患者 男性，33岁，因“强直性脊柱炎20年，双侧髋关节强直、脊柱侧后凸10年”于2021年4月20日入院。患者13岁确诊强直性脊柱炎，10年前进展至以双侧髋关节屈曲位强直和脊柱侧后凸融合为特征的“剃刀背”畸形，并丧失竖直站立外观和双髋关节活动能力，行走能力严重受限，无法平视和仰卧。腰椎及双侧髋关节活动度丧失，双侧膝关节活动度0°~130°，双侧踝关节背伸20°，跖屈45°，行走时主要为双足跖跗关节和双踝关节屈伸活动。影像学检查：脊柱全长正、侧位片可见典型竹节样改变。冠状位、矢状位严重失平衡，顶椎位于L1~2椎间盘，上端椎位于T10，下端椎位于L4。骨盆前后位X线片示双侧骶髂关节间隙破坏（4级），骨盆极度后倾，双侧髋关节融合于屈曲45°，右侧外旋25°，左侧内旋30°（图1）。实验室检查：白细胞计数7.84×109/L，中性粒细胞百分比57.6%，血红蛋白161 g/L，C反应蛋白12.2 mg/L，红细胞沉降率2 mm/1 h，人类白细胞抗原B27（+），类风湿因子（-），抗核抗体谱（-）。诊断：强直性脊柱炎（终末期），脊柱侧凸后凸畸形并骨性融合，双侧髋关节破坏并骨性融合。
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患者 男性，33岁，因“强直性脊柱炎20年，双侧髋关节强直、脊柱侧后凸10年”于2021年4月20日入院。患者13岁确诊强直性脊柱炎，10年前进展至以双侧髋关节屈曲位强直和脊柱侧后凸融合为特征的“剃刀背”畸形，并丧失竖直站立外观和双髋关节活动能力，行走能力严重受限，无法平视和仰卧。腰椎及双侧髋关节活动度丧失，双侧膝关节活动度0°~130°，双侧踝关节背伸20°，跖屈45°，行走时主要为双足跖跗关节和双踝关节屈伸活动。影像学检查：脊柱全长正、侧位片可见典型竹节样改变。冠状位、矢状位严重失平衡，顶椎位于L1~2椎间盘，上端椎位于T10，下端椎位于L4。骨盆前后位X线片示双侧骶髂关节间隙破坏（4级），骨盆极度后倾，双侧髋关节融合于屈曲45°，右侧外旋25°，左侧内旋30°（图1）。实验室检查：白细胞计数7.84×109/L，中性粒细胞百分比57.6%，血红蛋白161 g/L，C反应蛋白12.2 mg/L，红细胞沉降率2 mm/1 h，人类白细胞抗原B27（+），类风湿因子（-），抗核抗体谱（-）。诊断：强直性脊柱炎（终末期），脊柱侧凸后凸畸形并骨性融合，双侧髋关节破坏并骨性融合。
由脊柱、关节医师联合麻醉、风湿免疫、营养、影像、康复、药剂科医师组成多学科诊疗团队，进行术前规划与治疗方案制定。由于患者存在严重髋-脊复合病变，髋关节高度屈曲内旋位融合，行俯卧位下脊柱矫形手术困难，故采用先髋后脊的分期手术方法，即一期完成髋关节开放截骨、软组织平衡和全髋关节置换，功能训练初步获得髋关节主动功能后，二期行脊柱矫形手术。术前使用Mimics 21.0软件（比利时Materialise公司）行脊柱全长、骨盆及髋关节CT三维重建，将三维重建影像投射为二维影像后导入Surgimap 2.2.15.5软件（美国Nemaris公司）进行脊柱矫形截骨设计，确定脊柱侧、后凸矫形角度，预估L3经椎弓根椎体截骨术截骨36°后，骨盆倾斜角纠正18.7°（图2）。但冠状面和矢状面的畸形成角常合并轴位旋转畸形，很难通过X线片和CT三维重建图像进行模拟和预测。为提高术中矫正的准确度，术前通过三维打印脊柱模型进行手术操作的反复推演。根据脊柱矫形手术在冠状面和矢状面的矫正幅度，模拟骨盆及髋关节矫形后的三维形态［1］，在该对线关系下按标准假体植入角度（外展40°和前倾15°），使用人工智能辅助规划软件AI HIP（北京长木谷医疗科技有限公司）完成假体方位设计［2］，分析髋臼假体与髋臼前后壁的覆盖和交错关系。在髋关节过伸10°和屈曲90°两个体位模拟股骨近端与髋臼前部和坐骨结节的接触关系，模拟假体安全区并进行安全测试，由此预测撞击部位、制定术中操作预案和术后康复注意事项。再将骨盆的矢状面倾斜度还原至脊柱术前状态，从而确定患者髋关节手术的假体植入方位（术前规划假体方位为外展50°，前倾0°，图2）。
患者于2021年4月20日在全身麻醉下按术前规划行直接前方入路双侧髋关节开放截骨、靶向软组织平衡和全髋关节置换术。由于患者无法平卧，故采用沙滩椅体位，常规显露髋关节，见股骨头与髋臼骨性融合，无关节间隙。在计算机导航系统StealthStation 7.0（美国美敦力公司）引导下，根据大转子基底部和小转子高度确定股骨颈截骨平面，按照原始髋臼前缘残迹去除骨赘和骨化的盂唇后行计算机导航注册。导航确定髋臼旋转中心后逐级打磨，使用自体股骨头颗粒骨打压植骨技术夯实髋臼底，补充髋臼侧偏心距。将导航角度设置为于前倾0°外展50°植入生物型髋臼假体（左侧52 mm，右侧54 mm，美国强生公司）。靶向松解后，内侧关节囊与梨状肌植入全涂层双锥度固定股骨假体（11号，美国强生公司）。复位髋关节后，调整股骨柄的高度和股骨头长度，计算机导航测量双侧髋关节活动度、软组织偏心距和双下肢长度，获得预期的关节张力和稳定性。左侧股骨小转子在旋转中立位与坐骨撞击和髋关节自发脱位（归因于骨盆极度旋转导致股骨呈现相对内收内旋畸形），修整部分坐骨和小转子高度进行扩容（增加零接触距离约10 mm），撞击部分改善。术后48 h内静脉滴注头孢呋辛钠（1.5 g，1次/12 h）预防感染；术后12 h开始皮下注射依诺肝素（40 mg，1次/d）抗凝治疗；静脉泵入舒芬太尼+地佐辛镇痛，中长链脂肪乳+复方氨基酸静脉营养支持。术后第1天扶双侧支具下地负重，髋部肌肉主动式训练。双髋严格体位保护：内收和内外旋活动度不超过10°，屈曲活动度不超过90°。
术后6周，患者双侧髋关节屈伸活动度为主动0°~50°，被动0°~70°，屈髋、外展肌力4级。C反应蛋白6 mg/L，红细胞沉降率 8 mm/1 h，血红蛋白116 g/L，无强直性脊柱炎活动期表现，考虑适宜行脊柱矫形手术。故于2021年4月20日行俯卧位脊柱截骨矫形内固定术。于T10~L2、L4~S1双侧置椎弓根螺钉，常规棒连接；T12~L4连接卫星棒。于L3行经椎弓根椎体截骨术矫正后凸，恢复腰椎前凸30°~35°；L1行PONTE截骨，L1~2行经椎间隙不对称截骨，恢复腰椎前凸15°~20°。L2行不对称截骨矫正冠状位侧弯，切除L1~2椎间盘，切除L2部分椎弓根、上终板和部分椎体，凸侧截骨量大于凹侧；T10~S1后外侧植骨。术中联合运动电位、感觉电位和自由肌电监测术中脊髓功能。术后卧床1周后下地，佩戴胸腰支具辅助活动3个月。
于脊柱矫形术后1、3、6、12、18个月完成连续门诊随访，观察患者整体外观、负重情况及行走能力、影像学指标、关节功能评分、并发症等指标。患者术前身高1.35 m，一期全髋关节置换术后为1.45 m，二期脊柱矫形术后为1.73 m，体重波动于60~65 kg。患者视野范围、生活质量和社会自信明显增强，罗森伯格自尊量表评分由20分升至27分。在助行器辅助下，脊柱矫形术后1周，可步行约20 m；术后1个月，增加至约50 m；术后3个月，增加至约100 m，无辅助可步行约50 m。术后5个月患者诉无法直坐，查体示髋关节屈曲活动度0°~60°，进行麻醉下手法松解后髋关节屈曲活动度0°~90°。术后6个月，可无辅助步行约200 m，可上下楼梯。术后1年，可完全负重、基本正常出行。末次随访时髋关节主动屈曲度增加至100°（图3）。髋关节功能Harris评分（术前为8分，末次随访为83分）、西大略湖和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分（术前为230分，末次随访为83分）、健康调查简表（SF-36）评分（术前为182.8分，末次随访为572.1分）均明显改善。影像学测量数据趋于稳定（末次随访左侧髋臼外展角39.3°，右侧37.7°；左侧前倾角9.3°，右侧9.1°），脊柱功能评分显著提高（末次随访时颏眉角26.6°，脊柱侧凸研究协会22项量表评分80分，Oswestry功能障碍指数22.22%，Cobb角34.8°）。
随访期间无切口并发症、感染、下肢深静脉血栓、关节脱位、影像学透亮线和假体下沉等并发症发生。
本例复杂病变患者精准治疗的核心目标是在失代偿的腰椎-骨盆-髋关节复合体中模拟髋脊对线关系并预测治疗终点时的骨盆方位（功能位），在该功能位上实现髋臼和股骨假体的精确植入、应力分散、解剖重建和远期稳定。骨盆功能位的科学预测，一方面取决于术中骨盆、髋臼、股骨近端的解剖关系和功能对线，另一方面取决于二期脊柱矫形手术对骨盆矢状位倾斜度的影响。本治疗方案的特殊之处在于，通过人工智能辅助系统进行术前模拟和规划，再采用计算机导航辅助系统高度重现前者对髋臼角度的个性化要求，以及通过基于三维建模的术前脊柱预截骨设计完成预测和校正，以达到精准治疗的目标。
通过CT数据和三维重建，可获得髋关节及脊柱骨盆结构，人工智能算法可模拟股骨颈截骨位置，臼杯方位及大小［3］，旋转中心高度，偏心距等一系列数据，从而精准重建髋关节的运动生理学，降低术后因髋关节假体位置不良、软组织不平衡等带来的潜在并发症，如髋臼前方撞击，脱位，屈髋外展肌力下降等。此外由于双侧髋关节骨性融合于屈曲45°位置，无法满足脊柱矫形手术体位，故采取先髋后脊柱的手术顺序［4, 5］，手术的主要难点为预测脊柱矫形术后骨盆的相对位置，人工智能术前设计可模拟骨盆后倾纠正后，髋关节假体的实际方位，将复杂手术简单化，将动态过程静态化，即确定脊柱矫形术前髋关节假体方位，于脊柱矫形前使术者确定髋关节假体的相对植入角度，大大提高手术精准度。吴东等［6, 7］报告了将AIHIP系统用于全髋关节置换术的术前规划，可实现对髋关节的全面三维评估，与传统二维模板测量方法相比，具有更高的准确率和有效率，作者还将该人工智能深度学习系统用于髋关节翻修的术前规划。
本例患者治疗策略的优势为人工智能的术前设计方案给予术者相对精准的手术计划，而通过仰卧位直接前方入路进行全髋关节置换术有利于精准实施术前计划［8］。由于目前所有的术前规划多基于站立位或仰卧位的情况完成，仰卧位全髋关节置换术可准确恢复髋关节生物力学并获得更好的运动能力［9, 10］。加之直接前方入路行髋关节置换更符合微创理念，其损害控制和加速康复效应有助于患者术后功能恢复［11］。
刘载阳, 冯陈诚, 黄博, 等. 人工智能规划联合计算机导航手术治疗强直性脊柱炎重度复合畸形1例[J]. 中华外科杂志, 2023, 61(8): 718-721. DOI: 10.3760/cma.j.cn112139-20221125-00496.
陆军军医大学第二附属医院营养科冯莜青医师、康复科周媛媛医师、影像科杨柳医师和周瑜医师，临床药师王璇医师和邹朗医师，风湿免疫科周春丽医师对患者诊治提供帮助；北京长木谷医疗科技有限公司刘星宇、张逸凌提供技术支持作者贡献声明
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