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股骨头坏死区三维数字化模型建立及体积估算(3)
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摘要：1.5.1 股骨头三维重建 使用Siemens 1.5T超导磁共振扫描仪筛选股骨头坏死患者，然后使用Siemens Somatom Definition 64排螺旋CT进行扫描，将扫描数据以Dicom格式存储
1.5.1 股骨头三维重建 使用Siemens 1.5T超导磁共振扫描仪筛选股骨头坏死患者，然后使用Siemens Somatom Definition 64排螺旋CT进行扫描，将扫描数据以Dicom格式存储。CT扫描方法：患者仰卧于扫描床上，先行骨盆定位，从髂前上嵴至耻骨联合进行全骨盆扫描。管电压140 kV，管电流300 mA，准直器宽度64层× 0.6mm，视野350mm×350mm，自动重建层厚0.75mm，层间距0.5mm，螺距1.2，X射线球管旋转时间0.33 s/r。扫描完成后，将自动重建图像数据传输至Syngommvvp VE23A工作站，联合利用Inspace软件和NeuroDSA软件进行影像重组，包括最大密度投影、表面遮盖显示、多层面重建、多层面容积重建等后处理技术立体合成，在X、Y和Z轴上旋转，获得最佳角度，观察股骨头的解剖形态。由3名主治以上职称的医师分别测量横断面、冠状面、矢状面坏死区域的最大直径值，分别用a、b、c表示，计算坏死区域的体积，V表示坏死区的体积，V=4π/3?a/2?b/2?c/2，有多个坏死灶分别进行测量计算体积然后将多个坏死区域的体积相加。
1.5.2 股骨头坏死区域三维模型的建立及定位 将存储为DICOM格式的髋关节CT数据文件导入Mimics 13.0系统软件，在Mimics 13.0系统软件中，分别于横断面、矢状面、冠状面选取测量不同组织的灰度，标记软组织及骨组织的灰度范围(早期股骨头坏死患者参照MR图像资料进行标记)，得到包含软组织和骨骼在内的不同灰度的区域，然后用Mimics软件系统计算出分割软组织与骨组织的阈值，并将骨与周围的软组织进行分离。确定图像空间位置，设定坏死区的CT值阈值分割图像，在股骨头的横断面和冠状面中选取相同的层面，通过蒙罩编辑对每一层面进行描画和填补空洞，建立三维模型，输出重建的股骨头模型并将骨性模型进行光滑染色处理。编辑坏死区域蒙罩，在股骨头的横断面和冠状面中选取相同的层面重建坏死区。运用Mimics软件的Simulation模块切割工具中的轮廓线，使用MedcCad模块的定点工具，建立股骨头坏死区域三维模型。在Mimics segmentation模块中勾画股骨头坏死区域的轮廓曲线，将坏死股骨头轮廓曲线虚拟合成球体，球体中心坐标为坏死股骨头中心坐标。计算坏死区域轮廓曲线并虚拟合成球体，虚拟球体的中心坐标即为坏死区域的中心坐标。以坏死股骨头的中心坐标作为原点参照，三维立体再现坏死区域。并在Mimics三维视图中以前、后、上、下多方向显示股骨头坏死区域。
1.5.3 模拟最佳髓芯减压路径 在Mimics SimuIation计算机软件中，以股骨头大转子顶点下方2cm作为髓芯减压通道进针点，以一个或多个虚拟合成的包含不规则股骨头坏死区域的球体最中心为减压通道的一点，设计一条或多条有共同起始进针点的髓芯减压通道，并测量减压路径的仰角和前倾角等参考参数，以虚拟合成的包含不规则股骨头坏死区域的一个或多个球体的总体积为参数，选择最佳减压路径至股骨头坏死区域的病灶。
1.5.4 诊断标准及分期[15-17] 参照Ficat和Arlet对股骨头缺血坏死平片诊断标准结合ARCO法分期：①Ⅰ期：有髋关节僵硬和疼痛，X射线、CT检查均正常，MRI有异常；②Ⅱ期：X射线片上有骨重建迹象，而整个股骨头外形及关节间隙正常，CT检查可见硬化、骨小梁缺失及局部囊变等征象，根据骨质变化又分为3型。A型(疏松型)：负重区有弥漫性骨质疏松；B型(硬化型)：在股骨头圆韧带区有囊性变，周围清晰，而头呈一致性硬化改变；C型(混合型)：有硬化和透光区存在；③Ⅲ期：股骨头连续性断裂，头顶端有塌陷或变扁，与髋臼接触处明显，出现新月征，CT、MRI检查均有异样，死骨呈圆锥状下陷，软骨下骨塌陷或股骨头变扁；④Ⅳ期：关节间隙变窄，并呈典型的骨关节炎改变。
1.5.5 治疗方法 麻醉成功后，患者平卧于手术台，根据Mimics三维视图中模拟髓芯减压最佳手术路径，克氏针定位颈干角，并用甲紫划线碘酊固定。患侧下肢术野常规消毒铺无菌巾单，以股骨大转子下作纵行切口，电刀切开皮下组织、阔筋膜，纵行切开股外侧肌，直至股骨大转子下，患侧下肢内旋，用“C”形臂X射线透视定位股骨颈中心。经股骨颈中心用克氏针钻入，用直径7.3mm空心钻扩大通道，直至股骨头坏死区域，用刮匙刮出坏死及硬化的骨组织。将患侧去除骨皮质至接近坏死区的松质骨收集于无菌容器中备用。于健侧髂前上棘后3cm作纵行切口，电刀皮下组织、筋膜，直至髂骨，顺髂骨棘纵行切开，掀开3.0cm×3.0cm髂骨外板，并用刮匙刮出髓腔内松质骨备植骨；然后将备植骨与无菌容器中的松质骨混合经股骨颈通道填充至坏死区，最后封堵穿刺道。出院时嘱患者患肢避免负重两至三个月，同时进行功能锻炼。
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