這個手術定位系統助膝關節置換實現毫米級精度

IKPAS利用傳感器技術，可以不依賴術前患者的影像數據，通過陀螺儀及加速度計配合特定的算法，在術中實時測量股骨遠端與脛骨平臺的截骨角度，計算獲得個性化的角度數據，以輔助醫生更加精準地完成膝關節置換手術中下肢力線測量和截骨定位。

——王禹基 常州市第二人民醫院關節外科主任

◎本報記者 過國忠 通 訊 員 孫鎮江

12月13日，科技日報記者從江蘇省常州市第二人民醫院了解到，日前該院應用全膝關節手術定位系統(IKPAS)，成功為2名高齡膝關節骨性關節炎（以下簡稱膝關節炎）患者，實施了膝關節表面置換手術，讓膝關節置換術達到了毫米級精度。

這意味著，我國骨科診療正在向精準化、智慧化、科技化轉型，今后將為更多患者帶來福音。

傳統治療方法往往治標不治本

據統計,我國關節炎患者超過1億人，其中膝關節炎超過30%，膝關節置換病人每年以25%—30%的速度增長。

隨著我國逐漸進入老齡化社會，膝關節炎成為常見的多發病，60歲以上女性和65歲以上的男性，一半以上都有不同程度的膝關節炎。

膝關節炎的傳統療法種類繁多。臨床普遍采用消炎鎮痛類的藥物來減輕病人關節局部的炎癥反應，降低疼痛。另外，還可以通過外敷藥物增加局部血液循環達到消炎止痛的作用。在理療方面，熱敷、針灸等對疼痛的減輕也有輔助治療作用，但是這些方法對于疾病的發展或者延緩沒有太多幫助。

有專家認為，關節腔注射玻璃酸鈉、皮質固醇等藥物，有一定的潤滑和消炎作用，對于早期到中期關節炎的治療有一定作用，但如果關節炎已經非常嚴重,反復注射對關節的軟骨也會有破壞，不利于后續治療。

事實上，由于這些方法都不能起到軟骨修復的目的，因此也不能從根本上治療膝關節炎。而且如果保守治療過度，還會導致病情延誤惡化，最后也只能考慮膝關節置換手術。

傳統膝關節置換需要把患者自己的膝關節鋸掉后再換上假關節，手術風險大且費用高昂。

2016年3月，科技部提出中國精準醫療計劃，膝關節置換也逐漸向著精準醫學方向發展。

智能定位破解傳統膝關節手術難題

中華醫學會骨科學分會關節外科學組組長、西安交通大學醫學部關節外科中心主任王坤正教授認為，實施傳統膝關節置換術的患者，術后幸福感沒有得到提升，很大一部分原因是治療方式不精準。

“膝關節置換術有幾個要點，既要確定下肢虛擬力線位置，垂直下肢力線截骨，又要做到膝關節伸直、屈曲間隙的軟組織平衡，還要進行膝關節截骨定位。”全國人工關節專家、常州市第二人民醫院關節外科主任王禹基說，下肢力線是通過髖關節中心、膝關節中心和踝關節中心的軸線，被視作膝關節置換術的生命線，術中下肢力線位置放置的準確與否極大程度上決定了患者術后的功能恢復以及假體的壽命。

王禹基告訴記者，目前常規膝關節置換手術主要是通過髓內定位技術，用髓內桿插入股骨髓腔，然后通過術前X線片和術者經驗進行外翻5°—7°的調節，進行股骨遠端截骨。相關文獻顯示，采用常規手術方式，有近35%的患者，下肢力線誤差大于3°。

而IKPAS是一個基于傳感器技術的便攜式導航系統，可在術中對患者進行下肢力線的精準測量和截骨定位，操作簡便，不延長手術時間。

IKPAS所使用的下肢力線測量儀，內含MEMS加速度計，這是基于傳感質量的慣性力測量原理設計的微電子傳感器。IKPAS選用的集成慣性單元，包含3軸加速度計和3軸陀螺儀，可以在靜止狀態采集下肢力線測量儀的姿態角和空間位置；在運動狀態通過加速度的變化，獲取人體運動方向和運動速度。

在王禹基看來，人體的髖關節是一個球窩關節，在保持骨盆固定的狀態下，可將下肢運動看作以髖關節中心為球心的球面運動。

IKPAS就是將人體髖關節的旋轉中心當作球心，膝關節中心為球面上的一點，在膝關節運動的過程中，可采集以髖關節旋轉中心為球心、股骨機械軸為球體半徑的加速度集，建立球面運動模型。而找到了這個球心就可以找到該球體的切面，即垂直于股骨機械軸的截骨面。

“IKPAS利用傳感器技術，可以不依賴術前患者的影像數據，通過陀螺儀及加速度計配合特定的算法，在術中實時測量股骨遠端與脛骨平臺的截骨角度，計算獲得個性化的角度數據，以輔助醫生更加精準地完成膝關節置換手術中下肢力線測量和截骨定位。”王禹基說。

與傳統膝關節置換手術相比，傳感器輔助下的膝關節置換手術可以輕松實現個體化、精準化截骨，精度誤差小于1.5°；不開髓，有效降低并發癥的發生，減少止血帶的使用時間；出血少，止血帶使用時間短，患者術后體驗好；單模塊設計，使用方便，手術時間與傳統手術無統計學差異；脛骨平臺后傾截骨角度可控，旋轉平臺假體手術可控性高；在關節外畸形、內固定物未取出等全膝關節置換病例中優勢明顯。