高欣课题组提出用于髋部骨折手术方案制定的钉道骨密度测量新方法

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随着我国人口老龄化进程加快，以骨质疏松为代表的老年人常见疾病的治疗和护理已成为重大公共卫生问题。60岁以上老年人的骨质疏松患病率为56%，特别是女性发病率更高达60%-70%，其中骨折发生率接近三分之一，每年医疗费用按最保守的估计需要人民币150亿。在所有骨折类型中，髋部骨折发病率最高，预后最差，容易诱发多项并发症，导致髋部骨折发生一年内死亡率高达10%-30%，已成为继心脑血管疾病和肿瘤后的第三大老年人“杀手”。通过置入髓内钉以获得稳定复位的内固定手术治疗方式具有创伤小、出血量少、术后恢复时间短等优点，已成为老年髋部骨折的首选治疗方案。目前常用的髓内钉主要有两种类型：伽玛钉（Gamma Nail, GN）和股骨近端髓内钉（Proximal Femoral Nail Antirotation, PFNA）。GN钉需要股骨头具有良好的骨质量来提供足够的抓地力，PFNA钉则更适合于股骨头严重骨质流失的患者。骨密度是骨质量的重要评价指标，术前测量患者钉道位置的骨密度分布情况是选择合适的髓内钉以顺利开展内固定手术治疗的重要依据。然而，目前的骨密度测量技术局限于全局骨质量的定量评价，仅能大致估算髋部整体骨密度，忽略了骨质疏松引起的局部区域骨量变化，这给髓内钉的选择带来了极大的不确定性，存在髓内钉断裂、切出、固定失败等风险。因此，如果能在术前准确测量钉道的骨密度分布情况，可为医生选择合适的髓内钉类型提供重要参考，提高手术成功率。

　　为此，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所高欣团队的张睿、夏威等人联合北京积水潭医院放射科医生程晓光、王玲，提出了一种新的钉道骨密度测量方法。该方法利用骨折患者的定量CT (Quantitative Computed Tomography, QCT)数据，借助体素形态学思想，通过函数拟合方法将每个体素的CT值转化成骨密度值，由此构建一个骨密度评估模型。同时，多名经验丰富的外科医生在QCT影像上共同制定一个标准的钉道轨迹模板。最后利用三维弹性配准算法，将患者的QCT影像映射至标准钉道轨迹模板，从而自动计算出钉道骨密度，并以三维可视化的方式进行显示。

　　图2显示了股骨近端钉道骨密度的空间分布，其中以伪彩色表示骨密度值的变化情况。钉道由均等的三部分组成：S1、S2、S3，可以在图像上直观看到每一部分的骨密度平均值。表1显示了钉道骨密度测量方法的可重复性实验结果，可以看到S1、S2、S3、S4（整体钉道骨密度平均值）的变异系数均低于5％，表明所提方法测量结果具有较好的可重复性。

　　以上研究成果有潜力帮助外科医生术前定量评估患者骨质状态，从而为选择合适的髓内钉类型提供理论依据。

　　相关研究成果发表在Journal of Orthopaedic Translation。

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钉道骨密度平均值空间分布

高欣，男，博士，苏州医工所研究员。主要从事医学成像（脑功能成像、断层重建）、影像手术导航的研究和教学工作，在医学影像处理和分析、医学信号检测和分析积累了丰富的经验。先后在美国和日本的医疗研究机构从事科研工作。先后主持了国家自然科学基金-青年基金，北京市自然科学基金，江苏省自然科学基金，江苏省临床医药专项，苏州市国际合作，模式识别国家重点实验室开放课题等项目。获得北京市优秀人才培养资助、苏州市高等院校、科研院所紧缺高层次人才引进资助。作为项目骨干参与了国家火炬计划创新型产业集群子项目，国家自然科学基金-重点项目，中科院知识创新工程重要方向项目，苏州市技术专项，美国国家卫生研究院NIH项目以及日本教育部、文化部、体育部、科技部联合支持项目。在国内外杂志和会议上发表40多篇论文。多次主持、参加国内、外学术会议。担任IEEE Transaction on Medical Imaging, IEEE Transaction on Information Technology in BioMedicine, Computerized Medical Imaging and Graphics, International Journal of Image and Graphics, International Journal of Biomedical Imaging 和 Journal of X-Ray Science and Technology等国际期刊以及多个国际学术会议的评审人。担任中国仪器仪表学会医疗仪器分会委员。