近日，中山大学附属第七医院骨科团队成功完成多例人工智能（AI）术前规划操作系统辅助下的人工关节置换术，标志着医院骨科团队在关节置换领域迈入了“数字化”和“精准化”的新时代。
AI辅助下人工髋关节置换术
患者毕阿姨今年65岁，左髋关节疼痛已经折磨她长达多年，辗转各家医院求医，中药西药吃了不少，却总是治标不治本。
近期，毕阿姨左髋部疼痛加重，活动明显伸限，辗转来到中山七院骨科就诊。术前X光检查显示毕阿姨左侧髋臼变浅，大量骨赘形成，股骨头向外上脱位，股骨头变形，囊性变。毕阿姨尽管行动不便、疼痛难忍，却对手术顾虑较大。医生向患者耐心地解释了她的病情，分析了手术的必要性和有效性，“如果不进行手术根治，日后不但难以行走，更会因为长期不运动，使得心肺功能下降，生活质量下降。”最终患者和家属一致决定进行手术，但手术的难题却也如同“拦路虎”一样出现。
经过完整的检查发现，患者左侧髋关节发育不良（Ⅱ型）、髋关节骨性关节炎。复杂全髋关节置换术，一直以来对众多关节外科医生来说都是一项巨大的挑战和需要持续钻研的课题。因为其不仅在术中常常会面临许多难以处理的棘手问题，术前规划难以面面俱到、没有对一些关键细节提前做出预案，同样会大大增加手术难度，使手术效果大打折扣，甚至因为术后脱位、下肢不等长等问题引发医疗纠纷。如何做到“微创、快速、精准”地完成手术，成为了最大的难题。
人工智能髋关节置换术前规划系统（AI-HIP），帮助患者术前进行精准术前规划，能够帮助老年患者解决了手术精准度、速度的难题，那么毕阿姨的手术难题能迎刃而解吗？
中山七院骨科团队在与AI公司联系讨论，与患者及家属充分沟通后，决定使用AI系统辅助置换全髋关节。专家在系统中上传患者的CT资料，AI便能快速完成术前规划，并针对患者术前合并的发育异常和退变畸形，由AI对复杂全髋关节置换患者的情况进行综合分析和个体化选择人工关节假体类型进行精细比对分析，通盘考量畸形髋关节的旋转中心、偏心距、下肢长度以及假体方位，从而快速、精准、高效地为术者提供最佳手术方案。
在医院骨科团队的努力和AI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。
传统髋关节发育不良关节置换手术一般需要3个小时左右，对主刀医生的技术能力和耐心尤为考验。在有了AI的术前规划下，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，2小时内手术即完成，出血量也明显减少。
AI规划结果
AI辅助下人工全膝关节表面置换术
中山七院骨科团队借助AI系统，制定详细术前规划，智能匹配假体、准确定位胫骨力线和精准截骨量，为一位骨性关节炎患者“精准化”实施右膝关节置换术。这台手术同样是中山七院第一例“AI辅助完成的全膝关节置换术”，是骨科AI与手术导航解决方案的重要临床应用。
66岁的杨女士家住湖北巴东县，10年前双侧膝关节出现间断性刺痛，右侧较为严重，活动时疼痛加重，休息后可明显缓解。1年前，她双侧膝关节疼痛加重，并有明显的活动受限，上下楼略显吃力，下蹲略感困难，行走500米就会因疼痛而不能继续行走。为进一步诊治，她来到中山七院骨科门诊就诊，经检查发现，杨女士双侧膝关节患有骨性关节炎，右侧膝关节较为严重并有畸形，明确诊断为双侧膝关节骨性关节炎，并有手术适应症。5月18日下午，骨科团队为杨女士实施了“右侧全膝关节置换手术”。术中实际使用假体型号与术前规划结果完全一致，术后力线恢复正常，患者对手术非常满意。
骨科关节置换手术，术前精准手术方案的制定是手术成功与否的关键。手术前，骨科团队运用AI系统根据患者术前三维CT扫描数据，快速实现三维重建解剖模型、智能分割、智能识别解剖位点，并根据股骨及胫骨的解剖形态，智能匹配最适假体型号及安放位置，实现个性化定制手术方案。
一台全膝关节置换术是否成功，主要看中立位对线、旋转对线和平衡三个部分。人工关节置换术非常依赖于主刀医生的经验判断和患者的解剖特征以及精准的术前测量和规划，而三维术前规划可以大大减小了误差，尤其在面临关节畸形等复杂患者时，AI辅助系统为精确性手术提供了解决方案。
据了解，二维的手工测量在各个环节都可能会出现测量误差，在毫米级别的手术中，每个环节的误差累积到最后可能就会产生质的改变。AI系统是基于CT进行三维重建的，AI精准识别并测量关键解剖位点和角度，减少了术前测量的误差，同时能个体化地规划开髓点、截骨量，对术前评估具有指导意义。
患者与医生合影
伴随着我国老龄化的趋势，骨科疾病也有增长趋势。由于人工关节置换手术精准度要求高、医生学习曲线长，骨科AI与手术导航解决方案，为医生提供覆盖术前规划、术中导航和术后随访全流程的关节置换解决方案，不仅能够有效提高骨科手术的精准性、标准性和安全性，还能帮助更多青年医生和基层医生顺利开展关节置换手术，为更多患者带来福音。
中山七院骨科团队专家介绍
刘少喻
教授、博士生导师、主任医师
从事骨科40年，脊柱外科30多年，曾留学日本研修脊柱外科。曾任广东省中西医结合学会脊柱医学专业委员会主任委员、中国康复医学会颈椎病专业委员会常务委员、广东省医学会脊柱外科分会副主任委员等职务。首次创建中山一院黄埔院区脊柱外科。主编专著12部，获省部级奖5项和科研基金10余项，专利13项。开展了多种新术式和手术器械的改良。擅长颈椎疾患（上颈椎、颈椎病）、脊柱骨折、脊髓损伤、脊柱畸形、脊柱感染、脊柱&脊髓肿瘤、骨质疏松症、颈肩腰腿疼诊断和治疗。能认真负责和科学严谨地对待每一个病人，视病人如亲人。在国内首先提出了“脊柱外科经济手术治疗”的理念。
魏富鑫
硕士生导师、主任医师
骨科副主任（主持工作）
脊柱外科副主任（主持工作）
广东省首批杰出青年医学人才、深圳后备级人才、深圳市菁英计划学科骨干、中山大学优秀青年教师。2013-2015曾公派赴美国著名的西南医学中心和脊柱侧弯矫形中心学习颈椎病、腰腿痛、脊柱侧弯矫形等微创外科治疗，并多次赴美国、日本等高水平医疗国家学习并交流，掌握脊柱医疗前沿技术。担任广东省医学会脊柱外科学会青年分会副主任委员、国际脊髓学会中国脊髓损伤学会青年委员、中华医学会骨科分会青年委员会委员等多项职务。主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及“中山大学优秀教师培育计划”等多项研究课题；获得广东省科技进步二等奖、三等奖各一项。擅长颈椎病、腰椎滑脱、腰椎间盘突出、腰椎管狭窄、脊柱畸形、脊柱骨折等疾患的微创外科治疗。
孙荣鑫
副主任医师
中国医师协会骨科医师分会骨关节炎学组委员、中国医学救援协会运动伤害分会运动伤害学组常委、中国残疾人康复协会肢体残疾康复专业委员会委员、第五届中国西部运动医学关节镜联盟会青年委员、中国中西医结合学会骨伤科分会科普专家工作专家委员会委员。
擅长膝，髋，肩关节疾病的诊治，开展人工关节置换及翻修手术，HTO及单髁关节置换保膝治疗，对老年骨性关节炎，股骨头坏死，先天性髋关节发育不良等治疗具有丰富经验。擅长治疗肩袖损伤，肩关节不稳、肩周炎粘连等手术，膝关节前后交叉韧带损伤，半月板疾病等运动损伤。（文：孙荣鑫）