近年来，我国的人工关节置换数量正以每年20%-25%的增幅递增，术前测量规划以及假体的选择都对医生提出了较高的技术要求。目前，在年关节置换量超过1800台的烟台山医院东院关节外科，人工智能(AI)、3D打印技术正在赋能人工关节置换手术，助力置换手术从经验化、轮廓化向智能化、精准化方向发展，让更多患者受益。
烟台市民任先生今年66岁，20多年前曾伤过右侧髋关节，此后也没有接受过系统治疗。近年来，他感觉右髋疼痛，跛行日益严重，到烟台山医院东院关节外科就诊。任先生做完CT检查后，医生发现其病变的髋臼窝已完全失常，若按常规操作进行手术，医生在手术中容易错将病变的髋臼窝当作安装假体的位置，手术医生难以徒手精准完成老百姓口中的“换关节手术”。
图中所示红色圆圈为人工智能软件规划出来的安装人工髋臼假体的正确位置，黑色圆圈则是目前患者病变的髋臼窝。若仅凭术者经验，术中难以精准地在红色圆圈位置完成人工假体的安装。
为此，借助3D打印技术，医生打印出患者的盆骨模型以及用于术中引导的导向块；借力人工智能，进行术前测量并规划假体的安装大小和位置。
有了这两项技术的加持，医生在做手术时，迅速而精准地确定了髋臼窝的位置，顺利地完成了关节置换，在缩短手术时间的同时，大大减少了创伤与出血。术后，任先生很快得以康复出院。
烟台市民肖阿姨8年前做过一次全髋关节置换手术，近两年出现了手术后假体松动、失效，相关检查显示：其髋臼杯松动、移位，髋臼窝有着较大范围的骨缺损，若再做假体的翻新手术，难度极大。东院关节外科团队与医学3D打印创新研究中心进行了充分沟通，打印出患者的病损侧骨盆与髋臼模型；借助人工智能技术软件进行三维空间的测量、术前假体的个性化选择和安装位置的精准规划。术中，医生根据实际情况选择了预先制定的“Cup-in-Cup”技术重建方案，在完美地填补髋臼骨缺损的同时重建新的髋臼杯，复位关节，患者重新获得了符合其生物力学特点、翻新的人工髋关节。
借助3D打印技术获得病损侧骨盆及髋臼模型后，医生预先利用手术工具进行手术前的“彩排”和“预演”。
图中所示人工智能术前规划和测量软件模拟的术后X线片与真实的术后X线片相一致。
传统人工关节置换手术，手术者要参照X光片、CT等二维平面影像资料，以及个人经验来还原患者的三维骨骼结构，并在脑海中进行粗略手术规划，直到在手术台上把关节打开，才有机会去评估患病关节实际的情况，术中往往需要花费非常多的时间尝试不同大小的人工关节和判断组配关系。除了手术中常常会面临许多难以预料的棘手问题外，术前规划难以面面俱到，若没有对一些关键细节提前做好预案，将大大增加手术难度，造成手术假体安装大小和位置的偏差，降低手术准确性和术后效果。
早在2019年9月，烟台山医院就将人工智能三维空间测量技术应用于人工关节置换手术，人工智能规划软件可以快速为手术者提供精准化、个体化的关节三维重建，最适配的人工关节假体型号及安放角度数据。烟台山医院医学3D打印创新研究中心是全市首个医学3D打印创新研究中心。3D打印技术可以1:1地呈现病损关节全貌，让手术者在术前便可以对患者受损关节的表面情况以及整个手术流程了然于心,甚至可以利用3D打印的病损关节模型进行术前模拟实操，从容面对手术中的突发状况，避免了手术的盲目性，且可重复性高，有效降低患者术后的并发症。
数智时代，骨科技术也在朝着数字化、个性化、微创化、精准化、智能化的方向发展。有了人工智能和3D打印技术，关节外科医生可以更好地完成手术，帮助更多饱受关节之痛、病情复杂的患者再获健康。