三維重建技術(shù)在成年男女髖臼后柱內(nèi)髂坐鋼板置釘安全性分析中的應(yīng)用

臨床中，針對髖臼前后柱骨折的治療主要以外科手術(shù)內(nèi)固定為主，由于以上部位的骨表面存在不規(guī)則性，因此較難在手術(shù)過程中充分預(yù)彎鋼板，影響了手術(shù)治療效果[1～3]。近年來，隨著三維重建技術(shù)的快速發(fā)展，部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)三維重建技術(shù)的應(yīng)用，對骨折疾病的治療產(chǎn)生積極的影響，尤其是在內(nèi)髂坐鋼板螺釘置入手術(shù)當中，由于方形區(qū)的骨質(zhì)較為薄弱，因此在置釘過程中一旦出現(xiàn)角度偏差，則會穿入關(guān)節(jié)，造成關(guān)節(jié)軟骨損傷[4～6]。因此，有必要利用三維重建技術(shù)針對髖臼后柱內(nèi)髂坐鋼板置釘?shù)陌踩珔^(qū)域及安全角度進行分析[7]。基于此，本研究收集50例成年患者的正常骨盆CT 數(shù)據(jù)，利用三維重建技術(shù)，分析不同性別患者髖臼后柱內(nèi)髂坐鋼板置釘?shù)陌踩珔^(qū)域及安全角度，期望以此為髖臼骨折患者的臨床治療提供依據(jù)，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料收集2018年12月～2019年6月在我院接受治療及檢查的50例成年患者的正常骨盆CT 數(shù)據(jù)，排除CT 掃描結(jié)果為骨盆骨折、畸形或有手術(shù)治療史者，其中男25例，年齡20～73歲，平均（48.29±5.51）歲；女25例，年齡19～75歲，平均（47.53±5.79）歲。所有患者均簽署相關(guān)知情同意書，且本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會的批準。掃描條件為120kV 電壓，層厚和矩陣分別為1.0mm 和512×512。

1.2 方法將患者的骨盆CT 原始數(shù)據(jù)進行保存，并將其以Dicom 格式導(dǎo)入醫(yī)學(xué)影像交互控制系統(tǒng)（LEADTOOLS Medical Imaging）中，通過閾值界定、區(qū)域增長等方式對患者的右髖骨3D 模型進行重建。

1.2.1 安全區(qū)域測量 模型重建后，將其轉(zhuǎn)換為STL格式，并導(dǎo)入處理軟件（Geomagic 公司，Studio12.0 軟件系統(tǒng)）中，利用Zhang 等[8]提出的方法對內(nèi)髂坐鋼板置釘安全區(qū)進行測量，方法：①將髖臼分離后，進行5mm的增厚處理；②將已經(jīng)增厚的髖臼模型以STL 格式導(dǎo)入影像交互控制系統(tǒng)當中，并將其與原始髖骨模型進行裝配；③于軟件的3D 視窗界面下，找到置釘危險區(qū)（即為骨質(zhì)的最薄弱區(qū)域，通常表現(xiàn)為髖臼模型向內(nèi)側(cè)所突破的方形區(qū)域）。在危險區(qū)后緣做一條與坐骨大切跡平行相切的直線，直線與坐骨大切跡之間所產(chǎn)生的區(qū)域即為內(nèi)髂坐鋼板可放置的最佳安全區(qū)域，對安全區(qū)域的寬度進行測量。同時，測量閉孔管的最高點至坐骨大切跡之間的垂直距離，計算二者之間的比值[9]。

1.2.2 安全角度測量 利用影像交互控制系統(tǒng)中的Draw Sphere 功能，于髖臼窩當中填充所設(shè)計的最佳球體，對髖臼關(guān)節(jié)面進行全面模擬，并將球體的中性點設(shè)定為O。以O(shè)點為起點，作一條與方形區(qū)和坐骨大切跡平面相垂直且與髖骨相切的直線，將其所產(chǎn)生的截面標記為M，M點即為髖臼關(guān)節(jié)面向方形區(qū)最為突出的截面，而M 面與方形區(qū)面所產(chǎn)生的交線即設(shè)定為m 線，其與坐骨大切跡產(chǎn)生的交點即為P點。分別在男性和女性成年患者的m 線上做不同切點，男性切點距離分別為1.0、1.5、2.0 和2.5cm（距離P點），女性切點距離分別為1.0、1.5 和2.0cm，按照順序?qū)⑵浞謩e標記為A、B、C、D點（女性不包含D點），以各點為基礎(chǔ)作增厚髖臼邊緣切線，分別測量不同性別患者的切線與m 線形成的角度，將其分別設(shè)定為∠A、∠B、∠C 和∠D（女性不包含∠D）[9]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行處理，計數(shù)資料使用χ2檢驗，計量資料根據(jù)檢驗判定其是否符合正態(tài)分布，本研究內(nèi)所設(shè)計的計量資料均為正態(tài)分布，因此使用獨立樣本t檢驗，P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全區(qū)域比較所有患者在髖臼模型增厚5mm 后均突破了方形區(qū)，對患者的置釘安全區(qū)域調(diào)查，50例患者的平均安全區(qū)寬度（d）為（27.52±4.16）mm，閉孔管最高點至坐骨大切跡之間的平均垂直距離（w）為（45.87±3.69）mm，d/w 值為（0.60±0.08），男性與女性的w 值相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但男性的d 值和d/w 值均明顯高于女性（P＜0.05），見表1。

表1 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全區(qū)域比較（±s）

表1 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全區(qū)域比較（±s）

性別例數(shù) d（mm） w（mm） d/w男性 25 29.31±4.27 46.02±3.58 0.64±0.05女性 25 23.46±3.35 45.37±3.87 0.52±0.07 t 7.336 1.583 8.149 P 0.043 0.179 0.039

2.2 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全角度比較50例患者的內(nèi)髂坐鋼板置釘平均安全角度分別為∠A（88.93±4.32）°、∠B（76.97±4.11）°和∠C（64.38± 4.58）°，男性的∠D 平均值為（55.96±4.57）°，男性與女性的∠B 平均值相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但男性的∠A 平均值明顯低于女性（P＜0.05），且∠C平均值明顯高于女性（P＜0.05），見表2。

表2 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全角度比較（±s，°）

表2 不同性別患者內(nèi)髂坐鋼板置釘安全角度比較（±s，°）

性別例數(shù) ∠A ∠B ∠C男性 25 88.57±3.74 77.03±4.24 69.26±4.37女性 25 92.15±4.53 76.85±3.96 62.33±4.81 t 6.931 1.219 7.786 P 0.046 0.219 0.041

3 討論

髖臼骨折作為臨床中常見的骨折類型，其手術(shù)入路方式的選擇通常與患者的骨折類型存在較強的相關(guān)性[10]。其中，針對髖臼前柱骨折的患者通常選擇前方髂腹股溝入路進行手術(shù)內(nèi)固定，而后柱骨折通常會選擇后方入路進行手術(shù)內(nèi)固定，但相較于前柱骨折，后柱骨折的手術(shù)入路操作難度系數(shù)相對較高，且髖臼周圍的解剖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此對術(shù)者的臨床治療技術(shù)提出了較高的要求[11～13]。目前，臨床中常見的髖臼后柱骨折固定方式包括微創(chuàng)拉力螺釘內(nèi)固定以及切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定，前者主要是指從骨盆內(nèi)骶髂關(guān)節(jié)前方以及弓狀線上方進行置釘，其具有創(chuàng)傷小、牢固性高等優(yōu)勢，但卻無法在直視下實現(xiàn)對骨折塊的復(fù)位，因此只能應(yīng)用于移位程度相對較小的髖臼骨折中[14～16]。近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，部分學(xué)者針對髖臼后柱骨折的手術(shù)治療方式進行了大量研究，并發(fā)現(xiàn)改良Stoppa 入路在髖臼骨折的治療中有較好的治療效果[17～20]。相較于傳統(tǒng)的治療方式，改良Stoppa 入路可以充分暴露方形區(qū)，同時也有利于擴大手術(shù)視野，可以將鋼板支撐于方形區(qū)表面，提高了治療后的穩(wěn)定性[21～23]。

大量臨床經(jīng)驗表明，改良Stoppa 入路可以進一步實現(xiàn)對髖臼后柱骨折患者的治療，而髖臼后柱也被稱為髂骨-坐骨柱，其后側(cè)即為髖臼后壁，內(nèi)側(cè)即為方形區(qū)，而坐骨大切跡前方的骨質(zhì)即為髖臼后柱的骨盆內(nèi)側(cè)投影[24～26]。Kourkoulis 等[27]發(fā)現(xiàn)在投影區(qū)域即可實現(xiàn)對髖臼后柱的有效固定，其中用于固定的鋼板即為內(nèi)髂坐鋼板。然而，由于改良Stoppa 入路在臨床中的應(yīng)用尚未普及，因此仍有部分術(shù)者缺乏改良Stoppa 入路的治療經(jīng)驗，加之方形區(qū)的骨質(zhì)較為薄弱，增加了內(nèi)髂坐鋼板螺釘置入的手術(shù)難度和風(fēng)險[28]。臨床中，由于有關(guān)改良Stoppa入路的研究相對較少，因此骨科醫(yī)師通常會根據(jù)既往的手術(shù)經(jīng)驗進行置釘，而隨著近年來三維重建技術(shù)的快速發(fā)展，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)應(yīng)用三維重建技術(shù)可以進一步明確改良Stoppa 入路治療中內(nèi)髂坐鋼板放置的安全區(qū)域及其角度，對提高臨床治療效果產(chǎn)生了積極的影響[27～29]。

Sakellarios 等[30]在相關(guān)研究中選取了28例成人骨盆CT 數(shù)據(jù)進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在方形區(qū)的螺釘置入安全區(qū)與患者的同側(cè)股骨頭直徑大小存在較強的相關(guān)性，當其直徑超過47mm 時，置釘安全區(qū)則位于骶髂關(guān)節(jié)前方28mm 之內(nèi)的范圍，但若其直徑不足47mm，置釘安全區(qū)則會有所縮小，位于骶髂關(guān)節(jié)前方23mm 之內(nèi)的范圍。但由于該方法需要在手術(shù)過程中充分暴露骶髂關(guān)節(jié)，且需要在方形區(qū)表面垂直置釘，因此無法在臨床中廣泛應(yīng)用和推廣。Wang 等[31]通過增厚髖臼模型的方式，利用改良Stoppa 入路的顯露范圍對方形區(qū)置釘?shù)慕^對危險區(qū)域進行了分析，并分別劃分出了絕對危險區(qū)（弓狀線以下3.07cm、閉孔管緣以遠2.85cm）和絕對安全區(qū)（弓狀線以下3.55cm、閉孔管緣以遠3.85cm），二者之間的區(qū)域即為相對危險區(qū)域。然而，臨床中針對不同性別髖臼后柱骨折患者的內(nèi)髂坐鋼板置釘研究卻相對較少，不利于不同性別患者的內(nèi)髂坐鋼板置釘區(qū)域選擇。

本研究主要利用了三維重建技術(shù)，相較于其他方式，三維重建技術(shù)的利用可以有效實現(xiàn)對樣本數(shù)據(jù)的快速分析，且計算結(jié)果較為精準。通過對50例成年患者骨盆CT 數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50例患者的平均安全區(qū)寬度（d）為（27.52±4.16）mm，閉孔管最高點至坐骨大切跡之間的平均垂直距離（w）為（45.87±3.69）mm，d/w 值 為（0.60±0.08），男 性 與女性的w 值相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但男性的d 值和d/w 值均明顯高于女性（P＜0.05）；50例患者的內(nèi)髂坐鋼板置釘平均安全角度分別為∠A（88.93±4.32）°、∠B（76.97±4.11）°和∠C（64.38± 4.58）°，男性的∠D 平均值為（55.96± 4.57）°，男性與女性的∠B 值相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但男性的∠A 值明顯低于女性（P＜0.05），且∠C 值明顯高于女性（P＜0.05），因此在對不同性別髖臼后柱骨折患者進行內(nèi)髂坐鋼板置釘?shù)倪^程中，必須根據(jù)患者的性別選擇合適的安全區(qū)域和安全角度，才能提高臨床治療效果。

綜上所述，髖臼骨折作為臨床中常見的骨折類型，針對髖臼骨折的治療主要以內(nèi)固定為主，后柱內(nèi)髂坐鋼板置釘為近年來被廣泛應(yīng)用于臨床中治療髖臼骨折的方式。本研究發(fā)現(xiàn)不同性別成年患者的髖臼后柱內(nèi)髂坐鋼板置釘安全區(qū)域和安全角度不同，應(yīng)當在臨床中根據(jù)患者性別的不同選擇不同的安全角度進行治療，才能發(fā)揮出較好的臨床應(yīng)用價值。