AI 术前规划辅助关节置换，苏州明基医院骨科进入数字化微创时代

2019 年我国人工关节置换手术量已经超过了 90 万例，且每年仍在以接近 20% 的速度增长。

根据第七次全国人口普查数据显示，截止 2020 年底，我国 60 岁以上老年人口 2.64 亿人，占比 18.7%，即将进入中度老龄化社会。人口老龄化的不断加剧，是人们对关节置换需求不断增高的主要因素。

关节置换作为一项发展至今已有半个多世纪的手术技术，在国内外各大小医院都已成熟开展。

传统的手术操作，术中的截骨量、假体型号的选择和假体放置的位置及角度等因素需借助术者的经验来确定，每个步骤的精确度不足，这在一定程度上造成术后患者功能锻炼难度增加，疼痛症状不易缓解，最终导致了其满意度下降。

正是认识到这一点，苏州明基医院骨科团队在杨同其教授的主导下，近 1 年来通过术前的 AI（artificial intelligence，人工智能）规划引导手术操作，为数十例关节终末期疾病的患者解决了问题，术后满意度均较高。

近两周，苏州明基医院骨科数字化微创研究中心再次成功完成两例人工智能（AI）术前规划操作系统辅助下的人工关节置换手术。

一位是 30 岁的双侧髋关节置换，一位是 69 岁的左膝关节置换。

近一年来，孙先生时常发觉双侧髋关节疼痛，未予特殊处理，最近一段时间症状逐渐加重，并伴有双髋关节活动受限，呈摇摆步态，到医院检查 X 片提示「双侧股骨头无菌性坏死，髋关节骨性炎」！

股骨头坏死一般被认为是老年病，才 30 岁怎么会中招呢？

问及生活习惯史得知，孙先生有喝酒的习惯，10 年的饮酒史，且主要以白酒为主。

酒，就是导致股骨头坏死的主要因素！

酒精长期刺激股骨头周围的小动脉，导致血管变性及粥样硬化，进而引发股骨头局部缺血缺氧，最终发生无菌性坏死。所以说长期饮酒的人需警惕股骨头坏死。

考虑到患者双髋关节均已活动受限且患者尚年轻，及早地接受治疗对其日后的高质量生活尤为重要，遂建议其进行双侧人工髋关节的置换。

为确保髋关节手术高质量完成，苏州明基医院骨科数字化微创技术研究中心主任杨同其教授决定应用人工智能（AI）术前精准规划系统对患者髋关节进行三维重建及解剖模拟。 

三维重建

测量参数

首先在该系统中输入患者双侧髋关节高精度 CT 扫描数据，系统就能自动进行三维重建和精准图像分割、解剖位点识别，并根据股骨的解剖形态，智能匹配合适的假体型号、最佳安放位置和截骨厚度，数据精确到 0.1°、0.1 mm。

最终形成交互式的规划报告机模拟手术结果，让医生对假体放置的位置、角度一目了然。

当然术者还可根据患者实际情况对关节假体型号，规划安放位置等参数进行微调，实现个性化定制手术方案。

手术由杨同其教授主刀，在术前计划的辅助下，所用假体型号、角度与术前设计规划中完全一致。

——AI 术前规划模拟手术效果

——实际手术后 X 光影像

双侧髋关节置换手术一般需要三个小时左右，传统的双侧髋关节置换因为要同时对两侧髋进行手术，对术者的技术能力和耐心尤为考验，有了人工智能（AI）的术前规划，手术中减少了反复对比调节假体的次数，手术时间明显缩短，两小时内手术即完成，出血量也明显减少。

同样，69 岁的周阿伯也是人工智能（AI）术前规划的受益者。

阿伯左膝关节疼痛 10 余年，加重 2 年，内侧关节间隙狭窄，膝关节严重内翻畸形，关节软骨损伤，长期保守治疗效果不佳，影响生活质量，至苏州明基医院骨科寻求人工膝关节置换手术治疗。

——术前 X 光影像

——AI 术前规划结果

——成功置换术后

入院后第二天，人工智能（AI）术前规划系统便根据输入的 CT 扫描数据对患者的膝关节进行三维重建、智能分割、识别、测量，精准匹配假体及准确的截骨位置。第三天，完成手术。术后第七天，恢复 0~90°正常屈膝后，患者出院。

近 1 年来，人工智能（AI）技术辅助关节置换在苏州明基医院的逐步开展，标志着苏州明基医院骨科进入了「数字化」和「精准化」的新时代。而人工智能辅助术前设计系统所提供的精确个体化手术规划，有效减少了经验性的误差，缩短了手术时间，保证了手术疗效，对患者而言更是一大福音。

杨同其教授介绍，人工关节置换手术是解决终末期关节疾病的首选方案，手术过程较为复杂，过往的术前设计中主要凭借术者的临床经验多一些，难免会出现误差。而当前的人工智能系统可将病损关节精确重建，并在三维图像上进行假体的模拟置入，为实际的手术操作提供了极佳的指导，可规避经验性的误差，有效缩短手术时间，降低假体安放位置的误差，提高术后满意度。

此外，在「AI 大脑」的基础上，苏州明基医院骨科近期规划引入能够精准执行智能规划操作的关节置换手术机器人，在术前可以智能提供最佳的解决方案，实现术前精准规划和术中精准定位，解决了传统关节置换手术中手术精度不够、过度依赖经验等问题，「这可以使经验不够丰富的年轻医生也能够完成一台完美的关节置换手术」，杨教授介绍。

精准医疗、数字医疗是未来医学的发展潮流。

随着人工智能的发展，其在医疗方面的应用也越来越广泛，目前的人工智能系统能够为骨科医生提供术前精准规划，术中数字导航和术后随访的全流程覆盖，能辅助医生为不同的患者提供个性化的手术方案。

苏州明基医院骨科数字化微创技术研究中心以杨同其主任为带头人，以彭旭光、张厚庆、徐步靖、戴繁林等一批理论基础扎实、实战经验丰富的专家为骨干力量，他们紧扣时代脉搏，锐意进取。

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