第一部分膝关节置换的三维术前规划和模拟手术目的采用三维螺旋CT影像学测量患者的膝关节,探讨采用Mimics l0.01重建技术可行性。利用膝关节螺旋CT影像学资料,探讨利用Mimics软件并结合膝关节解剖特征设计膝关节术前规划。以保证置换的表面型假体尽可能恢复下肢轴线及关节的正常活动。方法行螺旋CT扫描,层厚0.5 mm,CT扫描平面扫面范围从髋关节至踝关节,获取膝关节横断面的精确图像将扫描数据输入个人计算机的Mimics重建软件,进行三维重建,经自动或手动阈值分割后采用表面重建方法三维重建完整膝关节的骨结构。再根据相应不同部分骨的不同阈值范围将膝关节的三维重建模型单独提取出来。提取患者膝关节表面股骨骨髁部与胫骨平台的点云数据,模拟膝关节并通过三维计算机测量找出最佳假体放置角度、力线重建、截骨参数等术前规划。结果以CT扫描所获得的二维影像资料的矢量化处理后能获得精确的膝关节三维模型,采用三维图像重建技术术前规划手术,膝关节下肢轴线定位及截骨指导较容易且准确,较传统手术的术前X线定位有定位快速,较好的显示患者股骨髁三维空间结构等特点,能够取代X线图像完成术前的准确测量。结论实现了基于CT二维资料的三维重建,成功的模拟出了膝关节重建模型,制定了术前规划及方案,做到精确截骨及指导TKR手术。第二部分三维术前规划在临床上的应用目的设计出的数字化手术模型与术前三维手术规划利用至临床。术后利用影像X线、CT摄片进行测量与观察,并与常规法术中假体位置比较评价其定位的精确性与临床效果,为今后指导表面膝关节表面置换手术设计和手术操作提供依据。方法如第一步的方法与传统手术方法分别分两组:第1组术前三维规划组:2006年1月—2011年1月筛选出40例(12男28女)年龄为55—77岁平均年龄为63岁。需要膝关节置换病人,无其他合并疾病及手术禁忌症。临床共同表现为膝部畸形、疼痛、行走困难,膝关节活动受限,影响工作和生活。术前均进行16排螺旋CT扫描,如上法进行术前三维术前规划测出力线重建、截骨参数、假体放置角度等。第二组常规手术组:2006年1月—2011年1月我院一主任医师同时期手术同条件患者40名(16男24女),年龄51—76岁,平均63.6岁以传统手术行膝关节人工置换手术。术前检查如第1组。通过对两组的近期疗效、手术前,后AKS功能评分、髋-膝-踝角(hip-knee-ankle angle, HKA)等下肢力线改善程度等进行对比研究,作相应统计学上数据的分析,以期说明根据术前三维规划组指导术中有优势。结果术前三维规划组40例,疗效优者30例、疗效良者8例、疗效可者2例、疗效差者0例,优良率95%。常规组40例,疗效优者24例、疗效良者8例、疗效可者8例、疗效差者0例,优良率80%。同时,精确组相对常规组有术后关节活动恢复情况,下肢力线改善情况回复较好,两组间有显著差异。假体安装完毕后,屈伸膝关节,检查关节活动度及髌骨运动轨迹,患膝关节髌骨运动轨迹良好。结论三维术前规划手术与常规手术两种方法在均在全膝关节置换术中所应用的方法。应用三维术前规划手术方法进行TKA手术术后患者临床功能恢复较为理想,在各项指标评价方面三维术前规划手术组都比传统手术组显优。因此,三维术前规划是全膝关节置换术中较理想的减少手术误差提高手术精度的方法,值得临床推广使用。