骶髂關(guān)節(jié)經(jīng)皮拉力螺釘固定釘?shù)澜馄蕝?shù)的數(shù)字模型研究.pdf

1、研究目的：
　　 現(xiàn)代社會(huì)高能、高速損傷日益增多,骨盆髖臼骨折發(fā)病率逐年增多。骨盆穩(wěn)定性的建立很大程度上依賴(lài)于骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性,骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體影響頭側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)及尾側(cè)的髖關(guān)節(jié),占整個(gè)骨盆功能的60％左右。骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷直接導(dǎo)致骨盆后環(huán)的不穩(wěn)定,因而骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體的處理在骨盆骨折處理中顯得尤為重要。骶髂關(guān)節(jié)損傷經(jīng)歷了前路鋼板、后路骶骨栓螺釘?shù)那虚_(kāi)復(fù)位內(nèi)固定、X線透視下經(jīng)皮拉力螺釘內(nèi)固定到CT引導(dǎo)下閉合復(fù)位經(jīng)皮內(nèi)固定的發(fā)展歷程。

2、臨床實(shí)踐和生物力學(xué)研究也表明骶髂關(guān)節(jié)螺釘自髂骨翼后外側(cè)面穿過(guò)骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)入骶骨中上部椎體成為較為優(yōu)越的內(nèi)固定方式,但不良的置釘可能會(huì)損傷髂血管、腰骶干、骶管等重要結(jié)構(gòu)而造成嚴(yán)重并發(fā)癥。限制這一技術(shù)推廣應(yīng)用的根本因?yàn)槭谴_定體表進(jìn)針點(diǎn)的定位技術(shù)沒(méi)有解決,因此如何在體表確定進(jìn)針點(diǎn)以及進(jìn)針角度是這一技術(shù)的關(guān)鍵所在。數(shù)字骨科學(xué)的出現(xiàn)為骨科的應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供了一種全新的研究方法,與傳統(tǒng)的尸體解剖學(xué)研究相比,具有精度高、一致性好、可重復(fù)性強(qiáng)以及節(jié)約醫(yī)學(xué)

3、研究資源等優(yōu)點(diǎn)。本研究利用Mimics軟件對(duì)經(jīng)皮骶髂關(guān)節(jié)螺釘固定的釘?shù)绤?shù)進(jìn)行解剖學(xué)測(cè)量,試圖為骶髂關(guān)節(jié)螺釘固定手術(shù)導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 1、利用骨盆的骨件標(biāo)志為參照,在骨盆三維重建模型上模擬骶髂關(guān)節(jié)經(jīng)皮拉力螺釘固定,為骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定的應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供一種全新的研究方法。
　　 2、為骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定手術(shù)導(dǎo)航模板設(shè)計(jì)的可行性提供應(yīng)用解剖學(xué)基礎(chǔ)
　　 3、為骶髂關(guān)

4、節(jié)復(fù)合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定的術(shù)前個(gè)性化準(zhǔn)備和治療提供實(shí)驗(yàn)方法和依據(jù)。
　　 材料與方法
　　 一、數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構(gòu)建
　　 選取 2008 年 6 月至2009年7月在我院行骨盆螺旋 CT(GE MediCalsystems/lightspeed 64 型)掃描的成年患者,排除骨質(zhì)病變和解剖異常,獲得正常骨盆 CT 50 例,男 28 例,女 22 例；年齡 20～80歲,平均(50.7±19.1)歲

5、。掃描條件:電壓 120 kV,層厚1.25 mm,512×512矩陣。將 CT 圖像以.dicom 格式儲(chǔ)存并導(dǎo)入醫(yī)學(xué)影像互交控制系統(tǒng)(Mimics 10.01),界定閾值(Thresholding)選用“‘bone CT”,然后采用區(qū)域增長(zhǎng)(Region growing)進(jìn)行三維重建。
　　 二、模擬置入骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘
　　 取骨盆三維模型后位,模擬術(shù)中行骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘固定的體位(俯臥位),予以透明化處理。從髂骨

6、翼外板經(jīng)骶髂關(guān)節(jié)、骶骨翼至 S1 椎體前正中皮質(zhì)置入直徑為 7 mm的拉力螺釘。第 1 枚骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M1)與骶骨翼相切,第 2 枚骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M2)與第 1 骶孔上緣相切,確保骶髂關(guān)節(jié)螺釘不穿出骨質(zhì)。
　　 三、骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘解剖參數(shù)測(cè)量
　　 利用二維長(zhǎng)度測(cè)量工具在水平面二維圖像上測(cè)出拉力螺釘?shù)拈L(zhǎng)度；直接從軟件上讀取定義拉力螺釘方向的三維坐標(biāo)(X 軸、Y 軸、Z 軸),利用勾股定理及反三角函數(shù)計(jì)算它們與水平面、

7、冠狀面和矢狀面的夾角(公式1～3),即拉力螺釘?shù)倪M(jìn)針角度。第 1 枚骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M1)的進(jìn)針點(diǎn)為(A),測(cè)量其所在平面 S1 椎弓根的寬度,記為 D1,點(diǎn)(A)到髂后上棘突出點(diǎn)(C)的距離,記為AC；第 2 枚骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M2)的進(jìn)針點(diǎn)為(B),測(cè)量其所在平面 S1 椎弓根的寬度,記為 D2,點(diǎn)(B)到髂后上棘突出點(diǎn)(C)的距離,記為 BC。S1 椎弓根的寬度,即容納骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘?shù)淖畲笾睆綖?D1+D2)/2,計(jì)算 M1 至M2

8、的CT 掃描層數(shù),記為 n,椎弓根的高度為 1.25 n,即 S1 椎弓根內(nèi)能容納骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘?shù)挠行Х秶?br>　　 公式 1-3:
　　 骶髂關(guān)節(jié)螺釘與水平面的夾角=arccos√(x2+y2)/√(x2+y2+z2)……1
　　 骶髂關(guān)節(jié)螺釘與冠狀面的夾角=arccos√(x2+z2)/√(x2+y2+z2)……2
　　 骶髂關(guān)節(jié)螺釘與矢狀面的夾角=arccos√(y2+z2)/√(x2+y2+z2)

9、……3
　　 四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析
　　 對(duì)骶髂關(guān)節(jié)拉力螺釘?shù)拈L(zhǎng)度(M2/M2)、進(jìn)針角度、進(jìn)針點(diǎn)(A/B)到髂后上棘突出點(diǎn)(C)距離 AC/BC、S1 椎弓根的寬度(D1+D2)/2、S1 椎弓根的高度 1.25n進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)采用(x±s)表示。在對(duì)性別之間和左右兩側(cè)之間是否存在差異進(jìn)行獨(dú)立樣本 t 檢驗(yàn)(P<0.05 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS 13.0 統(tǒng)計(jì)分析。
　　 結(jié)果
　　 骶

10、髂關(guān)節(jié) M2 至 S1 椎體正中前皮質(zhì)的距離為(76.08±4.32)mm,M2 至S1椎體正中前皮質(zhì)的距離(77.62±3.98)mm；S1 椎弓根寬 D(即容納骶髂關(guān)節(jié)螺釘?shù)淖畲笾睆?為(20.43±1.63)mm,S1 椎弓根高 1.25n(即 S1 椎弓根容納骶髂關(guān)節(jié)螺釘?shù)挠行Х秶?為(20.26±0.99)mm。骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M2)進(jìn)針點(diǎn)(A)至髂后上棘突出點(diǎn)(C)的AC 為(49.87±6.80)mm,骶髂關(guān)節(jié)螺釘(M2)進(jìn)

11、針點(diǎn)(B)至髂后上棘突出點(diǎn)(C)的BC為(51.11±7.15)mm,骶髂關(guān)節(jié)螺釘與水平面夾角為 0°,冠狀面夾角為(18.35±5.20)°,矢狀面夾角為(77.62±3.98)° 其中骶髂關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度、椎弓根的寬度和高度、進(jìn)針點(diǎn)至髂后上棘突出點(diǎn)的距離、進(jìn)針點(diǎn)與冠狀面的夾角在男性和女性之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)論
　　 1、正常成人在S1椎弓根水平均可置入直徑為6.5 mm的拉力螺釘?shù)?枚。釘?shù)绤?shù)的解剖學(xué)測(cè)量為