髖臼后柱順行拉力螺釘置釘導航系統(tǒng)的研制與應用.pdf

1、研究背景：
　　 髖臼骨折是近年來創(chuàng)傷骨科領域研究的熱點之一，主要發(fā)生在青壯年，多由高能量暴力所致。目前我國正處于經濟飛速發(fā)展期，工業(yè)建筑和交通事故以及各種自然災害呈逐漸增多的趨勢，導致髖臼骨折的患者大量涌現(xiàn)。髖臼骨折由于位置較深，解剖復雜，復位固定困難，并發(fā)癥多等原因，一直是創(chuàng)傷骨科領域的難題之一。
　　 Letournel-Judet[1(')2]將髖臼骨折分為簡單骨折和復雜骨折。臨床上，復雜型髖臼骨折往往更為常見，

2、Giannoudis等[3]報道其中橫形骨折、雙柱骨折、T型骨折、前柱伴后半橫形占總髖臼骨折44％。
　　 累及到髖臼后柱的骨折手術方式有:①后路切開復位鋼板內固定;②經前路復位，前柱鋼板+后柱拉力螺釘固定;③閉合復位經皮拉力螺釘固定。在橫斷骨折、T型骨折和雙柱骨折經常被迫采用前后聯(lián)合入路，開放手術內固定的優(yōu)點是解剖復位，但手術創(chuàng)傷大，常伴有出血量大、易損傷神經血管、術后感染以及異位骨化等問題。而在實際手術中，這些類型骨折采用前

3、方入路復位后柱，此時，首先考慮固定方式是用鋼板固定前柱的同時采用順行拉力螺釘固定后柱，從而避免后方入路，因采用鋼板結合螺釘固定，減少了一個后路手術切口暴露及肌肉剝離，術中失血、損傷坐骨神經、臀上血管神經、術后感染和異位骨化的發(fā)生。但順行拉力螺釘固定仍存在以下問題:①螺釘易進入髖關節(jié);②螺釘穿出骨皮質，不在髓腔內，損傷重要神經、血管;③術中體位的變化、術野暴露不充分以及周圍軟組織的遮攔，術者難以確定進針方向;④難以打進足夠長的螺釘，導致固

4、定不夠堅強;⑤術中仍需反復投照X線。因此，手術的關鍵與難點是:如何順利的置入髖臼后柱拉力螺釘!
　　 數(shù)字化骨科的出現(xiàn)為骨科的應用基礎研究提供了一種新的研究方法，它與傳統(tǒng)的尸體解剖研究相比，具有準確度高、一致性好、可重復性強和節(jié)約醫(yī)學資源等優(yōu)點。本研究利用Mimics軟件對順行髖臼后柱拉力螺釘固定的釘?shù)绤?shù)進行解剖學測量，在UG軟件上利用測量出的解剖學參數(shù)結合四方區(qū)骨面解剖學特點，設計出髖臼后柱置釘導航模板，用快速成形技術生成實

5、體模型，并用此模板在尸體標本上進行實驗，不斷改進，成功后進行鑄型，應用于臨床。以期解決髖臼后柱螺釘置釘困難、手術風險大等難題，為髖臼骨折的治療提供新的手術方法。
　　 研究目的：
　　 1、運用數(shù)字化模型，對髖臼后柱順行拉力螺釘置釘解剖學參數(shù)進行測量，為臨床上前經路復位、打后柱螺釘提供理論依據(jù)，并為髖臼后柱順行拉力螺釘置釘導航模板的設計提供應用解剖學基礎;
　　 2、設計并生成髖臼后柱螺釘置釘導航模板，并在尸體標

6、本上試驗，以驗證利用該導航模板輔助后柱螺釘置入的準確性及可行性;
　　 3、試圖解決髖臼后柱螺釘置釘困難、手術風險大等難題，為髖臼骨折的治療提供新的手術方法。
　　 材料與方法：
　　 一、數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構建
　　 隨機選取2009年4月至2011年4月因多發(fā)傷收入我院，懷疑有骨盆骨折并行完整骨盆螺旋CT（GEMediCalsystems/lightsDeed16型）掃描的40例患者。男20例，

7、女20例;年齡20～77歲，平均(46.5±20.7)歲，排除骨質病變和解剖異常患者。掃描條件:電壓為120kV，層厚為1.25mm，512×512矩陣。將CT圖像以.DICOM格式儲存并導入醫(yī)學影像互交控制系統(tǒng)(Mimics10.01)，界定閾值(Thresholding)選用“boneCT"，然后采用區(qū)域增長(Regiongrowing)進行三維重建，并以.stl格式存儲，以備后用。
　　 二、模擬置入髖臼后柱拉力螺釘

8、>　　 本研究采取張大保等[4]行髖臼后柱拉力螺釘置入的方法，即經過髂前上棘(A)和髂后上棘(B)的骨性最突出點的連線中點M做一平面(γ)垂直于AB，將重建的骨盆三維模型向同側旋轉45°（相當于髂骨斜位X線片），予半透明化處理，于髖臼后柱模擬置入三維圓柱體，圓柱體經過中點M且它的中軸線在平面γ上，以確定圓柱體在AB的中垂線上，通過調整使其在最佳的位置上。逐步增大圓柱體的直徑至6.5mm，間斷與在不同的平面上觀察虛擬圓柱體是否穿出皮質或

9、進入髖臼，或通過三維模型上各個方向觀察圓柱體，以確保圓柱體未進入關節(jié)或穿出骨皮質（圖1）。
　　 三、拉力螺釘髂窩入針點的確定及參數(shù)的測量
　　 該圓柱體從髂窩內穿出點(O)即為順行拉力螺釘?shù)娜脶橖c。在弓狀緣上取點D，使OD成為入針點與弓狀緣之間的最短距離，連結OD，G為骶髂關節(jié)最前緣，連結DG（圖2）。在Mimics10.01軟件上直接測量OD、DG的距離、置入圓柱體的長度。圓柱體與冠狀面夾角α及矢狀面夾角β（圖3）則

10、直接讀取相關數(shù)據(jù)，并通過以下公式計算:
　　 公式:1-2髖臼后柱螺釘與冠狀面的夾角(α)=arccos(√)x2+z2/(√)x2+y2+z2…….1髖臼后柱螺釘與矢狀面的夾角(β)=arccos(√)y2+z2/(√)x2+y2+z2….…2
　　 四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
　　 分別記錄進針點(O)到弓狀緣最近的距離(D)和D到骶髂關節(jié)最前緣(G)的距離、置入圓柱體的長度、圓柱體與冠狀面夾角α及矢狀面夾角β。采用

11、SPSS13.0軟件包進行數(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，多樣本等級資料采用Kuskal-WallisH檢驗方法。檢驗標準P＜0.05為差異有顯著性。
　　 結果：
　　 順行拉力螺釘在髂翼內的入針點(O)至弓狀緣的最短距離(OD)平均為13.62±2.19mm;骶髂關節(jié)最前緣(G)至D點的距離(DG)平均為15.27±4.01mm;圓柱體與冠狀面夾角α平均為15.47°±4.01°;

12、與矢狀面夾角β平均為6.65°±2.93°;能置入拉力螺釘?shù)拈L度平均為116.65±7.19。其中男、女性在DG的距離、圓柱體與矢狀面夾角β、置入圓柱體的長度方面差異均有統(tǒng)計學意義(t值分別為3.272、2.953、2.288，P值分別為0.003、0.005、0.029)。OD的距離、圓柱體與冠狀面夾角α在性別間差異無統(tǒng)計學意義(t值分別1.254、1.660，P值為0.218、0.106)。
　　 結論：
　　 1、