髖臼后柱骨折逆行經(jīng)皮拉力螺釘置釘導向裝置研制與初步驗證.pdf

1、背景：
　　 髖臼骨折多為高能量傷，常引起髖關節(jié)功能障礙，其治療的關鍵是解剖復位及堅強的內(nèi)固定。切開復位鋼板內(nèi)固定治療髖臼前后柱骨折取得了較好的效果，但由于髖臼所處解剖位置較深，毗鄰解剖關系復雜，傳統(tǒng)手術方法切口長，暴露廣泛，出血量多，術后并發(fā)癥較多如:醫(yī)源性坐骨神經(jīng)損傷、嚴重的異位骨化、股骨頭壞死等，極大的影響對患者的關節(jié)功能恢復。
　　 1988年，Reinert報道松質骨螺釘固定髖臼前后柱的骨折，具有損傷小、促進骨

2、折復位愈合等優(yōu)點。之后螺釘固定髖臼骨折得到越來越廣泛的應用。還有學者實驗證實拉力螺釘固定比鋼板固定具有相似的生物力效應。近十多年來，經(jīng)皮拉力螺釘固定骨盆髖臼骨折，越來越得到了學者的重視，視為髖臼骨折治療的新發(fā)展，新方向:經(jīng)皮逆行或順行拉力螺釘固定髖臼前后柱骨折、經(jīng)皮拉力螺釘固定骶髂關節(jié)骨折脫位、經(jīng)皮拉力螺釘固定髂骨的月牙形骨折等。經(jīng)皮拉力螺釘固定骨盆骨折手術兼?zhèn)湮?chuàng)、出血少、費用低廉等優(yōu)勢，但手術風險明顯卻加大了;有文獻報道過出一些病例

3、，如螺釘損傷盆腔大血管致死，損傷神經(jīng)致功能障礙、盆腔臟器損傷，也有螺釘固定位置不佳、固定不牢、斷釘?shù)萚8-11]。同樣該技術的應用也受到許多技術上的約束，例如確定精準的進針點、進針方向如何參照、如何選擇螺釘?shù)闹睆降?。國?nèi)外學者在尸體解剖學研究中，材料及技術方法等方面存在許多不足，其研究結果現(xiàn)難以準確的應用于臨床。
　　 計算機輔助影像導航骨科手術（computer assisted orthopaedic surgery，CAO

4、S;image-navigationald navigation surgery，IGNS）被認為最有可能在未來骨科手術領域上實現(xiàn)更加微創(chuàng)，更加智能的術式[12，13]。髖臼和骨盆骨折的影像導航手術是目前CAOS臨床應用研究的熱點，它針對髖臼和骨盆骨折進行閉合或有限切開復位后，在導航手術系統(tǒng)引導下對無移位或輕微移位的骨折進行經(jīng)皮或小切口中空螺釘內(nèi)固定，可以降低傳統(tǒng)切開手術中切口暴露范圍大、血管神經(jīng)副損傷、術后感染、異位骨化等并發(fā)癥發(fā)生的

5、風險，此技術現(xiàn)已被很多骨科醫(yī)師應用[14，15]。但是，CAOS高額的器材成本是其在國內(nèi)大部分醫(yī)院不能普及的重要因素。
　　 數(shù)字骨科學的誕生為骨科的應用基礎的研究提供了全新的方法。醫(yī)學影像設備掃描精度的提高以及三維圖像軟件計算方法的升級，使骨盆髖臼等的三維重建模型在復雜的人體結構中的應用成為現(xiàn)實。陳凱寧等[16]，利用Mimics對骨盆CT原始數(shù)據(jù)的重建，在3D模型上對髖臼前、后柱進行經(jīng)皮拉力螺釘?shù)哪M，精確的測量了導針進針點

6、，螺釘?shù)淖畲笾睆胶妥畲箝L度，并指出髖臼前、后柱可置入螺釘?shù)淖畲笾睆讲荒軆H僅靠截骨面的最小直徑或最小截骨面的圓盤直徑來確定;張大保等[17]對大量骨盆三維重建模型和尸體標本進行觀察，發(fā)現(xiàn)髂前上棘和髂后上棘的骨性突出點與坐骨結節(jié)上的某一點可構成等邊三角形，通過實驗提出沿髂前上棘和髂后上棘骨性突出點連線的中垂線可作為髖臼后柱骨折經(jīng)皮逆行拉力螺釘固定導向裝置的研究方向。本研究對張大保師兄研究的先進性進行拓展，對不足進行改進，做了進一步研究。通過

7、mimics軟件對66例半骨盆進行解剖參數(shù)測量并進行虛擬植釘試驗，據(jù)此設計出髖臼后柱逆行拉力螺釘進釘導向裝置，并通過骨盆標本進一步驗證了該導向裝置輔助置釘?shù)陌踩耘c準確性。
　　 目的：
　　 1、運用數(shù)字化模型，對髖臼后柱逆行拉力螺釘置釘解剖學參數(shù)進行測量，為臨床上為髖臼后柱經(jīng)皮逆行拉力螺釘置釘導向裝置的設計提供應用解剖學基礎;
　　 2、設計并研制出髖臼后柱逆行螺釘置釘導向裝置，并在Mimics軟件，骨盆標本

8、，尸體標本上試驗，以驗證利用該導向裝置輔助后柱螺釘置入的準確性及可行性;
　　 3、試圖解決髖臼后柱經(jīng)皮逆行螺釘置釘困難、手術風險大等難題，為髖臼骨折的微創(chuàng)治療提供新的手術方法。
　　 材料與方法：
　　 1.數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構建隨機選取2009年11月至2011年11月在我院行完整骨盆螺旋CT(GEMediCal systems/lightsDeed16型)掃描的成年人數(shù)據(jù)，男15例，女18例;年齡15

9、～77歲，平均(45.6±18.5)歲，均無骨1質病變和解剖異常。掃描條件:電壓120 kV,層厚1.25 mm，512×512矩陣。以Dicom格式導入Mimics10.01(Materialise公司，比利時)軟件，提取雙側骨盆信息區(qū)，進行三維重建。
　　 2.Mimics模擬植釘及參數(shù)的測量在Mimics10.01軟件上分別重建出雙側骨盆三維模型，以坐骨結節(jié)中心(O)，髂前上棘(A)與髂后上棘骨性突出點(B)連線中點(I)

10、連線OI為中軸線置入虛擬圓柱體。測量髂前上棘骨性突出點(A)與髂后上棘骨性突出點(B)連線AB距離;圓柱體在髂窩處低位的穿出點(i)到點O的距離即逆行拉力螺釘長度，記錄圓柱體不進入關節(jié)的最大直徑即最大螺釘直徑(d)。
　　 3.解剖參數(shù)測量結果及導航模板三維模型的設計成形66例半骨盆全部虛擬植釘成功（無進入關節(jié)腔），采用SPSS17.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，各組數(shù)據(jù)用(x)±s表示，兩獨立計量資料進行兩獨立樣本t檢驗，檢驗標準P＜0

11、.05為差異有顯著性。根據(jù)測量出的解剖學參數(shù)及Mimics模擬植釘試驗，制作出導向裝置模型并生產(chǎn)出成品。
　　 4.骨盆模擬置釘試驗取18具成人（男9例、女9例）單側髂骨標本，將導向裝置固定于髂骨固定點，助手扶持導向裝置以保持其穩(wěn)定性。經(jīng)導向裝置尾端套筒將克氏針針頭頂住坐骨結節(jié)中心，電鉆打入克氏針并使其穿出髂骨皮質，觀察克氏針首次穿出點位置。
　　 結果判定方法:導針的首次穿出針點位置有以下3種可能:1、位于髂窩內(nèi);2、

12、穿出髂骨外板側，且位于坐骨大切記水平上方;3、穿出點低于坐骨大切記水平，包括進入髖臼，刺破四方區(qū)等情況。將出針點位于髂窩內(nèi)認為導向裝置準確定位;位于髂骨外板側，且位于坐骨大切記水平上方為良好定位;穿出點低于坐骨大切記水平、進入關節(jié)或者刺破四方區(qū)則認定為失敗。
　　 5.Mimics模擬植釘驗證導向裝置-髂骨固定點植釘?shù)陌踩憎那吧霞c髂后上棘為骨性的突出曲面，實際操作中克氏針難以準確固定其骨性突出點，因此不可避免存在一定的誤差。

13、故通過Mimics軟件對實際操作中產(chǎn)生的定點誤差來驗證導向裝置-髂骨固定點位置對螺釘植入的影響。
　　 6.骨盆標本模擬植釘驗證導向裝置-坐骨結節(jié)進針點植釘?shù)陌踩宰墙Y節(jié)的范圍較髂前上棘與髂后上棘范圍大，其進針點在經(jīng)皮固定的過程中更難以準確的定位，因此我們在骨盆標本中對坐骨結節(jié)中心周圍4個入針點克氏針植入情況進行了檢測。用現(xiàn)有18例半骨盆進行試驗，檢測此四點的植入情況。
　　 7.人體標本模擬植釘驗證導向裝置的可行性M

14、imics模擬植釘與骨盆標本植釘實驗取得了較理想的結果，但是實際手術中骨盆有軟組織遮擋，可能會對導向裝置的使用帶來一定的困難，因此我們又對兩例成人尸體標本進行了克氏針植入試驗。
　　 結果：
　　 1.后柱逆行拉力螺釘植入?yún)?shù)男性(M) AB的平均距離為（156.26±7.28）mm，女性(F) AB平均距離（151.38±8.11）mm; MOi的平均距離為（139.53±7.56）mm，F(xiàn)Oi的平均距離為（125.1

15、5±11.17）mm;Md平均值為（12.19±1.97）mm，F(xiàn)d平均值為（10.19±2.14）mm。其中男、女性間在AB的距離、置入圓柱體的長度與直徑方面差異均有統(tǒng)計學意義(t值分別為2.574、5.992，3.923，P值分別為0.003、0.000、0.000)。
　　 2.18例骨盆模擬置釘試驗結果在18例人體骨盆標本試驗中，克氏針首次穿出點準確定位為15例(83.33％);良好定位為3例(16.7％);失敗0例。男

16、、女可置入螺釘長度分別為(131.53±5.36)mm、(118.15±9.03) mm，且性別之間的差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　 3.Mimics模擬植釘驗證導向裝置-髂骨固定點植釘結果男15例半骨盆中，內(nèi)側區(qū)域植釘優(yōu)15例(100％);外側區(qū)域植釘優(yōu)3例(20％)，良12例(80％);前方區(qū)域植釘優(yōu)15例(100％)，后方區(qū)域植釘優(yōu)15例(100％)。女18例半骨盆中，內(nèi)側區(qū)域植釘優(yōu)18例(100％);外側區(qū)域植

17、釘優(yōu)1例(5.6％)，良8例子(44.4％)，差9例(50％);前方區(qū)域植釘優(yōu)18例(100％)，后方區(qū)域植釘優(yōu)5例(27.8％)，良4例(22.2％)，差9例(50％)四、骨盆標本模擬植釘驗證導向裝置-坐骨結節(jié)進針點植釘結果內(nèi)側點，外側點，前方點中15例優(yōu)，3例良好，與中心點植入效果一致;后側點植入中11例優(yōu)，3例良，4例失敗。
　　 五、人體標本模擬植釘結果每例骨盆術中只需透視2次，術后X光顯示植入后克氏針位置都較理想。

18、r>　　 結論：
　　 1.根據(jù)髖臼后柱逆行拉力螺釘置釘?shù)慕馄蕦W參數(shù)得知:髂前上棘，髂后上棘骨性突出點連線中點與坐骨結節(jié)中心點連線植入螺釘固定后柱骨折是可行的。
　　 2.在導向裝置-髂骨固定點驗證中，髂前上棘，髂后上棘選擇固定點稍偏內(nèi)側，中點稍偏髂前上棘側也有較好的植入結果。在導向裝置-坐骨結節(jié)進針點的驗證中一般不要太偏后側都有較好的植入效果，再者骨盆較大者植入效果更佳，從而再次驗證了導向裝置的實用性及安全性。