镜像原理在骨科临床诊断与治疗中应用的研究进展骨科临床诊断与治疗时镜像原理在查体、影像学评估、术前规划设计中均得到广泛应用，同时也发挥了重要作用。随着数字化和人工智能技术快速发展，镜像原理的应用让精准化和个体化医疗在骨科临床中得以实现，为诸多病情复杂的患者提供了精准的诊断与治疗方案，进而提高了患者的满意度和生活质量。笔者就镜像原理在骨科临床诊断与治疗中的应用进展进行综述，报道如下。

镜像原理的定义和概述

镜像是平面镜成像的简称，这是一种物理现象，是指太阳或者灯的光照射到人身上再被反射到镜面上，平面镜又将光反射到人的眼睛里，因此看到了自己在平面镜中的虚像。镜像是本物以一个轴或一个平面为基准所成的完全对称、正立且等大的虚像，镜像与本物之间到平面镜的距离相等，镜像和本物之间的连线与镜面垂直。镜像原理在物理学、几何学、心理学、电磁学、软件和网络工程等许多领域都有涉及和论述。笔者只论述镜像原理最朴素的物理学概念及其在骨科临床诊断与治疗中的应用。

镜像原理在骨科临床诊断与治疗中的应用

辅助体格检查明确诊断     正常人体的解剖结构中存在许多呈对称状态存在的器官和解剖结构，可以看作是人体中最简单、直观的镜像结构。对于体格检查或影像学检查资料无法直观、准确辨别的疾病，可以考虑借助健侧来对比查体，进而明确患侧的病情。例如体征不明确的肩锁关节脱位、跟腱断裂患者，无法准确表达的桡骨头半脱位患儿，以及体征不明确的膝关节韧带损伤患者，对这些患者进行查体诊断时可借助健侧镜像查体来比对明确患侧诊断，这是镜像原理在骨科临床诊断与治疗中简单、直观、有效应用。

在早期骨科影像学检查中的应用    辅助诊断复杂部位的可疑疾病随着X线片的发现及其在骨科疾病诊断中的广泛应用，骨骼作为最容易直视对比和观察测量的人体结构，成为镜像原理应用最广泛的领域。在以X线片为代表的二维影像检查时代，临床医师在遇到高度怀疑病变却无法准确作出诊断的情况时，例如儿童成骨不全的可疑骨折、不规则骨块构造或者多骨不规则排列的腕部、足部可疑患者时，可以进行患者对侧肢体同等体位和位置的影像学检查，通过镜像原理以健侧影像辅助确诊患侧疾病，得出相对准确可靠的诊断结论。

辅助人工关节置换术前规划同样在二维影像检查时代，随着人工髋膝关节置换术在骨科临床中广泛开展，镜像原理在人工关节置换术前规划中得到了应用。在髋关节发育不良全髋关节置换术中，由于髋臼覆盖欠佳，股骨头向外、向上呈现不同程度的脱位，患侧髋关节髋臼位置、髋关节旋转中心、偏心距等较健侧都呈现不同程度的改变，因此术前可根据镜像原理在双侧髋关节正位X线片上以健侧髋关节为标准进行患侧髋关节旋转中心、髋臼位置、偏心距的数据测量及定位，如此进行术前规划可以得到尽可能接近健侧髋关节状态的患侧人工关节数据，指导术者在术中操作，极大提高了骨科临床手术治疗的准确性，切实提高了临床疗效。当然，受限于二维图像操作的局限性，上述案例只是镜像原理在骨科临床中的简单应用，在数字化和人工智能时代，镜像原理得到最大程度应用，实现了精准化、个体化骨科诊断与治疗。

在数字化及人工智能骨科临床诊断与治疗中的应用     在数字化创伤骨科中的应用镜像原理在创伤骨科中最具代表性的应用体现在结合3D打印技术对复杂创伤和大段骨缺损患者的治疗中。大段骨缺损患者的处理是骨科临床中非常棘手的挑战，采用带血管蒂腓骨移植术、Masquelet技术、腓骨横向骨搬移技术、植骨填充联合外固定架固定或交锁髓内钉内固定技术治疗均可取得良好的疗效，但是这些治疗方案也存在周期长、创伤大的缺点。目前组织工程骨血管化在治疗大段骨缺损中应用取得了一定进展，但是尚未在临床广泛应用。在数字骨科时代，大段骨缺损患者的处理有了更为简单有效的方案。通过镜像原理可将患者健侧肢体影像数据进行镜像处理，还原出患肢缺损段数据，采用3D打印技术将镜像复制出的患侧缺损段进行生物工程打印，再加入患者自体松质骨和红骨髓等骨诱导物置入缺损区，已在临床中取得成功。上述治疗方案的最大优势在于：①通过镜像原理将患肢缺损区与健侧进行精准化“还原式”复制，得到的缺损区置入物可以精准贴合、完美填充，创区精准匹配后与原来未曾缺损时一样；②大大减少了自体骨的取骨量，降低了手术创伤；③无需内固定或外固定辅助固定，对患者的日常生活影响极小，给患者最佳的治疗体验；④无需进行二次手术取出内置物，减少了患者的二次甚至多次创伤。此外，镜像原理也在复杂创伤骨折患者的病情评估、术前规划方面中得到有效应用。穆胜凯等采用3D镜像打印结合微创锁定钢板内固定治疗移位锁骨中段骨折，刘阳等采用3D镜像打印辅助单一前方入路框架螺钉内固定治疗髋臼双柱骨折，均取得了良好的临床疗效。

在数字化关节骨科中的应用在数字化和人工智能时代，关节骨科依然是镜像原理应用最为成熟且广泛的领域。在数字化辅助的人工髋关节置换术中，对于复杂髋臼发育不良或髋臼有较大骨缺损的患者，通常可以采集健侧数据镜像得到患侧关节数据，通过3D打印得到镜像后的患侧模型或者导航模板，在术前即可进行手术规划、方案设计和模拟演练，大大提高了手术的准确性和熟练程度，降低了手术风险，提高了手术质量。随着人工智能在关节置换领域的应用，镜像原理的应用得到进一步拓展。例如在人工髋关节置换术中，人工智能系统首先获取患侧和健侧的影像学数据，通过镜像原理以健侧为模板进行患侧髋臼真臼定位、髋臼覆盖率、髋关节髋臼位置、髋关节旋转中心、偏心距等的精准化定位，通过术前人工智能进行手术规划，得出患侧髋关节假体大小以及旋转中心、髋臼位置、偏心距等最佳数据，从而得到最接近患者健侧髋关节状态的患侧人工关节数据，指导术者在术中进行规范操作。此外，在机器人辅助的人工关节置换术中，可将健侧关节数据采集到机器人系统中，应用镜像原理“复刻”得到最接近健侧关节状态的患侧关节数据，借助机器人的辅助实现手术毫米级操作，进而完成精准化、智能化手术。

在骨肿瘤患者数字化手术中的应用对骨肿瘤患者进行治疗时通常需要将肿瘤侵蚀的大段骨组织切除，然后进行植骨填充和固定，数字化技术和镜像原理的应用为骨肿瘤患者提供了精准化的治疗方案。例如在肩胛骨因骨肿瘤完全切除后，应用镜像原理通过健侧肩胛骨的解剖结构和数据得到患侧肩胛骨影像资料，进行3D打印得到患侧人工肩胛骨并进行置换。例如因骨肿瘤侵蚀进行了股骨大段切除，应用镜像原理可以通过患者健侧股骨解剖数据镜像得到患侧股骨数据，通过3D打印得到患者的个体化股骨假体，最大限度还原患者的病损肢体，大大提高了手术的效果和患者的生活质量。

镜像原理在其他临床医疗领域的应用

镜像原理在骨科以外的其他临床医疗领域也得到广泛应用。在颌面部创伤外科，王育新等应用快速原型结合镜像技术制作个性化钛板治疗单侧复杂颧骨骨折，证实快速原型结合镜像技术制作个性化钛板技术可以更加精确地恢复颧骨位置。Klein等利用镜像技术治疗眼眶骨折，在计算机上制作虚拟的置入物模型，然后将数据传到相应的数控设备上直接制作出玻璃生物陶瓷置入体，也取得了较好的治疗效果。在颅脑外科领域，王延召等利用镜像原理重建颅骨及构造理想假体，根据重建模型指导手术，精准治疗儿童眶骨及凸面颅骨病变，术后取得满意疗效。在显微外科领域，鲍根强等采用显微外科技术联合镜像原理治疗尺神经离断伤，取得了良好的临床疗效。在康复医学和护理学领域镜像原理同样得到了广泛的应用，莫兰等基于镜像疗法的康复护理方案对断指再植患者手部感觉功能恢复的影响进行了探讨，结果证实该方案有利于改善断指再植患者手感觉功能，有利于提高患者对手部功能的主观满意度；何爱群等对应用镜像疗法联合任务导向性训练的脑卒中偏瘫患者上肢功能进行评定，结果显示该治疗方案可以提高脑卒中后偏瘫患者上肢的运动功能和活动表现。康复医学领域的其他文献报道也都证明了镜像疗法取得了良好疗效。然而上述镜像疗法是通过让患者看到健侧肢体的运动镜像激活其大脑中相应的神经元，使其大脑的放电形式与其实际运动时的放电形式一致，进而促进其患侧肢体运动功能恢复的一种康复疗法，与镜像原理的物理学概念有一些不同，但是在本质上都是镜像原理最直观、朴素的应用。

镜像原理在未来临床应用的展望

随着数字技术和人工智能技术的发展，以及镜像原理、3D打印技术以及相应材料的联合应用，精准化和个体化诊断与治疗在复杂骨科疾病患者中有着极为广阔的应用前景。首先，在先天发育异常、感染性骨缺损、创伤性骨缺损、假体周围骨吸收、骨肿瘤破坏和手术切除等各种原因造成的骨关节缺损治疗中，应用镜像原理和3D打印技术个体化定制假体可以实现“还原式”高精度人工仿生假体设计，术前通过详细规划而获得精准匹配的假体或者个体化辅助导航模板，术中实现对缺损骨关节的精准截骨和假体的匹配安装，最终实现精准重建。北京积水潭医院蒋协远、查晔军教授在复杂肱骨髁间骨折的临床治疗中通过镜像复刻健侧影像学参数制作出患侧模型，3D打印得到患侧的肱骨髁间模型进行术前规划和手术操作模拟，设计制作新型肘关节假体，大大提高了复杂肘关节疾病的临床治疗效果。其次，随着当前生物活性材料（仿生骨、仿生皮肤、仿生肌肉组织等）的不断发展，在未来人体缺损性病灶的临床治疗中，通过对缺损病灶进行数字化镜像构建，“还原式”得到缺损病灶的原始数据，通过3D打印技术以及生物活性材料的联合应用，预期可实现“生物还原式”修复，这在复杂缺损病灶的生物疗法领域将有着巨大的发展前景。当然，上述这些临床应用方法也需要各个领域不断联合探索和试验才可最终实现。

综上所述，镜像原理在骨科临床诊断与治疗中发挥了非常重要的作用，尤其是随着数字化骨科和人工智能技术的快速发展，镜像原理得到了更加广泛的应用，为复杂骨科患者的精准化和个体化诊断与治疗提供了精准、完善的方案，协助骨科临床诊断与治疗取得了更加瞩目的成绩。在医学综合诊断与治疗技术快速发展的当下，如何将镜像原理在骨科诊断与治疗领域进行更加科学、广泛应用，为精准医疗和个体化医疗的发展提供良好的支持，值得临床医师深入探索和研究。