不穩(wěn)定骨盆骨折復(fù)位架的研發(fā)與應(yīng)用

不穩(wěn)定骨盆骨折復(fù)位架的研發(fā)與應(yīng)用研究背景不穩(wěn)定骨盆骨折是骨盆環(huán)損傷導(dǎo)致一側(cè)或雙側(cè)骨盆部分或完全移位的骨盆骨折類型,其外科處置主要有切開復(fù)位內(nèi)固定和閉合復(fù)位外固定架固定兩種方式。傳統(tǒng)的治療方式,即切開復(fù)位內(nèi)固定,可以直視損傷區(qū)域,利于骨折解剖復(fù)位；但由于骨盆位置深在,手術(shù)過程容易損傷盆腔內(nèi)的重要血管神經(jīng)。閉合復(fù)位的優(yōu)勢在于減少軟組織暴露引起的血管神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn),但傳統(tǒng)的閉合復(fù)位方式很難達(dá)到解剖復(fù)位。計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)(computerassistedorthopaedicsurgery,CAOS)能為我們解決這一難題。它將計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)與骨科手術(shù)相結(jié)合,對人體解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示和定位,術(shù)中利用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航和軟件虛擬操作進(jìn)行手術(shù),提高了手術(shù)操作精度、減少手術(shù)損傷。本課題旨在研發(fā)出一種基于骨盆三維影像和CAOS技術(shù)可精確復(fù)位不穩(wěn)定骨盆骨折的骨盆復(fù)位架,使不穩(wěn)定骨盆骨折的復(fù)位過程精確、自動(dòng)和可程序化。目的(1)根據(jù)不穩(wěn)定骨盆骨折在三維空間中的移位特點(diǎn),建立骨折的復(fù)位路徑。(2)基于計(jì)算機(jī)模擬的骨盆骨折的復(fù)位路徑,設(shè)計(jì)出可以精確復(fù)位骨盆骨折的骨盆復(fù)位架,并進(jìn)行模型骨和初步臨床試驗(yàn)驗(yàn)證。方法(1)利用Mimics、3-Matic等CAD(Computeraideddesign,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))軟件三維重建骨盆,分析規(guī)劃不穩(wěn)定骨盆骨折解剖復(fù)位所需的復(fù)位路徑。骨盆骨折后的骨塊或半骨盆在空間上有不同方向的移位。各種方向移位的骨盆,通過怎樣的復(fù)位順序可以得到最佳的復(fù)位效果,即解剖復(fù)位。這些都需要通過詳細(xì)的臨床路徑規(guī)劃和計(jì)算機(jī)和模擬骨來完成,這部分實(shí)驗(yàn)含有兩方面的實(shí)驗(yàn)：第一、通過骨盆三維重建模型,研究出一套可定量計(jì)算骨盆移位距離和旋轉(zhuǎn)角度的影像學(xué)測量方法。第二、基于已完成的影像學(xué)測量方法,利用Mimics、3-Matic軟件,模擬不同類型骨盆骨折達(dá)到解剖復(fù)位所需的復(fù)位路徑。(2)基于計(jì)算機(jī)模擬的骨盆骨折的復(fù)位路徑,設(shè)計(jì)出可以精確復(fù)位骨盆骨折的骨盆復(fù)位架。基于計(jì)算機(jī)軟件模擬出的不穩(wěn)定骨盆骨折的復(fù)位路徑。在Starr骨盆復(fù)位架的基礎(chǔ)上,將骨盆骨折在不同平面的復(fù)位路徑刻度化和精確化,制作骨盆復(fù)位架。(3)骨盆復(fù)位架復(fù)位效果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第一、模型骨實(shí)驗(yàn)。在模型骨上制作不穩(wěn)定骨盆骨折模型.通過骨盆復(fù)位架進(jìn)行骨折復(fù)位。第二、初步臨床實(shí)驗(yàn)。基于模型骨實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,選擇合適的骨盆骨折病例,利用骨盆復(fù)位架進(jìn)行復(fù)位手術(shù)并評(píng)價(jià)效果。結(jié)果(1)本研究所建立的測量方法能精確計(jì)算不穩(wěn)定骨盆骨折在三維空間中的旋轉(zhuǎn)和平移復(fù)位量.并將旋轉(zhuǎn)移位分解至兩個(gè)正交軸和一個(gè)任意軸。(2)根據(jù)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)中心(簡稱“遠(yuǎn)心”,Remotecenterofmotion,RCM)機(jī)構(gòu)基本構(gòu)型,設(shè)計(jì)并制作基于圓弧形導(dǎo)軌型RCM機(jī)構(gòu)的不穩(wěn)定骨盆復(fù)位架,結(jié)合半骨盆在三維空間中的移位計(jì)算,建立出基于骨盆復(fù)位架的不穩(wěn)定骨盆骨折復(fù)位路徑。(3)經(jīng)模型骨實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,不穩(wěn)定骨盆骨折復(fù)位架的平移和旋轉(zhuǎn)精度分別小于5毫米和4度：經(jīng)初步臨床試驗(yàn)驗(yàn)證,復(fù)位架可實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定骨盆骨折解剖復(fù)位。結(jié)論本研究設(shè)計(jì)的骨盆復(fù)位架可以用