髂骨組織瓣的數(shù)字化解剖及其骨盆穩(wěn)定性的生物力學研究.pdf

1、第一部分、髂骨組織瓣的數(shù)字化解剖
　　大段骨組織缺損的修復一直是醫(yī)學界的一大難題。帶血運的“活體”骨組織移植可使移植骨的愈合接近骨折的正常愈合過程，是當今大段骨組織缺損修復的首選。髂骨是目前臨床上最常用的骨組織移植供區(qū)，是自體骨移植的“金標準”。旋髂深動脈和髂腰動脈是髂骨壁重要的營養(yǎng)血管，可攜帶并營養(yǎng)較大塊髂骨組織瓣。有關(guān)旋髂深動脈及其腹壁皮穿支、終末皮穿支、終末支主干的解剖研究，文獻報道較少，而關(guān)于髂腰動脈及其分支的研究報道更為

2、缺乏。對這兩個主要血管解剖特點的深入研究，有望為髂骨組織瓣的進一步臨床應用提供新思路。本研究通過尸體顯微解剖，對旋髂深動脈和髂腰動脈的主干及其各級分支進行深入研究；同時結(jié)合三維重建技術(shù)，對旋髂深動脈和髂腰動脈進行三維建模和數(shù)字化顯像，從三維空間上進一步分析和研究其解剖特點及規(guī)律性，以期為髂骨組織瓣的臨床設計提供更為直觀、可靠的血管數(shù)字化解剖依據(jù)。
　　目的：通過尸體解剖，掌握旋髂深動脈和髂腰動脈主干及其各級分支的解剖特點，為髂骨組

3、織瓣的進一步臨床應用提供解剖學依據(jù)和新思路。
　　方法：①對13具標本的髂腹股溝區(qū)及髂嵴后部進行精細解剖，分別對旋髂深動脈和髂腰動脈的主干及其各級分支的起源、走行，與周圍組織之間的吻合關(guān)系等進行詳細測量和統(tǒng)計分析。②對其中3具完整標本，經(jīng)股動脈插管，應用紅色乳膠/硫酸鋇混懸液行一次性全身動脈造影，用64排螺旋CT以0.625mm層厚、無間距連續(xù)掃描，將獲得的圖像數(shù)據(jù)導入三維重建軟件，分別重建出皮膚、血管及骨的三維模型并進行組合。對

4、旋髂深動脈和髂腰動脈進行三維空間測量和分析，并模擬髂骨組織瓣的手術(shù)切取。
　　結(jié)果：①解剖發(fā)現(xiàn)，旋髂深動脈在髂腹股溝區(qū)的走行共分三段，包括腹股溝韌帶段、髂嵴段和終末段。其中，腹股溝韌帶段平均長7.6cm，起自髂外動脈或股動脈的外側(cè)壁和后外側(cè)壁，向髂前上棘走行過程中發(fā)出1～3個細小肌支營養(yǎng)附近的腹內(nèi)斜肌、腹橫??；髂嵴段平均長7.9cm，在走行過程中發(fā)出3～6個骨支營養(yǎng)髂骨內(nèi)壁，同時發(fā)出1～2個腹壁皮穿支血管，其中1支的出現(xiàn)率為76.

5、9％，2支的出現(xiàn)率為19.2%，腹壁皮穿支在髂前上棘外上方約3.6～5.6×3.8～5.5cm范圍內(nèi)穿出深筋膜層，并營養(yǎng)腹壁外側(cè)的皮膚組織。終末段平均長8.6cm，主干再分為2支，其中終末支主干沿髂骨后壁、髂肌表面向后側(cè)走行，與髂腰動脈的髂骨支相吻合，終末皮穿支在距離髂前上棘外上方7.0～9.5×6.4～8.8cm范圍內(nèi)穿出深筋膜層，在臍水平與腰動脈或肋間后動脈分支相吻合。②解剖發(fā)現(xiàn)，髂腰動脈均發(fā)自髂內(nèi)動脈，發(fā)出后經(jīng)腰大肌深層、閉孔神經(jīng)

6、和腰骶叢之間分為髂骨支和腰支。從髂腰動脈起點到分出髂骨支和腰支的分叉點的距離約6.5cm。髂骨支在髂骨壁內(nèi)發(fā)出兩個分支，1支沿髂骨內(nèi)側(cè)壁向上、向髂前上棘走行，在髂骨壁中段與旋髂深動脈的終末支主干相吻合；另1支向上營養(yǎng)髂后上棘附近組織。腰支發(fā)出后向上走行營養(yǎng)腰大肌和腰方肌。③本實驗共獲取385張髂腰區(qū)CT掃描圖像，應用交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)軟件分別對骨骼、動脈及體壁軟組織進行三維表面重建。在三維視圖上可清晰顯示旋髂深動脈、腹壁下動脈、髂腰

7、動脈、第四腰動脈及其分支和走行，并可清晰顯示旋髂深動脈和髂腰動脈的血管吻合情況。在重建后的三維圖像上可分別以旋髂深動脈和髂腰動脈的髂骨支血管為蒂模擬髂骨組織瓣的切取過程，切取后的髂骨組織瓣圖像，可以從任意角度、任意視角對手術(shù)過程進行觀察和分析。
　　結(jié)論：①旋髂深動脈和髂腰動脈髂骨支是髂骨的重要營養(yǎng)血管，以此為蒂可設計切取較大的髂骨組織瓣。②旋髂深動脈的腹壁皮穿支和終末皮穿支在深筋膜層穿出點范圍較為恒定、規(guī)律，是設計髂腹部穿支皮瓣

8、和髂骨嵌合組織瓣的解剖學基礎(chǔ)。③旋髂深動脈的終末支主干和髂腰動脈髂骨支之間存在恒定的血管吻合網(wǎng)，是臨床安全切取更大的髂骨組織瓣的解剖學基礎(chǔ)。④髂腰動脈及其髂骨支是髂骨后壁重要的營養(yǎng)血管，可作為獨立的營養(yǎng)血管蒂設計成游離或帶蒂髂骨組織瓣。⑤髂骨組織瓣的三維數(shù)字化重建模型為臨床術(shù)前設計和手術(shù)模擬提供了直觀的數(shù)字化解剖依據(jù)，是提供臨床教學訓練和提高臨床診療水平的重要方法。
　　第二部分、髂骨組織瓣骨盆穩(wěn)定性的生物力學研究
　　臨床

9、上，髂骨組織瓣切取后供區(qū)總的并發(fā)癥發(fā)生率為19.37%，其中髂骨骨折和骨盆環(huán)不穩(wěn)是其嚴重的主要并發(fā)癥之一。無論是血管化還是非血管化髂骨組織移植的臨床應用中，髂前區(qū)都是最常選擇的部位。當在髂前區(qū)切取髂骨組織瓣時，如果切取的髂骨組織瓣靠近髂嵴且取骨體積較大，易使髂前上棘基底部過窄，而且髂前上棘有腹股溝韌帶及縫匠肌附著，在它們的牽拉應力下很容易導致髂前上棘的撕脫骨折及骨盆不穩(wěn)定。文獻中，有關(guān)髂骨組織瓣移植術(shù)后供區(qū)骨盆生物力學及穩(wěn)定性改變的研究

10、報道較少。本研究擬通過有限元法構(gòu)建骨盆三維有限元實體模型，并在此基礎(chǔ)上進行骨盆的生物力學研究，以期為髂前區(qū)安全切取髂骨組織瓣、避免術(shù)后骨盆不穩(wěn)定提供理論依據(jù)。
　　目的：通過對不同體積髂骨組織瓣切取后骨盆的生物力學研究，確定臨床髂前區(qū)髂骨組織瓣的安全切取術(shù)式，為避免術(shù)后并發(fā)髂骨骨折提供理論參考。
　　方法：選取1名健康男性志愿者行64排螺旋CT掃描，將CT圖像數(shù)據(jù)導入交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)軟件，構(gòu)建骨盆三維模型，以其網(wǎng)格優(yōu)化

11、處理模塊對模型進行面網(wǎng)格優(yōu)化，然后以有限元分析軟件對其進行體網(wǎng)格劃分，再導回到交互式醫(yī)學影像控制系統(tǒng)軟件進行材料賦值，最終實現(xiàn)完整骨盆三維模型的實體化。在此基礎(chǔ)上模擬切取三種不同體積髂骨塊的髂骨組織瓣，分別為20×20mm（Pelvis-20），40×40mm（Pelvis-40）和60×60mm（Pelvis-60），并分別建立骨盆三維有限元模型。然后，對這三種切取后骨盆模型及完整骨盆模型分別加載載荷：①在腰5椎體上加載500N模擬人

12、體重力和10N?m力矩模擬人體前屈、后伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)共五種正常生理運動；②在髂前上棘沿縫匠肌方向施加750N拉力（模擬1倍人體體重拉力）；③在髂前上棘沿縫匠肌方向施加1500N拉力（模擬2倍人體體重拉力），進行生物力學分析和比較。
　　結(jié)果：應用有限元法，可在有限元分析軟件中建立一個完整骨盆的有限元模型，包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、椎間盤以及骶髂關(guān)節(jié)，整個骨盆模型合計節(jié)點數(shù)為676414，單元數(shù)為451963。①四種骨盆模型在直立、前屈、

13、后伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)的五種正常生理運動中，骨盆的位移和應力分布相比較，差異無顯著性。②在髂前上棘施加750N的拉力后，Pelvis-40和Pelvis-60兩種骨盆模型產(chǎn)生的局部位移顯著大于Pelvis-20和Intact，因此，前兩者更易發(fā)生骨折。③在髂前上棘施加1500N的拉力后，四種骨盆模型在髂前上棘處均易發(fā)生骨折，但Pelvis-40和Pelvis-60產(chǎn)生的骨折位移明顯大于Pelvis-20和Intact產(chǎn)生的骨折位移，而Pelv

14、is-40和Pelvis-60之間相比較，差異無顯著性。
　　結(jié)論：①我們通過有限元軟件構(gòu)建的完整骨盆模型實現(xiàn)了模型與實體的高度近似，具有較高的真實性和準確性，符合骨盆的解剖特點。②在人體的直立、前屈、后伸、側(cè)彎和旋轉(zhuǎn)等正常生理運動下，髂前區(qū)切取髂骨組織瓣后骨盆的應力主要經(jīng)骶骨翼、骶髂關(guān)節(jié)、坐骨大切跡、弓狀線傳至髖臼，其中以骨盆背面、坐骨大切跡的應力最大，故術(shù)后不易并發(fā)髂骨骨折。③髂前區(qū)的安全切取髂骨組織瓣的臨床術(shù)式是不超過40×