of acetabular cup placement; b-e. Details of the acetabular side; f. Simulated postoperative anterior three-dimensional view; g. Simulated postoperative posterior three-dimensional view; h. Simulated postoperative overall three-dimensional view; i. Simulated postoperative anteroposterior X-ray film of hip joint
1.4 手術方法
手術均采用常規后外側入路，切除關節周圍壞死組織，脫位髖關節。根據患者具體情況取出相應假體，清除骨端殘留骨水泥及增生組織，原假體松動部位更換合適型號規劃假體。術中根據髖臼骨缺損情況，植入適量直徑約5 mm的同種異體顆粒骨（商品名：拜歐金；北京科健生物技術有限公司）或金屬墊塊等填充物。本組采取ABC方案（由輕到重）進行翻修手術：① A方案：金屬骨小梁髖臼/多孔杯+顆粒植骨+必要時金屬墊塊；本組21髖。② B方案：顆粒植骨+骨水泥聚乙烯內襯+金屬加強環 ［杯-籠（Cup-Cage）技術］；本組1髖。③ C方案：3D打印定制髖臼假體+顆粒植骨；本組1髖。對于股骨側假體的處理，采用北京春立正達醫療器械股份有限公司的160長柄（3髖）或美國強生公司的Solution長柄（6髖）翻修。在松解股骨柄或植入股骨柄假體的過程中，極易造成股骨近端骨折，術中采取胸骨鋼絲捆扎固定。本組單純更換髖臼內襯及股骨頭5髖，更換髖臼杯、內襯及人工股骨頭9髖，單純更換股骨柄及股骨頭4髖，髖臼及股骨柄假體全翻修5髖。
1.5 圍術期管理
術后24 h內密切監測患者生命體征，觀察患者意識恢復情況、雙下肢感覺及運動情況等，并予以抗感染、抗凝、護胃、化痰、消炎、鎮痛、抗骨質疏松等治療。術后1～3 d囑患者行股內側肌收縮及足背伸、跖屈活動，每次堅持5 s再放松，20～30次/組、3～4組/d。單純髖臼側翻修者中，只更換人工股骨頭或者髖臼杯內襯者，囑患者在床邊做抬腿訓練，并根據患者情況逐步進行下床步行訓練，直至患者可脫離助行器負重行走；股骨側及髖臼側假體全翻修者以床邊鍛煉為主，待臥床滿3個月再逐漸下床行走。
1.6 療效觀測指標
記錄患者更換假體型號、手術時間、住院時間、下地情況等，以及術后感染、骨折、假體松動等不良事件發生情況。術前、術后1周及6個月采用 Harris評分評價患肢功能；比較術前及術后6個月髖關節活動度。其中假體匹配情況：術后假體型號與術前設計完全相同為完全匹配，手術前后假體型號相差1號為一般匹配，手術前后假體型號相差2號或以上為不匹配[15]。假體位置：術后復查髖關節正位X線片并測量假體位置，股骨假體在內翻3°～外翻3° 之間，可判定假體位于中心固定；髖臼假體外展角處于30°～50°、前傾角 5°～25° 之間，可認為髖臼假體處于安全范圍[17-18]。
1.7 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料經Shapiro-Wilk檢驗，均符合正態分布，數據以均數±標準差表示；手術前后髖關節活動度比較采用配對t檢驗；Harris 評分比較采用單因素重復測量方差分析，若不滿足球形檢驗，采用Greenhouse-Geisser法進行校正，不同時間點間比較采用Bonferroni法；檢驗標準α=0.05。
2 結果
本組手術時間 85～510 min，平均 241.8 min；住院時間 7～35 d，平均 15.2 d；脫離助行器時間 2～108 d，平均42.2 d。22例患者均獲隨訪，隨訪時間8～53個月，平均21.7個月。除1例患者術后出現大腿血腫、1髖發生髖關節脫位外，余患者均無假體松動、感染等不良事件發生。術后髖臼杯型號匹配程度為完全匹配22髖，不匹配1髖（+2號），匹配率95.65%；股骨柄型號匹配程度為完全匹配22髖、一般匹配1髖（–1號），匹配率100%。術后1周及6個月 Harris 評分分別為（55.3±9.8）分和（89.6±7.2）分，較術前（33.0±8.6）分顯著改善，術后6個月較1周時進一步改善，差異均有統計學意義（P<0.05）；術后6個月根據Harris 評分評價患者髖關節功能，獲良21髖、中2髖，可滿足日常生活需求。術后6個月髖關節活動度為（111.09±10.11）°，與術前（79.13±18.50）° 比較差異有統計學意義（t=?7.269，P<0.001）。見圖2、3。
圖2
患者，男，54歲，右髖Paprosky ⅡB期骨缺損，髖關節假體全翻修
a. 術前髖關節正位X線片；b. 術中經后外側入路暴露關節內部；c. 術中植骨；d. 術中植柄過程中出現股骨近端骨折，透視下予以鋼絲加壓固定；e. 透視下股骨近端情況；f、g. 術后2 d髖關節正側位X線片示假體位置良好，內固定物無松動
Figure2. A 54-year-old male patient with bone defect (Paprosky stageⅡB ) of right hip underwent all hip joint revisiona. Preoperative anteroposterior X-ray film of hip joint; b. The interior of the joint was exposed via posterolateral approach; c. Bone grafting; d. Proximal femoral fracture occurred during the placement of the femoral stem, and was fixed with wire compression under fluoroscopy; e. Fluoroscopy of proximal femur; f, g. Anteroposterior and lateral X-ray films of the hip joint at 2 days after operation showed that the position of the prosthesis was good, and there was no loosening of the internal fixator
圖3
患者，男，73歲，左髖Paprosky ⅡC期骨缺損，髖關節假體全翻修正側位X線片
a. 術前；b. 術后2 d假體位置良好，內固定物無松動
Figure3. Anteroposterior and lateral X-ray films of a 73-year-old male patient with bone defect (Paprosky stage ⅡC) of left hip underwent all hip joint revisiona. Preoperative view; b. The views at 2 days after operation showed that the position of the prosthesis was good, and there was no loosening of the internal fixator
3 討論
AIHIP系統在THA術前規劃中已展現出巨大優勢，國內越來越多醫院采用AI輔助THA術前規劃。通過本研究分析AIHIP系統輔助THA術后髖關節翻修手術的療效，我們總結該系統優點如下：第一，AIHIP 系統可以提高術前規劃的精準性。AIHIP 系統采用獨特的Transformer_unet算法，可在短時間內實現翻修髖關節CT圖像的自動、精準分割，提升臨床效率，具有較高實用性和臨床應用價值[19-20]。研究發現，與傳統二維及三維規劃相比，使用AIHIP系統進行術前規劃，術前X線片測量放大率更準確，測量角度差異性更小，假體型號更精確，操作更簡便，從而提高了手術療效[21-23]。第二，AIHIP系統可降低術中出錯率。使用AIHIP系統三維設計股骨側假體型號，可很大程度規避傳統術前二維設計中的手動測量、耗時長等問題，提高臨床療效，降低術后翻修率。本研究納入的髖關節翻修患者髖臼側骨缺損多數為Paprosky Ⅱ、Ⅲ期缺損，往往因殘留骨量少、骨質差、骨質與髖臼杯的接觸面積小等原因，致使髖臼杯假體支撐點不吻合而增加手術失敗風險。術中髖臼打磨較淺，髖臼杯安置不穩，術后假體易松動；術中髖臼打磨較深，則容易打穿髖臼后壁，直接導致髖關節翻修手術失敗[24]。面對復雜的翻修手術，采用AIHIP系統行術前規劃可以完成運動范圍模擬，從而優化髖臼杯放置位置，預防撞擊、髖臼杯假體移位、術后大量骨缺損及螺釘失效等問題，減少術后并發癥的發生[25-26]。第三，AIHIP系統可提高手術效率。使用AIHIP系統進行術前規劃，只需事前準備好相應影像學資料并掃描成CT數據，然后將這些數據以Dicom格式導入，AIHIP系統即可自動完成髖關節三維重建。本研究顯示，AIHIP系統術前規劃時間約5 min，精準迅速，提高了臨床效率。
但AIHIP系統仍有局限性：第一，AI術前規劃技術尚不成熟，對于嚴重髖臼側缺損，不能很好地完成規劃。AIHIP系統目前無法設計多墊塊、加強環、定制假體或定制加強環等方案，而需要行翻修手術患者情況通常較復雜，需要更多翻修方案。第二，AI術前規劃技術尚未與臨床完全契合。如AI設計多孔墊塊，其尺寸有時無法與術中實際完美匹配，可能會影響手術順利進行；且即使術前已模擬好墊塊安裝位置及角度，術中仍需多次試模，以達到最大適配程度。第三，AI術前規劃技術難以估測軟組織情況、具體入路及術中假體處理，仍需經驗豐富的術者完成。此外，Huo等[26]研究發現，在面對髖關節高度發育不良情況下，AI術前規劃系統可能產生較大誤差。
對于骨缺損的處理，選擇合適假體是髖關節翻修手術成功的關鍵[27]。Paprosky ⅡA期和ⅡB期缺損多因髖臼前上方骨質流失，髖臼杯向前上方或外側移位，通常無需額外填充同種異體移植物[28]；Ⅲ期缺損除需要同種異體移植物填充外，還需要借助CT三維重建及3D打印技術，設計出最能匹配盆腔及周圍器官的假體植入方案，我們多采取Cup-Cage技術或3D打印設計個性化假體植入[29-33]，以促進髖臼假體穩定。打壓植骨技術可簡單有效處理髖臼非結構性骨缺損[34]，對于嚴重結構性骨缺損，則需要采用定制假體。
綜上述，AIHIP 系統用于輔助THA患者翻修術前設計，具有較高精準性，可降低手術難度，促進患者恢復。但本研究仍存在局限性：① 受限于成人 Paprosky ⅡA期～Ⅲ期骨缺損，術后需行翻修手術治療的患者相對較少，因此本研究病例數較少；② 患者隨訪時間有限，遠期療效需進一步隨訪明確；③ 翻修患者個體差異較大，翻修方案不一。
作為基于影像數據系統的關節外科機器人系統，AIHIP系統屬于為數不多真正服務于臨床的骨科手術機器人之一[35]，但其用于醫學影像的處理還存在很多挑戰，如目標邊界模糊和缺失的影像分割問題、深度學習的理論問題等。AIHIP系統如何進一步發展以獲得更高的學術接受度及臨床實用價值，是未來努力方向[36-37]。我們認為，依靠AIHIP系統行術前規劃，可促進術者更加微創、智能、安全、精準地開展此類復雜、高難度髖關節手術，如何進一步完善AIHIP 系統處理諸如軟組織分割、髖關節發育不良設計等方面的能力，值得進一步探討。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經南京中醫藥大學附屬醫院醫學倫理委員會批準（2020NL-134-02）；患者均知情同意
作者貢獻聲明 朱家慶、夏天衛、張超：參與手術、資料收集、論文撰寫及修改；張馳宇、孫家豪、馬博聞、劉金柱：參與手術、資料收集、統計分析；沈計榮：研究指導、手術操作、論文修改及審定
目前，人工全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）已廣泛應用于臨床治療髖關節發育不良、股骨頭壞死、髖關節骨關節炎等疾病，隨著人工髖關節使用時間延長，關節假體出現無菌性松動、斷裂、周圍骨溶解、無菌性感染甚至脫位，需行髖關節翻修手術的患者正逐年增加[1-3]。髖關節翻修手術是改善THA術后患者生活質量的有效方法[4]。雖然髖關節假體材料及結構不斷改進、外科技術不斷提高，THA手術成功率越來越高，但因假體無菌性松動引起的手術失敗仍是行髖關節翻修手術的主要原因之一[5-9]。在髖關節翻修手術中，骨缺損處理、假體位置選擇等是決定手術成功與否的關鍵[10]， THA手術失敗常導致髖臼出現巨大骨缺損，極大增加了髖關節翻修手術難度；術中清除殘留骨水泥或拔出固定的假體柄，極易造成進一步骨缺損或骨折，從而影響術后療效。因此，行髖關節翻修手術前需進行嚴格的術前規劃。
目前，多數醫院仍使用傳統二維或三維術前規劃軟件，但存在仍需手動分割測量、耗時久等問題，難以滿足臨床手術需求[11-13]。人工智能（artificial intelligence，AI）是新興技術，AI在輔助THA手術方面已初見成效[14-16]。現回顧分析2019 年 6月—2023年3月南京中醫藥大學附屬醫院收治且使用AI術前規劃系統（AIHIP 系統；北京長木谷醫療科技有限公司）進行術前規劃的髖關節翻修手術患者臨床資料，探究該系統的臨床價值。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① THA術后發生假體松動、斷裂、無菌性感染甚至脫位等導致手術失敗；② 進行性骨丟失患者；③ 年齡≥40歲；④ 術前影像學資料符合AIHIP系統選擇標準（有髖關節正側位X線片及掃描至整個骨盆及股骨小轉子下15 cm的髖關節CT）；⑤ 隨訪時間≥6個月且資料完整。
排除標準：① 合并凝血功能障礙等手術禁忌證，無法完成手術；② 髖關節或周圍骨質疏松嚴重，或存在神經肌肉功能障礙；③ 髖關節或體內存在活動性感染病灶；④ 采用 AIHIP 系統術前規劃后未行手術。2019 年 6月—2023年3月共22例（23髖）患者符合選擇標準納入研究。
1.2 一般資料
本組男12例，女10例；年齡 44～90歲，平均 69.7 歲。左側9髖，右側14髖。初次翻修19髖，2次翻修3髖，3次翻修1髖。翻修原因：假體松動12髖，髖臼杯松動4髖，骨溶解3髖，髖臼脫位2髖，術后感染1髖，假體磨損1髖。除1例患者脊柱強直伴脊柱弧度異常，其余患者脊柱弧度均正常，無脊柱強直。患側髖關節撞擊試驗均為陽性，Trendelenburg 征陽性15髖、陰性8髖。Paprosky髖臼骨缺損分期：ⅡA期6髖，ⅡB期9髖，ⅡC期4髖，ⅢA期3髖，ⅢB期1髖。
1.3 術前規劃
① 術前準備患者骨盆正位X線片及髖關節256排CT平掃圖像，要求掃描至整個骨盆及股骨小轉子下15 cm，CT掃描層厚0.8 mm。② 將掃描數據以Dicom格式導入AIHIP軟件，通過Transformer_unet算法完成髖關節三維重建。③ 通過AIHIP系統智能規劃股骨側及髖臼側，并以髖臼外展40°、前傾20° 角度安放髖臼杯假體，再根據重建模型選擇合適的球頭，完成模擬假體安放。④ 通過智能模擬截骨，測量股骨距保留長度及大轉子尖部至股骨柄肩部的距離，最后輸出智能規劃結果，模擬術后效果。AIHIP系統術前規劃時間約5 min。見圖1。
圖1
AIHIP系統術前規劃
a. AI計算髖臼杯放置位置；b～e. 髖臼側細節；f. 模擬術后前側三維視圖；g. 模擬術后后側三維視圖；h. 模擬術后整體三維視圖；i. 模擬術后髖關節正位X線片
Figure1. Preoperative planning of AIHIP systema. AI calculation of acetabular cup placement; b-e. Details of the acetabular side; f. Simulated postoperative anterior three-dimensional view; g. Simulated postoperative posterior three-dimensional view; h. Simulated postoperative overall three-dimensional view; i. Simulated postoperative anteroposterior X-ray film of hip joint
1.4 手術方法
手術均采用常規后外側入路，切除關節周圍壞死組織，脫位髖關節。根據患者具體情況取出相應假體，清除骨端殘留骨水泥及增生組織，原假體松動部位更換合適型號規劃假體。術中根據髖臼骨缺損情況，植入適量直徑約5 mm的同種異體顆粒骨（商品名：拜歐金；北京科健生物技術有限公司）或金屬墊塊等填充物。本組采取ABC方案（由輕到重）進行翻修手術：① A方案：金屬骨小梁髖臼/多孔杯+顆粒植骨+必要時金屬墊塊；本組21髖。② B方案：顆粒植骨+骨水泥聚乙烯內襯+金屬加強環 ［杯-籠（Cup-Cage）技術］；本組1髖。③ C方案：3D打印定制髖臼假體+顆粒植骨；本組1髖。對于股骨側假體的處理，采用北京春立正達醫療器械股份有限公司的160長柄（3髖）或美國強生公司的Solution長柄（6髖）翻修。在松解股骨柄或植入股骨柄假體的過程中，極易造成股骨近端骨折，術中采取胸骨鋼絲捆扎固定。本組單純更換髖臼內襯及股骨頭5髖，更換髖臼杯、內襯及人工股骨頭9髖，單純更換股骨柄及股骨頭4髖，髖臼及股骨柄假體全翻修5髖。
1.5 圍術期管理
術后24 h內密切監測患者生命體征，觀察患者意識恢復情況、雙下肢感覺及運動情況等，并予以抗感染、抗凝、護胃、化痰、消炎、鎮痛、抗骨質疏松等治療。術后1～3 d囑患者行股內側肌收縮及足背伸、跖屈活動，每次堅持5 s再放松，20～30次/組、3～4組/d。單純髖臼側翻修者中，只更換人工股骨頭或者髖臼杯內襯者，囑患者在床邊做抬腿訓練，并根據患者情況逐步進行下床步行訓練，直至患者可脫離助行器負重行走；股骨側及髖臼側假體全翻修者以床邊鍛煉為主，待臥床滿3個月再逐漸下床行走。
1.6 療效觀測指標
記錄患者更換假體型號、手術時間、住院時間、下地情況等，以及術后感染、骨折、假體松動等不良事件發生情況。術前、術后1周及6個月采用 Harris評分評價患肢功能；比較術前及術后6個月髖關節活動度。其中假體匹配情況：術后假體型號與術前設計完全相同為完全匹配，手術前后假體型號相差1號為一般匹配，手術前后假體型號相差2號或以上為不匹配[15]。假體位置：術后復查髖關節正位X線片并測量假體位置，股骨假體在內翻3°～外翻3° 之間，可判定假體位于中心固定；髖臼假體外展角處于30°～50°、前傾角 5°～25° 之間，可認為髖臼假體處于安全范圍[17-18]。
1.7 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料經Shapiro-Wilk檢驗，均符合正態分布，數據以均數±標準差表示；手術前后髖關節活動度比較采用配對t檢驗；Harris 評分比較采用單因素重復測量方差分析，若不滿足球形檢驗，采用Greenhouse-Geisser法進行校正，不同時間點間比較采用Bonferroni法；檢驗標準α=0.05。
2 結果
本組手術時間 85～510 min，平均 241.8 min；住院時間 7～35 d，平均 15.2 d；脫離助行器時間 2～108 d，平均42.2 d。22例患者均獲隨訪，隨訪時間8～53個月，平均21.7個月。除1例患者術后出現大腿血腫、1髖發生髖關節脫位外，余患者均無假體松動、感染等不良事件發生。術后髖臼杯型號匹配程度為完全匹配22髖，不匹配1髖（+2號），匹配率95.65%；股骨柄型號匹配程度為完全匹配22髖、一般匹配1髖（–1號），匹配率100%。術后1周及6個月 Harris 評分分別為（55.3±9.8）分和（89.6±7.2）分，較術前（33.0±8.6）分顯著改善，術后6個月較1周時進一步改善，差異均有統計學意義（P<0.05）；術后6個月根據Harris 評分評價患者髖關節功能，獲良21髖、中2髖，可滿足日常生活需求。術后6個月髖關節活動度為（111.09±10.11）°，與術前（79.13±18.50）° 比較差異有統計學意義（t=?7.269，P<0.001）。見圖2、3。
圖2
患者，男，54歲，右髖Paprosky ⅡB期骨缺損，髖關節假體全翻修
a. 術前髖關節正位X線片；b. 術中經后外側入路暴露關節內部；c. 術中植骨；d. 術中植柄過程中出現股骨近端骨折，透視下予以鋼絲加壓固定；e. 透視下股骨近端情況；f、g. 術后2 d髖關節正側位X線片示假體位置良好，內固定物無松動
Figure2. A 54-year-old male patient with bone defect (Paprosky stageⅡB ) of right hip underwent all hip joint revisiona. Preoperative anteroposterior X-ray film of hip joint; b. The interior of the joint was exposed via posterolateral approach; c. Bone grafting; d. Proximal femoral fracture occurred during the placement of the femoral stem, and was fixed with wire compression under fluoroscopy; e. Fluoroscopy of proximal femur; f, g. Anteroposterior and lateral X-ray films of the hip joint at 2 days after operation showed that the position of the prosthesis was good, and there was no loosening of the internal fixator
圖3
患者，男，73歲，左髖Paprosky ⅡC期骨缺損，髖關節假體全翻修正側位X線片
a. 術前；b. 術后2 d假體位置良好，內固定物無松動
Figure3. Anteroposterior and lateral X-ray films of a 73-year-old male patient with bone defect (Paprosky stage ⅡC) of left hip underwent all hip joint revisiona. Preoperative view; b. The views at 2 days after operation showed that the position of the prosthesis was good, and there was no loosening of the internal fixator
3 討論
AIHIP系統在THA術前規劃中已展現出巨大優勢，國內越來越多醫院采用AI輔助THA術前規劃。通過本研究分析AIHIP系統輔助THA術后髖關節翻修手術的療效，我們總結該系統優點如下：第一，AIHIP 系統可以提高術前規劃的精準性。AIHIP 系統采用獨特的Transformer_unet算法，可在短時間內實現翻修髖關節CT圖像的自動、精準分割，提升臨床效率，具有較高實用性和臨床應用價值[19-20]。研究發現，與傳統二維及三維規劃相比，使用AIHIP系統進行術前規劃，術前X線片測量放大率更準確，測量角度差異性更小，假體型號更精確，操作更簡便，從而提高了手術療效[21-23]。第二，AIHIP系統可降低術中出錯率。使用AIHIP系統三維設計股骨側假體型號，可很大程度規避傳統術前二維設計中的手動測量、耗時長等問題，提高臨床療效，降低術后翻修率。本研究納入的髖關節翻修患者髖臼側骨缺損多數為Paprosky Ⅱ、Ⅲ期缺損，往往因殘留骨量少、骨質差、骨質與髖臼杯的接觸面積小等原因，致使髖臼杯假體支撐點不吻合而增加手術失敗風險。術中髖臼打磨較淺，髖臼杯安置不穩，術后假體易松動；術中髖臼打磨較深，則容易打穿髖臼后壁，直接導致髖關節翻修手術失敗[24]。面對復雜的翻修手術，采用AIHIP系統行術前規劃可以完成運動范圍模擬，從而優化髖臼杯放置位置，預防撞擊、髖臼杯假體移位、術后大量骨缺損及螺釘失效等問題，減少術后并發癥的發生[25-26]。第三，AIHIP系統可提高手術效率。使用AIHIP系統進行術前規劃，只需事前準備好相應影像學資料并掃描成CT數據，然后將這些數據以Dicom格式導入，AIHIP系統即可自動完成髖關節三維重建。本研究顯示，AIHIP系統術前規劃時間約5 min，精準迅速，提高了臨床效率。
但AIHIP系統仍有局限性：第一，AI術前規劃技術尚不成熟，對于嚴重髖臼側缺損，不能很好地完成規劃。AIHIP系統目前無法設計多墊塊、加強環、定制假體或定制加強環等方案，而需要行翻修手術患者情況通常較復雜，需要更多翻修方案。第二，AI術前規劃技術尚未與臨床完全契合。如AI設計多孔墊塊，其尺寸有時無法與術中實際完美匹配，可能會影響手術順利進行；且即使術前已模擬好墊塊安裝位置及角度，術中仍需多次試模，以達到最大適配程度。第三，AI術前規劃技術難以估測軟組織情況、具體入路及術中假體處理，仍需經驗豐富的術者完成。此外，Huo等[26]研究發現，在面對髖關節高度發育不良情況下，AI術前規劃系統可能產生較大誤差。
對于骨缺損的處理，選擇合適假體是髖關節翻修手術成功的關鍵[27]。Paprosky ⅡA期和ⅡB期缺損多因髖臼前上方骨質流失，髖臼杯向前上方或外側移位，通常無需額外填充同種異體移植物[28]；Ⅲ期缺損除需要同種異體移植物填充外，還需要借助CT三維重建及3D打印技術，設計出最能匹配盆腔及周圍器官的假體植入方案，我們多采取Cup-Cage技術或3D打印設計個性化假體植入[29-33]，以促進髖臼假體穩定。打壓植骨技術可簡單有效處理髖臼非結構性骨缺損[34]，對于嚴重結構性骨缺損，則需要采用定制假體。
綜上述，AIHIP 系統用于輔助THA患者翻修術前設計，具有較高精準性，可降低手術難度，促進患者恢復。但本研究仍存在局限性：① 受限于成人 Paprosky ⅡA期～Ⅲ期骨缺損，術后需行翻修手術治療的患者相對較少，因此本研究病例數較少；② 患者隨訪時間有限，遠期療效需進一步隨訪明確；③ 翻修患者個體差異較大，翻修方案不一。
作為基于影像數據系統的關節外科機器人系統，AIHIP系統屬于為數不多真正服務于臨床的骨科手術機器人之一[35]，但其用于醫學影像的處理還存在很多挑戰，如目標邊界模糊和缺失的影像分割問題、深度學習的理論問題等。AIHIP系統如何進一步發展以獲得更高的學術接受度及臨床實用價值，是未來努力方向[36-37]。我們認為，依靠AIHIP系統行術前規劃，可促進術者更加微創、智能、安全、精準地開展此類復雜、高難度髖關節手術，如何進一步完善AIHIP 系統處理諸如軟組織分割、髖關節發育不良設計等方面的能力，值得進一步探討。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經南京中醫藥大學附屬醫院醫學倫理委員會批準（2020NL-134-02）；患者均知情同意
作者貢獻聲明 朱家慶、夏天衛、張超：參與手術、資料收集、論文撰寫及修改；張馳宇、孫家豪、馬博聞、劉金柱：參與手術、資料收集、統計分析；沈計榮：研究指導、手術操作、論文修改及審定
