1.4.1  骨盆的三维重建  使用sie-mens 64排螺旋CT机进行CT扫描，扫描参数：扫描层厚度为0.1 mm，管电压为120 kV，管电流为200 mA。CT扫描平面是从髂骨翼至股骨远端的1/3。所有图像扫描和分析均于重庆医科大学附属第二医院的工作站上进行。所有CT扫描图像均以DICOM格式保存，并导入到模拟软件中进行3D重建。在开始测量之前，为了消除由于骨盆倾斜和旋转引起的测量误差，将骨盆前平面作为参考平面^[11]。骨盆的前平面由双侧髂前上棘和耻骨结节确定(图1)。

1.4.2  髋臼杯假体的建模及植入  通过Solidworks软件构造了一个厚度为0.01 mm的半球形虚拟髋臼杯组件，并且杯的外径为36-56 mm，其相继间隔为4 mm。杯子以STL格式导入到Mimics软件中(图2)。髋臼杯的外展角为50°，前倾角为20°，模拟植入患侧真臼位置处^[12]。髋臼假体的边缘以真实的髋臼范围为边界，并尽可能保留患侧的骨量。为了达到最大的臼杯覆盖率，每次上移臼杯时臼杯边缘都与髋关节内侧皮质边界相切。在臼杯向上移动过程中，应防止臼杯穿透骨盆的内侧壁。

在确定真臼的旋转中心时结合患者术前骨盆平片，以双侧泪滴下缘连线为基准线，以健侧旋转中心到泪滴连线的距离确定患侧真臼旋转中心的高度，髋臼杯下缘位于髋臼切迹的远端^[12-13](图3)，根据真臼处周围边界确定髋臼杯安放位置。

将髋臼杯放置在真臼上方时，应根据髋臼杯的前缘和后缘选择髋臼杯的直径。髋臼假体以2 mm的增量上移至 20 mm^[14-15]。在每个位置选择一个最佳直径的髋臼杯(图4)，以评估有效CE角和髋臼杯覆盖率。

1.4.3  相关定义及测量  髋臼杯的有效CE角表示髋臼臼杯上方的骨质覆盖情况，反映臼杯外上方骨量，显示髋臼杯的稳定情况。通过测量髋臼杯覆盖率来评估髋臼假体的稳定性。测量有效CE角时，以骨盆前平面为测量参考平面，髋臼上缘点通过髋臼假体与髋臼缘的交点确定，髋臼旋转中心即髋臼假体旋转中心点，通过旋转中心的垂线与旋转中心到髋臼上缘交点的连线所成角即有效CE角(图5)。测量髋臼杯覆盖率时，髋臼杯视为一壳体。髋臼杯上移至所确定的位置时，通过对骨盆及臼杯行布尔运算计算髋臼杯覆盖率值。髋臼杯覆盖率=髋臼杯覆盖面积(S)÷髋臼杯总表面积(St)×100%。 

同时为对髋臼杯外表面覆盖情况简化计算，髋臼杯厚度忽略不计^[16](图6)。模拟复位髋臼杯时根据髋臼前后缘确定臼杯直径大小，髋臼杯均已相同的前倾角及外展角固定于真臼处及真臼上方2，4，6，8，10，12，14，16，18，20 mm处测量有效CE角及髋臼杯覆盖率值。

2.2  各模型有效CE角及臼杯覆盖率情况  随髋臼杯位置的上移即髋臼旋转中心上移，通过测量所得数据可以看出，所有位置的有效CE角始终>0°，所有髋臼杯覆盖率值均>70%，见图7，由于髋臼真臼上方前后缘不断增宽，所选髋臼杯大小不断增大。

当髋臼杯上移至14 mm处时，此时测得的有效CE角最大，为(28.90±1.31)°，此时对应髋臼杯的直径为(42.00± 1.94) mm，与上移16，18，20 mm处测得的有效CE值比较差异无显著性意义(P > 0.05)，其余组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)；当髋臼杯上移至12 mm时，此时测得的髋臼杯覆盖率最大，为(93.16±1.04)%，此时对应的髋臼杯直径为(43.00±1.73) mm，与上移14，16，18 mm处测得的髋臼杯覆盖率比较差异无显著性意义(P > 0.05)，其余组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)，见表1。此次模拟中，所用臼杯最大为44 mm，最小为36 mm。在不采取自体骨移植的情况下，于真臼处测得的髋臼杯覆盖率值及有效CE角为最小值。

2.3  有效CE角及髋臼杯覆盖率的相关性分析  做了关于有效CE角及髋臼杯覆盖率的相关性分析(Pearson系数)。从图8可以看出，有效CE角及髋臼杯覆盖率值存在正相关关系，髋臼杯覆盖率随有效CE角的增大而增大。因此表明随髋臼杯位置的上移，有效CE角与髋臼杯覆盖率变化情况呈正相关。

严重髋臼发育不良将导致髋臼畸形和髋关节骨性关节炎的形成^[1]。HARTOFILAKIDIS等^[2]阐述了髋臼发育不良的形态学改变通常表现为：髋臼上方骨缺损，同时继发于关节炎的髋臼变浅。其中，高脱位型如CroweⅢ和Ⅳ型存在整个髋臼周缘的缺损、髋臼浅、开口小、前倾过度增大及髋臼骨储备分布异常^[3]。髋臼发育不良的真正髋臼扁平，骨质有限，尤其是CroweⅡ型和Ⅲ型髋臼，在髋臼发育不良Crowe Ⅲ型中，髋臼形态呈壳状，上部较宽^[4]。

全髋关节置换常被用于治疗严重髋臼发育不良，但在术前设计和术中判定时髋关节假体臼杯应置于真臼位置处还是非真臼位置处仍存在争议。多数学者证实了将髋臼杯置于真臼以外的位置，将导致较高的髋臼杯松动率^[5]。对于行解剖复位髋臼旋转中心的患者而言，恢复其机械解剖传导结构，使髋关节外展肌的机械力臂增长及张力恢复，从而改善髋关节的外展功能，提升髋关节的稳定性及功能性^[6]。然而也有部分学者认为，将高脱位的患肢强行复位到解剖旋转中心位置可能会导致术中复位困难、相应的神经及血管的损伤^[7]、手术时间长、手术创面过多暴露、过多的解剖及软组织剥离。因此适当上移旋转中心的高度，不仅可以缓和对肢体神经、血管的过度牵拉，也可获得良好的术后随访结果^[8-9]。在长期随访中，上移髋臼假体旋转中心固定仍可获得良好的假体生存率^[10]。

实验以Mimics、Solidworks 等软件为基础，通过数字骨科技术模拟髋臼发育不良CroweⅢ型患者行全髋关节置换，将髋臼组件恢复到真正的髋臼，并以2 mm的增量于真臼处开始向上移动，通过对有效CE角度及臼杯覆盖率进行比较，确定最佳的髋臼放置位置。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1  设计  骨盆CT图像及植入物建模。

1.2  时间及地点  实验于2019年5至9月在重庆医科大学附属第二医院骨科完成。

1.3  材料  骨盆CT扫描图像来自2013年3月至2019年7月重庆医科大学附属第二医院收治的8例Crow Ⅲ型患者，其中男3例，女5例。选择的患者具有完整的髋臼结构，所研究的髋臼既往未行手术，收集所有8例患者的骨盆CT扫描图像进行重建。患者对实验知情同意。

1.4  实验方法 

1.4.1  骨盆的三维重建  使用sie-mens 64排螺旋CT机进行CT扫描，扫描参数：扫描层厚度为0.1 mm，管电压为120 kV，管电流为200 mA。CT扫描平面是从髂骨翼至股骨远端的1/3。所有图像扫描和分析均于重庆医科大学附属第二医院的工作站上进行。所有CT扫描图像均以DICOM格式保存，并导入到模拟软件中进行3D重建。在开始测量之前，为了消除由于骨盆倾斜和旋转引起的测量误差，将骨盆前平面作为参考平面^[11]。骨盆的前平面由双侧髂前上棘和耻骨结节确定(图1)。

1.4.2  髋臼杯假体的建模及植入  通过Solidworks软件构造了一个厚度为0.01 mm的半球形虚拟髋臼杯组件，并且杯的外径为36-56 mm，其相继间隔为4 mm。杯子以STL格式导入到Mimics软件中(图2)。髋臼杯的外展角为50°，前倾角为20°，模拟植入患侧真臼位置处^[12]。髋臼假体的边缘以真实的髋臼范围为边界，并尽可能保留患侧的骨量。为了达到最大的臼杯覆盖率，每次上移臼杯时臼杯边缘都与髋关节内侧皮质边界相切。在臼杯向上移动过程中，应防止臼杯穿透骨盆的内侧壁。

在确定真臼的旋转中心时结合患者术前骨盆平片，以双侧泪滴下缘连线为基准线，以健侧旋转中心到泪滴连线的距离确定患侧真臼旋转中心的高度，髋臼杯下缘位于髋臼切迹的远端^[12-13](图3)，根据真臼处周围边界确定髋臼杯安放位置。

 将髋臼杯放置在真臼上方时，应根据髋臼杯的前缘和后缘选择髋臼杯的直径。髋臼假体以2 mm的增量上移至 20 mm^[14-15]。在每个位置选择一个最佳直径的髋臼杯(图4)，以评估有效CE角和髋臼杯覆盖率。 

1.4.3  相关定义及测量  髋臼杯的有效CE角表示髋臼臼杯上方的骨质覆盖情况，反映臼杯外上方骨量，显示髋臼杯的稳定情况。通过测量髋臼杯覆盖率来评估髋臼假体的稳定性。测量有效CE角时，以骨盆前平面为测量参考平面，髋臼上缘点通过髋臼假体与髋臼缘的交点确定，髋臼旋转中心即髋臼假体旋转中心点，通过旋转中心的垂线与旋转中心到髋臼上缘交点的连线所成角即有效CE角(图5)。测量髋臼杯覆盖率时，髋臼杯视为一壳体。髋臼杯上移至所确定的位置时，通过对骨盆及臼杯行布尔运算计算髋臼杯覆盖率值。髋臼杯覆盖率=髋臼杯覆盖面积(S)÷髋臼杯总表面积(St)×100%。

同时为对髋臼杯外表面覆盖情况简化计算，髋臼杯厚度忽略不计^[16](图6)。模拟复位髋臼杯时根据髋臼前后缘确定臼杯直径大小，髋臼杯均已相同的前倾角及外展角固定于真臼处及真臼上方2，4，6，8，10，12，14，16，18，20 mm处测量有效CE角及髋臼杯覆盖率值。

1.5  主要观察指标  各模型有效CE角及臼杯覆盖率情况。

1.6  统计学分析  为了保证此次研究评估、测量的准确性，测量均由2名熟悉数字骨科软件的医师独立完成，完成测量后相互比较及校正测量结果。同时为了使此次测量结果可靠，首次测量完成1个月后，2名测量医师行重复测量一次，统计学分析采用SPSS 16.0软件，组间比较使用单因素方差分析。上移后测得的相关数据以x(_)±s表示。

NAWABI等^[10]报道髋臼发育不良患者旋转中心上移与解剖位置旋转中心固定术后臼杯磨损情况无明显差异，但旋转中心上移组患者髋臼杯外侧磨损率相对较高，对于髋臼发育不良高脱位髋臼壁缺损严重患者，许多人坚持髋臼臼杯假体上方行大块骨植骨螺钉内固定，虽然其全髋关节置换后中期随访情况尚且满意^[17]，但长期随访情况有待进一步观察，行髋臼上方骨移植全髋关节置换患者的髋臼杯翻修率较高^[18-19]。部分学者提倡对高脱位患者行转自下截骨，以减少患肢过度延长。但结合髋臼发育不良患者行全髋关节置换较高的术后感染率^[20]，其发生感染的主要原因可能与手术时间过长，手术创面的过多暴露、过多的解剖及软组织的剥离有关，尽量缩短手术时长也是需要考虑的一个方面。

此次模拟研究中，在髋臼杯上移过程中若出现髋臼杯穿破骨盆内侧骨皮质，即调整髋臼杯位置，向外侧移动髋臼杯，确保骨盆内侧壁骨质完整的同时可获得良好的测量结果。同时，实验中向后方移动髋臼杯也能保证髋臼杯不穿破髋臼内侧壁，这也证实了部分学者认为髋臼后上方区域骨量较多的结论，对于髋臼发育不良高脱位的患者而言，后上方放置髋臼杯将实现髋臼杯的最大覆盖化^[21-22]，但对于髋臼上方骨质严重缺损的患者而言，上移髋臼杯过程中应注意避免使髋臼杯上移过多而穿破髋臼上壁，此时有效CE角将明显较小，甚至<0°，因此部分学者认为髋臼上方行自体骨植骨将会补充髋臼杯上方的骨质，保证髋臼杯足量的骨覆盖。同时旋转中心上移较多，出现全髋关节置换术后脱位的风险将增大，在非骨水泥髋臼杯固定的情况下，旋转中心上移距离>23.9 mm是髋臼发育不良患者全髋关节置换术后发生脱位的危险因素^[23]。此次模拟测量与复位至真臼处相比最大上移位移为20 mm，一些学者发现高旋转中心固定髋臼杯(22-35 mm)的10年髋臼杯生存率仍可达到97%^[9]。甚至有学者证实，以组配式假体行高旋转中心固定髋臼杯(>30 mm)仍能取得良好的术后随访结果^[24-25]。使用较大直径髋臼杯的同时可以选择较大直径的股骨头假体，较大直径的股骨头假体能增加患髋关节活动度，减少撞击发生^[26]。通过采用大直径的髋臼杯及股骨头假体之间的轴承关系，减少髋关节假体脱位发生的可能性，全髋关节置换术后较大的股骨头假体可有效降低术后假体不稳定的风险^[27]。有学者通过研究髋臼发育不良患者髋臼前后缘形态得出，髋臼前后缘形态倒置与股骨头覆盖率下降相关，而与冠状面上外侧CE角无明显关系^[28]，因此髋臼缘形态可能也是需要考虑与髋臼稳定性相关的一个因素。MAHIEU等^[29]通过对亚洲女性髋臼形态进行研究得出，髋臼发育不良对股骨的影响仅限于股骨近端，随股骨头覆盖率下降，异常会明显增加。此次模拟实验通过髋臼切迹确定真臼处髋臼杯下缘位置，结合髋臼前后缘确定髋臼杯真臼处位置，术前可以结合患者骨盆片健侧髋臼情况，以双侧泪滴连线结合髋臼CE角大致确定真臼位置，术中通过最小号的髋臼锉寻找月状窝中的软组织确定真臼位置。

目前关于髋臼形态特征的研究越来越趋于创新化。对于髋臼发育不良尤其是Crowe Ⅲ型和Ⅳ型高脱位者，前外侧缺损和过度前倾，其广泛的骨质缺损及高脱位的特征是全髋关节置换的难点^[30]。YANG等^[31]通过数字骨科软件分析了有关CroweⅠ-Ⅳ型的髋臼解剖结构。通过数字骨科技术观察髋臼的形态并模拟全髋关节置换假体植入，在CT导航系统的基础上根据3-D模型确定髋臼杯的位置^[32]。一些学者通过快速成型技术(RP技术)模拟再现了骨折情况，并根据特定患者骨面情况及骨折断端情况模拟制作了相应的内固定钢板^[33]。

在不使用大块骨植骨的情况下，全髋关节置换治疗髋臼发育不良Crowe Ⅲ型患者，采用旋转中心适当上移可获得最佳的髋臼杯覆盖率和有效CE角，从而获得一个更稳定的髋臼假体。于真臼上方固定髋臼杯不仅可防止过多的牵拉复位导致相应的并发症，同时术中更易复位并减少手术时间和软组织损伤。同时结合其他学者对高旋转中心术后优良的随访情况，可进一步深入探讨旋转中心上移治疗髋臼发育不良的疗效。

实验仍存在一些不足：首先，由于Crowe Ⅲ和Ⅳ型髋臼发育不良的发病率较低，样本量相对较小；其次，实验的重点是患者的骨骼状况，因此忽略了髋部软组织对实验结果的影响；第三，忽略了种族、体型和患者体质量的差异，这些因素可能会影响髋臼的形态和骨质情况；此外，没有关于股骨特别是股骨头如何影响髋臼的相关研究；同时，数字测量具有一定的主观性，尽管此次测量结果是由多人并在不同时间进行分析的，但这种错误是不可避免的；最后，此实验是通过数字骨科技术进行的模拟，因此缺少对旋转中心上移患者的术后随访，这也是需要进行的下一项研究。

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文题释义：

有效CE角：髋臼上缘点通过髋臼假体与髋臼缘的交点确定，髋臼旋转中心即髋臼假体旋转中心点，通过旋转中心的垂线与旋转中心到髋臼上缘交点连线所成的角即有效CE角，臼杯的有效CE角表示髋臼臼杯上方的骨质覆盖情况，反映臼杯外上方骨量，显示臼杯的稳定情况。

髋臼杯覆盖率：即臼杯覆盖面积与臼杯总表面积的比值，实验将臼杯视为一壳体，臼杯上移至所确定的位置时，通过对骨盆及臼杯行布尔运算计算臼杯覆盖率。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

全髋关节置换常用于治疗严重髋臼发育不良，此类患者在术前设计和术中判定时，髋关节假体臼杯应置于真臼位置处还是置于非真臼位置处仍存在争议；多数学者主张应将髋臼杯复位至解剖旋转中心位置，然而，也有部分学者认为将高脱位的患肢强行复位到解剖旋转中心的位置可能会导致相应并发症，从而尝试在解剖旋转中心上方重建髋臼旋转中心。因此，实验通过术前收集8例髋臼发育不良(Crowe III型)患者的骨盆CT影像成像资料，使用Mimics和Solidworks软件重建患者骨盆和髋臼杯图像，根据患者自身髋臼大小，在真臼的位置安装合适的髋臼假体，并以2 mm的增量以合适大小的臼杯假体逐级递增上移至20 mm，比较不同高度放置髋臼假体的有效CE角和髋臼杯覆盖率。

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