髖臼后柱骨折逆行經(jīng)皮拉力螺釘置釘導(dǎo)向裝置研制與初步驗(yàn)證.pdf

1、背景：
　　 髖臼骨折多為高能量傷，常引起髖關(guān)節(jié)功能障礙，其治療的關(guān)鍵是解剖復(fù)位及堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定。切開復(fù)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(guān)系復(fù)雜，傳統(tǒng)手術(shù)方法切口長(zhǎng)，暴露廣泛，出血量多，術(shù)后并發(fā)癥較多如:醫(yī)源性坐骨神經(jīng)損傷、嚴(yán)重的異位骨化、股骨頭壞死等，極大的影響對(duì)患者的關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。
　　 1988年，Reinert報(bào)道松質(zhì)骨螺釘固定髖臼前后柱的骨折，具有損傷小、促進(jìn)骨

2、折復(fù)位愈合等優(yōu)點(diǎn)。之后螺釘固定髖臼骨折得到越來越廣泛的應(yīng)用。還有學(xué)者實(shí)驗(yàn)證實(shí)拉力螺釘固定比鋼板固定具有相似的生物力效應(yīng)。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(xué)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(guān)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(shù)兼?zhèn)湮?chuàng)、出血少、費(fèi)用低廉等優(yōu)勢(shì)，但手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)明顯卻加大了;有文獻(xiàn)報(bào)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(shù)的應(yīng)用也受到許多技術(shù)上的約束，例如確定精準(zhǔn)的進(jìn)針點(diǎn)、進(jìn)針方向如何參照、如何選擇螺釘?shù)闹睆降?。?guó)內(nèi)外學(xué)者在尸體解剖學(xué)研究中，材料及技術(shù)方法等方面存在許多不足，其研究結(jié)果現(xiàn)難以準(zhǔn)確的應(yīng)用于臨床。
　　 計(jì)算機(jī)輔助影像導(dǎo)航骨科手術(shù)（computer assisted orthopaedic surgery，CAO

4、S;image-navigationald navigation surgery，IGNS）被認(rèn)為最有可能在未來骨科手術(shù)領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)更加微創(chuàng)，更加智能的術(shù)式[12，13]。髖臼和骨盆骨折的影像導(dǎo)航手術(shù)是目前CAOS臨床應(yīng)用研究的熱點(diǎn)，它針對(duì)髖臼和骨盆骨折進(jìn)行閉合或有限切開復(fù)位后，在導(dǎo)航手術(shù)系統(tǒng)引導(dǎo)下對(duì)無移位或輕微移位的骨折進(jìn)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(shù)中切口暴露范圍大、血管神經(jīng)副損傷、術(shù)后感染、異位骨化等并發(fā)癥發(fā)生的

5、風(fēng)險(xiǎn)，此技術(shù)現(xiàn)已被很多骨科醫(yī)師應(yīng)用[14，15]。但是，CAOS高額的器材成本是其在國(guó)內(nèi)大部分醫(yī)院不能普及的重要因素。
　　 數(shù)字骨科學(xué)的誕生為骨科的應(yīng)用基礎(chǔ)的研究提供了全新的方法。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備掃描精度的提高以及三維圖像軟件計(jì)算方法的升級(jí)，使骨盆髖臼等的三維重建模型在復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。陳凱寧等[16]，利用Mimics對(duì)骨盆CT原始數(shù)據(jù)的重建，在3D模型上對(duì)髖臼前、后柱進(jìn)行經(jīng)皮拉力螺釘?shù)哪M，精確的測(cè)量了導(dǎo)針進(jìn)針點(diǎn)

6、，螺釘?shù)淖畲笾睆胶妥畲箝L(zhǎng)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(duì)大量骨盆三維重建模型和尸體標(biāo)本進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)髂前上棘和髂后上棘的骨性突出點(diǎn)與坐骨結(jié)節(jié)上的某一點(diǎn)可構(gòu)成等邊三角形，通過實(shí)驗(yàn)提出沿髂前上棘和髂后上棘骨性突出點(diǎn)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(dǎo)向裝置的研究方向。本研究對(duì)張大保師兄研究的先進(jìn)性進(jìn)行拓展，對(duì)不足進(jìn)行改進(jìn)，做了進(jìn)一步研究。通過

7、mimics軟件對(duì)66例半骨盆進(jìn)行解剖參數(shù)測(cè)量并進(jìn)行虛擬植釘試驗(yàn)，據(jù)此設(shè)計(jì)出髖臼后柱逆行拉力螺釘進(jìn)釘導(dǎo)向裝置，并通過骨盆標(biāo)本進(jìn)一步驗(yàn)證了該導(dǎo)向裝置輔助置釘?shù)陌踩耘c準(zhǔn)確性。
　　 目的：
　　 1、運(yùn)用數(shù)字化模型，對(duì)髖臼后柱逆行拉力螺釘置釘解剖學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，為臨床上為髖臼后柱經(jīng)皮逆行拉力螺釘置釘導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)提供應(yīng)用解剖學(xué)基礎(chǔ);
　　 2、設(shè)計(jì)并研制出髖臼后柱逆行螺釘置釘導(dǎo)向裝置，并在Mimics軟件，骨盆標(biāo)本

8、，尸體標(biāo)本上試驗(yàn)，以驗(yàn)證利用該導(dǎo)向裝置輔助后柱螺釘置入的準(zhǔn)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(shù)風(fēng)險(xiǎn)大等難題，為髖臼骨折的微創(chuàng)治療提供新的手術(shù)方法。
　　 材料與方法：
　　 1.數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構(gòu)建隨機(jī)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(zhì)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(dǎo)入Mimics10.01(Materialise公司，比利時(shí))軟件，提取雙側(cè)骨盆信息區(qū)，進(jìn)行三維重建。
　　 2.Mimics模擬植釘及參數(shù)的測(cè)量在Mimics10.01軟件上分別重建出雙側(cè)骨盆三維模型，以坐骨結(jié)節(jié)中心(O)，髂前上棘(A)與髂后上棘骨性突出點(diǎn)(B)連線中點(diǎn)(I)

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

11、.05為差異有顯著性。根據(jù)測(cè)量出的解剖學(xué)參數(shù)及Mimics模擬植釘試驗(yàn)，制作出導(dǎo)向裝置模型并生產(chǎn)出成品。
　　 4.骨盆模擬置釘試驗(yàn)取18具成人（男9例、女9例）單側(cè)髂骨標(biāo)本，將導(dǎo)向裝置固定于髂骨固定點(diǎn)，助手扶持導(dǎo)向裝置以保持其穩(wěn)定性。經(jīng)導(dǎo)向裝置尾端套筒將克氏針針頭頂住坐骨結(jié)節(jié)中心，電鉆打入克氏針并使其穿出髂骨皮質(zhì)，觀察克氏針首次穿出點(diǎn)位置。
　　 結(jié)果判定方法:導(dǎo)針的首次穿出針點(diǎn)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(cè)，且位于坐骨大切記水平上方;3、穿出點(diǎn)低于坐骨大切記水平，包括進(jìn)入髖臼，刺破四方區(qū)等情況。將出針點(diǎn)位于髂窩內(nèi)認(rèn)為導(dǎo)向裝置準(zhǔn)確定位;位于髂骨外板側(cè)，且位于坐骨大切記水平上方為良好定位;穿出點(diǎn)低于坐骨大切記水平、進(jìn)入關(guān)節(jié)或者刺破四方區(qū)則認(rèn)定為失敗。
　　 5.Mimics模擬植釘驗(yàn)證導(dǎo)向裝置-髂骨固定點(diǎn)植釘?shù)陌踩憎那吧霞c髂后上棘為骨性的突出曲面，實(shí)際操作中克氏針難以準(zhǔn)確固定其骨性突出點(diǎn)，因此不可避免存在一定的誤差。

13、故通過Mimics軟件對(duì)實(shí)際操作中產(chǎn)生的定點(diǎn)誤差來驗(yàn)證導(dǎo)向裝置-髂骨固定點(diǎn)位置對(duì)螺釘植入的影響。
　　 6.骨盆標(biāo)本模擬植釘驗(yàn)證導(dǎo)向裝置-坐骨結(jié)節(jié)進(jìn)針點(diǎn)植釘?shù)陌踩宰墙Y(jié)節(jié)的范圍較髂前上棘與髂后上棘范圍大，其進(jìn)針點(diǎn)在經(jīng)皮固定的過程中更難以準(zhǔn)確的定位，因此我們?cè)诠桥铇?biāo)本中對(duì)坐骨結(jié)節(jié)中心周圍4個(gè)入針點(diǎn)克氏針植入情況進(jìn)行了檢測(cè)。用現(xiàn)有18例半骨盆進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)此四點(diǎn)的植入情況。
　　 7.人體標(biāo)本模擬植釘驗(yàn)證導(dǎo)向裝置的可行性M

14、imics模擬植釘與骨盆標(biāo)本植釘實(shí)驗(yàn)取得了較理想的結(jié)果，但是實(shí)際手術(shù)中骨盆有軟組織遮擋，可能會(huì)對(duì)導(dǎo)向裝置的使用帶來一定的困難，因此我們又對(duì)兩例成人尸體標(biāo)本進(jìn)行了克氏針植入試驗(yàn)。
　　 結(jié)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(zhǎng)度與直徑方面差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(yàn)結(jié)果在18例人體骨盆標(biāo)本試驗(yàn)中，克氏針首次穿出點(diǎn)準(zhǔn)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(zhǎng)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(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。
　　 3.Mimics模擬植釘驗(yàn)證導(dǎo)向裝置-髂骨固定點(diǎn)植釘結(jié)果男15例半骨盆中，內(nèi)側(cè)區(qū)域植釘優(yōu)15例(100％);外側(cè)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(cè)區(qū)域植釘優(yōu)18例(100％);外側(cè)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(biāo)本模擬植釘驗(yàn)證導(dǎo)向裝置-坐骨結(jié)節(jié)進(jìn)針點(diǎn)植釘結(jié)果內(nèi)側(cè)點(diǎn)，外側(cè)點(diǎn)，前方點(diǎn)中15例優(yōu)，3例良好，與中心點(diǎn)植入效果一致;后側(cè)點(diǎn)植入中11例優(yōu)，3例良，4例失敗。
　　 五、人體標(biāo)本模擬植釘結(jié)果每例骨盆術(shù)中只需透視2次，術(shù)后X光顯示植入后克氏針位置都較理想。

18、r>　　 結(jié)論：
　　 1.根據(jù)髖臼后柱逆行拉力螺釘置釘?shù)慕馄蕦W(xué)參數(shù)得知:髂前上棘，髂后上棘骨性突出點(diǎn)連線中點(diǎn)與坐骨結(jié)節(jié)中心點(diǎn)連線植入螺釘固定后柱骨折是可行的。
　　 2.在導(dǎo)向裝置-髂骨固定點(diǎn)驗(yàn)證中，髂前上棘，髂后上棘選擇固定點(diǎn)稍偏內(nèi)側(cè)，中點(diǎn)稍偏髂前上棘側(cè)也有較好的植入結(jié)果。在導(dǎo)向裝置-坐骨結(jié)節(jié)進(jìn)針點(diǎn)的驗(yàn)證中一般不要太偏后側(cè)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(yàn)證了導(dǎo)向裝置的實(shí)用性及安全性。