《Healthcare》：Improving Femoral Tunnel Placement in Canine Cranial Cruciate Ligament Reconstruction Using a Novel Adjustable Aiming Device: Evaluation Through Simulated Surgical Trials
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犬颅十字韧带（cranial cruciate ligament, CrCL）重建术中准确的股骨隧道置入具有挑战性，原因在于关节解剖结构较小且专用器械有限。本研究评估了一种结合患者特异性术前规划的可调节股骨隧道瞄准器。13名外科医生（6名经验
英文摘要翻译：
犬颅十字韧带（cranial cruciate ligament, CrCL）重建术中准确的股骨隧道置入具有挑战性，原因在于关节解剖结构较小且专用器械有限。本研究评估了一种结合患者特异性术前规划的可调节股骨隧道瞄准器。13名外科医生（6名经验丰富者与7名新手）分别使用该瞄准器及徒手技术进行了模拟隧道定位。观测指标包括隧道关节内出口位置误差（以欧氏距离（Euclidean distance, ED）衡量）、角度偏差（angular deviation, AD）、定位时间以及术者内和术者间变异性。瞄准器辅助定位显著降低了ED（4.1–4.7 mm 对比 5.1–6.2 mm；p = 0.0275）和AD（6.4–8.2° 对比 10.7–12.6°；p = 0.0038）。外科医生经验及其与技术的交互作用对ED或AD均无显著影响。该瞄准器显著降低了术者内变异性（两项指标均如此），并降低了经验丰富外科医生组中的术者间AD变异性。然而，瞄准器辅助定位中观察到系统性远端偏移（3.1–3.4 mm；p < 0.001）。这些研究结果支持在模拟犬CrCL重建中，该瞄准器能够提高定位准确性和一致性。进一步的器械改进和实操训练可能有助于解决系统性偏差，而临床应用于临床前仍需额外的尸体和临床验证。
论文解读文章：
一、研究背景与问题
犬颅十字韧带（cranial cruciate ligament, CrCL）断裂是犬最常见的骨科疾病之一，是导致膝关节不稳和进行性骨关节炎的重要原因。在人医领域，前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）的解剖重建被广泛认为是恢复膝关节稳定性的金标准，其核心在于将移植物精准置于股骨和胫骨原生足印区的骨隧道内。相比之下，兽医骨科中早期犬CrCL囊内重建技术临床成功率有限，部分原因可能在于非解剖重建技术以及犬膝关节与人膝关节的解剖差异。近年来的体内研究开始探索使用深趾屈肌腱移植物进行解剖重建，显示出改善关节稳定性和恢复更生理性关节运动学的潜力。然而，要深入研究解剖重建对术后生物力学的影响，必须依赖能够准确且可重复执行的外科技术，尤其是股骨隧道的精准置入。
股骨隧道位置不当是人医ACL重建中最常见的技术错误之一，常导致移植物失效和持续性膝关节不稳，还可能引起活动受限、半月板损伤和软骨退变。生物力学研究还表明，股骨隧道位置的变化对移植物长度的影响远大于胫骨止点的变化。为提高股骨隧道置入准确性，人医已发展出经胫骨（transtibial, TT）、前内侧（anteromedial, AM）入路和由外向内（outside-in, OI）技术。其中OI技术可形成更长、更解剖的股骨隧道，且无需完全显露韧带足印区即可准确置入，对犬的开放和关节镜手术均有潜在优势。
然而，犬CrCL重建中准确识别韧带止点面临特殊困难。与人类ACL不同，犬CrCL缺乏明确的关节内参考标志（如外侧髁间脊），且足印区存在显著解剖变异性。犬膝关节尺寸较小，放大了隧道钻孔时角度偏差的影响，同时术中视野受限，尤其在小直径关节镜并不普及的临床情况下，徒手钻孔技术导致隧道错位的风险更高。
目前针对犬CrCL重建的瞄准器数量有限。Winkels等人开发了由胫骨近端深度测量引导的可调节胫骨瞄准器，在尸体研究中展现了准确性；Bolia等人提出了基于放射学定位的股骨瞄准器，但其角度固定、定位方法描述不完整，且依赖关节镜辅助，限制了一般的临床适用性。因此，亟需一种可调节、可重复且不依赖关节镜的股骨隧道定位装置。
基于上述背景，研究人员开发了一种集成了定制化术前规划流程的股骨隧道瞄准器，并通过不同经验水平外科医生参与的模拟手术试验评估其性能。研究假设该瞄准器能够提高不同手术经验水平下股骨隧道置入的准确性和可重复性。
二、研究开展的内容与结论
本研究设计了一种新型可调节瞄准器，由半圆形手柄、三分之一圆弧臂、可滑动托架、钻套、骨夹和瞄准钩组成。瞄准钩直径2 mm，远端呈120°角，设计用于锚定在髁间窝后皮质处。术前规划使用MATLAB软件实现：基于CT三维股骨模型，利用已验证的可变形形状模板估计CrCL足印区，在股骨外侧髁表面分布候选隧道入口点，生成模拟隧道并计算足印相似度、隧道长度和隧道-骨面角，以确定最佳入口点。随后建立正交坐标系，将瞄准器虚拟定位，并调整五个参数（倾角、弓角和瞄准钩沿三个正交轴的位移），使钻套轴线与模拟隧道对齐。
模拟手术试验中，研究人员使用六条犬后肢尸体标本（来自五只混种犬，体重17.0 ± 2.2 kg，IACUC编号NTU-109-EL-00070），预先植入3D打印标记板并进行CT扫描。13名外科医生参与试验，包括7名新手住院医师和6名经验丰富的外科医生（其中3名持有DACVS-SA认证，3名为资深骨科兽医），均无使用新装置的经验。每位医生在每具肢体上分别使用瞄准器和徒手技术进行模拟隧道定位，使用红外反光标记运动捕捉（MoCap）系统记录股骨和模拟钻头的位置，计算隧道出口相对于足印区质心的欧氏距离（ED）、角度偏差（AD）、定位时间及术者内/术者间变异性。此外，试验结束后还进行了初步的实际钻孔可行性评估。
研究结果表明：与徒手技术相比，瞄准器显著降低了经验丰富组（ED：4.7 ± 0.4 mm vs. 6.2 ± 2.3 mm）和新手组（ED：4.1 ± 0.5 mm vs. 5.1 ± 1.1 mm）的隧道出口误差（p = 0.0275）；AD也显著降低（经验丰富组：8.2 ± 1.6° vs. 12.6 ± 3.6°；新手组：6.4 ± 1.2° vs. 10.7 ± 3.7°；p = 0.0038）。外科医生经验及其交互作用对ED和AD均无显著影响。瞄准器使失败率从徒手的13.8%降至0.4%，并显著缩短了定位时间（经验丰富组平均减少45.2 s，新手组减少73.0 s；p = 0.0005）。在分量误差方面，瞄准器在颅-尾方向更接近零；但在近-远方向上，瞄准器产生显著的系统性远端偏移（经验丰富组3.4 ± 0.5 mm，新手组3.1 ± 0.6 mm；p < 0.001）；新手组在内外侧方向上还存在显著内侧偏移（p = 0.0208）。瞄准器显著降低了术者内变异性（ED的SD：p = 0.0189；AD的SD：p = 0.0181），但在术者间变异性方面，仅经验丰富组的AD降低具有统计学意义（p = 0.0298）。实际钻孔试验中，4个隧道出口位于CrCL足印区内，术后误差范围1.8–4.0 mm，但也出现远端偏移（平均近-远分量误差为?3.7 ± 3.0 mm），与模拟结果一致。
研究结论为：这是首个评估患者特异性规划引导的犬股骨隧道置入方法的研究。与徒手技术相比，定制瞄准器与规划软件显著提高了关节内出口定位和隧道方向的准确性，并减少了术者内变异性。这些益处在经验丰富和外科新手医生中均被观察到，手术经验无显著影响。然而，存在系统性的远端和内侧偏移，可能反映当前器械几何设计和操作者-器械交互的局限性。进一步器械改进和实操训练或可解决这些偏差，但临床应用前仍需更多尸体和临床验证。
三、主要关键技术方法
研究人员采用了以下关键方法：首先，利用CT影像和3D Slicer软件进行股骨三维模型重建；其次，基于MATLAB定制术前规划软件，使用可变形形状模板估计CrCL足印区，并通过模拟隧道优化确定股骨隧道入口（femoral tunnel entry, FTE）点及瞄准器参数；然后，使用七摄像头Vicon运动捕捉（MoCap）系统记录模拟隧道轨迹；最后，将MoCap数据与CT模型通过刚性配准整合，计算隧道出口误差和角度偏差。样本来自五只混种犬的六条后肢（IACUC批准号NTU-109-EL-00070），13名外科医生（6名经验丰富者、7名新手）参与模拟定位试验，随后在六条尸体肢体上进行了实际钻孔可行性测试。
四、研究结果详解
3.1 股骨隧道定位性能：通过模拟定位试验证明，瞄准器显著降低了经验丰富和新手外科医生的ED和AD，且失败率极大降低，定位时间缩短。
3.2 分量误差：通过沿颅-尾、近-远、内-外三个轴的误差分析发现，瞄准器在颅-尾方向控制较好，但存在显著的系统性远端偏移（两组均p < 0.001），新手组还存在内侧偏移。
3.3 术者内和术者间变异性：通过计算每位医生在六个肢体上的SD和每组内不同医生间的SD，发现瞄准器显著降低了术者内ED和AD变异性；术者间AD变异性仅在经验丰富组中显著降低。
3.4 尸体肢体中的瞄准器引导股骨隧道钻孔：通过实际钻孔后的CT评估，确认了大部分隧道出口位于足印区内，但也复制了模拟试验中观察到的远端偏移，验证了模拟结果的可靠性。
五、讨论与结论总结
讨论部分指出，瞄准器的设计借鉴了人医骨科器械并针对犬膝关节进行了改良，联合定制规划软件实现了患者特异性手术方案的标准化传递。角度偏差的减少具有重要意义，因为人医研究表明梯度过大的垂直隧道会损害旋转稳定性，而过度倾斜隧道会增加后壁爆裂风险。瞄准器降低了术者内和术者间变异性，可能得益于标准化的器械配置减少了对术中主观估计的依赖。系统性远端和内侧偏移可能归因于瞄准钩仅支持2 mm步进的垂直调节、固定120°钩端角度、术者施加远端牵引以获得触觉反馈，以及骨夹在股骨髁上的放置位置等因素。研究建议改用可锁定滑轨实现连续调节、优化钩几何形状、使用3D打印患者特异性瞄准钩、重新设计骨夹，并增加视觉对齐特征。
研究结论翻译：这是首个评估犬膝关节患者特异性规划引导股骨隧道置入方法的研究。与徒手技术相比，定制瞄准器和规划软件的使用显著提高了关节内出口定位和隧道方向的准确性，并减少了术者内变异性。这些益处同样见于经验丰富和外科新手医生，手术经验无显著效应这一结果表明，该特定手术的操作表现可能较少依赖骨科经验。尽管如此，研究仍识别出系统性的远端和内侧偏移，可能反映当前器械几何设计和操作者-器械交互方面的局限。尽管这些偏差可能通过进一步的器械改进和持续实操训练得到解决，但仍需额外的尸体和临床验证，以确定所观察到的改进是否能转化为更可靠的隧道制作和更好的术后结局。
