计算机辅助设计技术在骨科手术中的辅助导航系统

结合3D虚拟切割指南和外科导航工具，MD Anderson外科医生可以更有效地执行复杂的骨盆重建，同时提高解剖准确性和修复的可能耐久性。

在第一个这样的病例中，这种组合技术可以更精确地适合由患者腓骨制作的植入物。

“当有一个非常好的匹配，假体的存活率是优化的。精确的切口，精确的植入物，良好的固定——植入物不会失败贾斯汀·伯德，医学博士，医学院副教授骨科肿瘤．“这是我们多年来一直面临的挑战。我们有技术来制造植入物，但目前的骨盆植入物由于感染和力学原因失败率非常高。”

今年早些时候，伯德遇到了一位38岁的病人，他被诊断患有艾滋病软骨肉瘤，一种骨癌从软骨细胞开始。她髋骨最上面的髂骨上的肿瘤被认为是一种叫做多发性遗传性外骨骼的遗传疾病的结果。MHE导致患者发展骨软骨瘤，这是良性实体的骨头和软骨帽，在身体的各个部分。这种情况的患者更容易从骨软骨瘤发展成恶性肉瘤。

患者的肺部和脊柱也有转移性病变。从历史上看，软骨肉瘤通常没有疗效化疗但这个病人对治疗反应非常好。化疗后,外科手术必须解决髂骨内壁的原发肿瘤。

这种类型的肿瘤的典型手术方法是内部半骨盆切除术，这是一个技术要求很高的程序。在手术中，切除部分骨盆，同时保留下肢的血液供应和神经功能。根据肿瘤的位置，外科医生可以选择多种重建方法来重新连接盆腔环。

技术的创新结合

伯德，谁与亚历山大·梅里克利医学博士，助理教授整形手术，决定在切除肿瘤和受累骨后，应使用位于小腿的部分腓骨来稳定骨盆环。使用患者自己的活骨（与硬件相反）可以降低感染率和更好的活动效果。使用骨骼时，患者通常在大约三年内会有正常的步态和活动能力。

由于骨盆是一个复杂的空间，手术需要独特的切割角度。肿瘤、神经和关节可能会碍事，手术中病人的位置与最初拍摄CT图像时不同。外科医生决定探索使用虚拟切割指南，以达到最佳效果。Mericli通常使用3D切割导板进行下颌骨重建。

一家工程公司提供了患者CT扫描的三维重建，显示了多个层面的肿瘤，因此外科医生可以提前决定在哪里进行切割。基于这些数据，我们制作了一个虚拟切割导轨，并将其导入到脑实验室(Brain Lab)中，这是一个术中导航系统。

一旦患者进入手术室，进行另一次CT扫描，以获得患者在手术位置的实时图像。导航系统允许外科医生使用他们的工具同时触摸患者并在屏幕上看到切割指南。

由于计划切除的精确测量，Mericil知道重建骨盆所需的腓骨的确切大小。

利益和结果

据外科医生说，这种技术的主要好处是更精确的解剖和持久的重建，以及减少手术时间。

“如果没有这种造型，我们会做这项工作，但这需要大量的工艺，而且通常情况下，骨骼的切割与我们想象的不完全一样，空间也大不相同。我们必须在术中进行测量，这使得手术时间更长，”伯德解释说。

“通常这些手术可以持续到凌晨两三点。有了这一次，我们在下午6点之前就完成了，我认为部分原因是由于这一预先计划，使得行动更加高效，”梅里克利说。

伯德补充说，这个手术的成功可能会有更大的影响——更精确的植入物。“我们将能够创造出更有可能成功匹配切除空间的3D植入物。”