论文摘要
研究背景过去50年里,在Judet、Letoumel等先驱的努力及推动下,骨盆髋臼骨折的治疗取得了迅猛的发展,其中切开复位重建钢板内固定一直是髋臼骨折治疗的标准方法。近20年来,许多学者提出经皮拉力螺钉固定无移位或轻度移位髋臼前后柱骨折的方法,并将其应用于新鲜或陈旧性髋臼骨折,取得满意的临床效果,具有暴露范围小、出血少、异位骨化发生率低等优点,同时可获得足够的生物力学稳定性,术后并发症少,患者可早期活动,住院时间缩短。经皮逆行拉力螺钉固定治疗髋臼前后柱骨折已成为骨科微创治疗的重要组成部分。但是,由于髋臼前后柱解剖学形态复杂、周围血管神经丰富、闭合复位困难,该技术的应用受到许多技术性难题的限制,在无计算机导航引导的情况下显得尤为突出。因此,明确螺钉进针点、可置入的最大直径以及进针的角度对手术成功起到重要的作用。为解决以上问题,国内外学者在尸体标本和模型上对髋臼前后柱经皮拉力螺钉固定进行了初步的探讨,通过测量髋臼前后柱截骨面的轴心和直径确定拉力螺钉的进钉方向及可置入的最大直径。但是由于方法学上存在的不足以及尸体标本数量的限制,导致不同学者之间的研究结果差异较大,与临床应用的结果有明显的差别。目前在髋臼前后柱逆行拉力螺钉固定的螺钉直径、进针点、进针角度等方面仍无法取得统一的意见。而且,由于男性与女性的骨盆生理结构不同,以上方面是否存在性别差异仍未有进一步的研究。数字骨科学的出现为骨科的应用基础研究提供了一种全新的研究方法。影像设备扫描精度的提高以及三维图像软件计算的改进,使三维重建模型在骨盆髋臼等复杂的人体结构中的应用研究成为现实,本研究将采用大量的三维重建模型对髋臼前后柱逆行拉力螺钉固定进行研究,与传统的尸体解剖学研究相比,具有精度高、一致性好、可重复性强以及节约医学研究资源等优点;同时,螺钉的进针角度由重建软件自动生成的三维点坐标计算获得,减小了尸体标本研究时手工测量存在的系统误差。提高了研究结果的准确性、可靠性和实用性,以促进该固定方法的推广及应用。并为髋臼骨折逆行拉力螺钉固定的个体化治疗提供实验方法和依据。目的1.为髋臼前后柱骨折经皮逆行拉力螺钉固定的应用基础研究提供一种全新的研究方法。2.将本研究的方法与国内外研究方法进行比较,为髋臼前后柱骨折经皮逆行拉力螺钉固定提供准确、全面的应用解剖学基础。3.为髋臼前后柱骨折经皮逆行拉力螺钉固定的术前个性化准备提供实验方法和依据。材料与方法一、图像资料的采集随机取2006年4月～2007年12月在我院行完整盆部计算机断层扫描(GEMedical systems/lightspeed 16排多层螺旋CT)的成年患者82例,男40例,女42例,年龄18～80岁,共获得164个半骨盆,均无骨质病变和解剖异常。扫描条件:管电压120kV,管电流200～300 mA,层厚1.25 mm,512×512矩阵。以.DICOM文件格式保存到个人计算机系统(PC)。二、骨盆三维重建模型的构建在个人计算机系统上,将连续的骨盆断层扫描图像数据以.DICOM格式导入交互式医学图像控制系统(Mimics 10.01,比利时)。用相同的重建参数重建出所有的骨盆三维模型。三、模拟置入髋臼前后柱拉力螺钉将重建的骨盆三维模型向对侧旋转45°(闭孔斜位),予透明化处理,于前柱中轴线上模拟置入虚拟三维圆柱体Ⅰ,即拉力螺钉Ⅰ。逐渐增加其直径,于骨盆三维模型的各个方向(骨盆出口位和骨盆入口位等)以及水平位、冠状位和矢状位的二维图像上观察,在虚拟三维圆柱体Ⅰ透骨皮质或髋臼前即为可置入螺钉Ⅰ的最大直径。将重建的骨盆三维模型向同侧旋转45°(髂骨斜位),予透明化处理,于髋臼后柱中轴线上模拟置入虚拟三维圆柱体Ⅱ,即拉力螺钉Ⅱ。用同样的方法取得可置入虚拟三维圆柱体Ⅱ的最大直径。四、螺钉最大长度、进钉方向和进钉点的测量(一)直接采用三维测量工具,测量虚拟三维圆柱体Ⅰ、Ⅱ置入点到穿出点的距离,即可置入螺钉Ⅰ、Ⅱ的最大长度。(二)直接读取虚拟三维圆柱体Ⅰ、Ⅱ的三维点坐标,利用勾股定理及反三角函数计算它们与水平面、冠状面和矢状面的夹角,既螺钉Ⅰ、Ⅱ的进钉方向。(三)从虚拟三维圆柱体Ⅰ的置入点(A)分别向耻骨联合、耻骨上支上缘作垂线,相交于B、C,AB、AC的长即为进针点到耻骨联合、耻骨上支上缘的距离。测量虚拟三维圆柱体Ⅱ置入点(J)到坐骨结节最远端(K)的距离JK。五、截骨面的制备和测量(一)在相同的骨盆三维重建模型上分别垂直髋臼前柱前侧面及后柱的内侧面,以1 mm为层厚对其进行虚拟断层截骨,每间隔10层(1 cm)取一个截骨面,前柱可取得6～8个截骨面,后柱可取得8～10个截骨面。取截骨面的方法与Ebraheim介绍的相同,唯一不同的是前柱在髋臼后上缘的切线平面开始取第一个截骨面,到耻骨结节为止;后柱在髋臼的前上缘切线平面开始取第一个截骨面,到坐骨结节为止。(二)在取得的截骨面上自髋臼边缘(E)向髋臼前柱内侧缘做垂线,相交于点F,EF即为髋臼前柱的内外径;作EF的中垂线与髋臼前柱的上下缘相交于G、H,GH即为髋臼前柱的上下径。同样的方法测得髋臼后柱的内外径及上下径。(三)按王庆贤等介绍的“圆盘法”,在取得的髋臼前柱最小的截骨面上放置圆盘,当与边缘相切时为最大圆盘,其直径即髋臼前柱最大可通过的螺钉直径。六、统计学分析所得数据用SPSS 12.0软件行统计学处理,比较各指标在男女之间的差别。采用独立样本t检验、配对样本t检验,α取值0.05,P＜0.05表示差异有统计学意义。结果以“均值±标准差”((?)±s)表示。结果一、髋臼前柱虚拟三维圆柱体Ⅰ的平均最大直径为(8.16±1.21)mm,最小为5.60 mm,最大为10.80 mm;其中小于6.5 mm有19例,且均为女性,占女性半骨盆的22.62%。平均最大长度为(109.39±8.95)mm,与水平面、冠状面和矢状面的夹角分别为39.66±3.92°、20.81±4.58°和42.66±3.23°,AB、AC的长度分别为(18.42±4.82)mm、(17.76±2.63)mm,其中虚拟三维圆柱体Ⅰ的最大直径、长度以及AB的长度在男性和女性之间的差异有统计学意义(P＜0.001)。髋臼前柱各个截骨面的平均最小内外径为(14.98±2.14)mm,各截骨面的平均最小上下径为13.92±1.81 mm:均明显大于虚拟三维圆柱体Ⅰ的平均最大直径。按“圆盘法”测得的可置入螺钉的平均最大直径为(11.80±1.53)mm,最小为8.64mm,最大为15.02 mm,与虚拟三维圆柱体Ⅰ的最大直径间的差异有统计学意义(P＜0.0001)。二、髋臼后柱虚拟三维圆柱体Ⅱ的平均最大直径为(13.27±1.40)mm,平均最大长度为(121.72±8.56)mm,与水平面、冠状面和矢状面的夹角分别为71.24±5.53°、15.93±7.22°和8.79±3.83°,置入点位于坐骨结节内外侧缘的中线上,JK的长度为(15.80±2.28)mm,其中虚拟三维圆柱体Ⅱ的最大直径、长度以及它与矢状面的夹角在男性和女性之间的差异有统计学意义(P＜0.001)。髋臼后柱各个截骨面的平均最小内外径为(20.34±2.18)mm,各截骨面的平均最小上下径为(19.36±2.04)mm;均明显大于虚拟三维圆柱体Ⅱ的平均最大直径。结论1.所有男性髋臼前柱可容纳6.5 mm螺钉,约22.62%的女性的髋臼前柱无法使用6.5 mm螺钉固定;男女的进针点不同,前者在耻骨结节内下方,后者位于耻骨结节外下方。2.男性及女性的髋臼后柱可容纳7.3 mm的螺钉,但男女的进针角度和螺钉长度不同,前者与矢状面的夹角和螺钉长度较后者大。3.髋臼前后柱最大可置入的螺钉的直径不能仅仅靠截骨面的最小直径或最小截骨面的圆盘直径来确定。4.骨盆的数字模型不仅为髋臼前后柱骨折逆行拉力螺钉固定的应用解剖学研究提供了一种全新的研究方法,而且能为该技术的使用提供简便、直观的术前准备。