CT三維重建模型下模擬髖臼前柱2種經(jīng)皮置釘方法的比較*

馬利杰 王鑫貴 鄭占樂 陳曉俊 賈會揚 孫常勝 侯志勇

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心 河北省骨科研究所 河北省骨科生物力學實驗室，石家莊 050051)

髖臼骨折是一種高能量所致的嚴重損傷，是一種復雜性骨折，臨床治療難度較大，移位嚴重的尤其是累及關(guān)節(jié)面的骨折常常需要手術(shù)治療,切開復位內(nèi)固定是傳統(tǒng)有效的手術(shù)方式[1]。近年來，微創(chuàng)技術(shù)逐步應用到骨盆髖臼骨折的治療中，其中髖臼前柱螺釘微創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)日益廣泛用于前柱的髖臼骨折，大大減少手術(shù)創(chuàng)傷及術(shù)后并發(fā)癥。傳統(tǒng)的髖臼前柱螺釘置釘方式以術(shù)中閉孔-出口位和髂骨-入口位引導進釘，閉孔-出口位主要作用是保證螺釘不進入髖關(guān)節(jié)內(nèi)，髂骨-入口位確保置釘于恥骨支內(nèi)而沒有從前方或者后方穿出。由于髖臼前柱解剖結(jié)構(gòu)復雜，可置釘?shù)陌踩ǖ廓M小，給置釘帶來很多困難。傳統(tǒng)置釘方法置釘時需要在2個層面反復投照，以引導和調(diào)整導針置入角度，X線暴露較多，且操作需要一定的經(jīng)驗，學習曲線較長，給前柱置釘帶來一定挑戰(zhàn)。為更方便、準確的置釘，也有學者[2,3]利用髖臼前柱軸位投照法引導髖臼前柱置釘，該方法只需要在術(shù)中找到髖臼前柱軸位通道即可完成置釘，置釘操作相對簡單。我們利用骨盆三維重建模型，通過2種引導置釘方法模擬髖臼前柱置釘，對比2種引導方法置釘?shù)膬?yōu)劣。

1 材料與方法

1.1 材料

在我院CT室資料庫檢索2015～2019年CT原始數(shù)據(jù)資料，入選標準：①年齡18～60歲；②CT檢查部位為骨盆；③CT掃描層厚為1 mm。排除標準：①CT提示骨盆髖臼存在腫瘤、骨折或畸形等病變；②骨盆三維重建結(jié)果不滿意。共入選500例骨盆CT資料，經(jīng)排除后剩余55例骨盆110側(cè)髖臼納入研究，男40例，女15例。

1.2 方法

應用MimicsResearch 20.0(Materialise，Belgium)軟件重建骨盆三維圖像。所有三維模型復制分成完全相同的2個文件包，分為A和B 2組，2名骨科醫(yī)生共同對每組模型完成模擬置釘，新建圓柱體(CADcylinder)模擬前柱螺釘，直徑6.5 mm，入針點為恥骨結(jié)節(jié)內(nèi)下緣與恥骨聯(lián)合之間偏下處。A組利用閉孔-出口位和髂骨-入口位2個位置引導逆向置釘[4]，B組利用髖臼前柱軸位引導置釘[3]。

1.2.1 閉孔-出口位和髂骨-入口位置釘 沿水平軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)整骨盆三維模型為出口位，再沿縱軸旋轉(zhuǎn)使置釘側(cè)閉孔最大，此時完全顯露恥骨上支和前柱側(cè)方，調(diào)整圖像透明度，使圖像接近X線影像，此為閉孔-出口位。沿水平軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)整骨盆三維模型為入口位，再沿縱軸旋轉(zhuǎn)使置釘側(cè)閉孔變小，直至恥骨上下支重合，此時完全顯露恥骨上支和前柱上方，調(diào)整圖像透明度，使圖像接近X線影像，此為髂骨-入口位。將模擬螺釘?shù)膱A柱體頂端置于進針點處，在閉孔-出口位和髂骨-入口位2個影像圖上調(diào)整圓柱體尾端角度，使圓柱體延長線在閉孔-出口位緊鄰髖臼上緣而不切入髖臼，在髂骨-入口位走行于恥骨支前后骨皮質(zhì)之間(圖1A、B)，這個過程與臨床實際操作相同，圓柱體位置調(diào)整滿意后，利用軟件調(diào)整圓柱體長度，使其逐漸延長，模擬臨床實際操作導針打入的過程，直至圓柱體完成置入(圖1C～F)。

1.2.2 髖臼前柱軸位置釘 于骨盆模型上確定髖臼前柱置釘?shù)倪M釘點，將模擬螺釘?shù)膱A柱體頂端置于進釘點處(圖2A)，利用軟件設置將螺釘隱藏備用。將模型透明度調(diào)整至半透明狀，使其接近X線片顯影，沿水平軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)整骨盆三維模型使恥骨上支呈水平位，再沿縱軸旋轉(zhuǎn)，微調(diào)找到髖臼緣內(nèi)上方橢圓形透亮區(qū)，此為髖臼前柱軸位(圖2B)，設置取消模擬螺釘?shù)膱A柱體隱藏模式，此時螺釘頂端應位于髖臼前柱軸位橢圓形區(qū)域內(nèi)，調(diào)整螺釘尾端，使其逐漸呈現(xiàn)圓柱體軸位，此時圓柱體軸位像完全位于髖臼前柱軸位區(qū)域內(nèi)，延長圓柱體長度完成置釘(圖2C～E)。

1.3 置釘質(zhì)量判定

置釘完成后，取消模型透明狀態(tài)呈現(xiàn)實體模型，觀察置入的螺釘與髖臼、恥骨支的位置關(guān)系。為便于評價和統(tǒng)計，我們根據(jù)螺釘與髖臼、恥骨支的不同位置狀態(tài)，將置入螺釘分為優(yōu)秀、良好，尚可和差4個等級(自訂評級標準)。螺釘完全走行于前柱骨通道內(nèi)為優(yōu)秀(圖3A)；螺釘未進入髖臼，部分螺釘走行于恥骨上支骨質(zhì)外，但通道外螺釘長度未超過1/2恥骨上支為良好(圖3B)；通道外螺釘長度超過1/2恥骨上支為尚可(圖3C)；螺釘進入髖臼為差(圖3D)。

圖1 閉孔-出口位和髂骨-入口位調(diào)整螺釘直至完成置入 A.將模擬螺釘頂端置于進釘點，在閉孔-出口位調(diào)整釘尾角度使螺釘延長線緊鄰髖臼上緣而不切入髖臼；B.在髂骨-入口位調(diào)整釘尾角度使螺釘延長線走行于恥骨支前后骨皮質(zhì)之間；C,D延長螺釘長度，在閉孔-出口位和髂骨-入口位觀察螺釘是否按預期延長線走行；E、F.置釘完成后，閉孔-出口位和髂骨-入口位螺釘與髖臼的位置關(guān)系 圖2 髖臼前柱軸位置釘過程A.將模擬螺釘頂端置于進釘點處；B.隱藏螺釘調(diào)整骨盆角度，找到髖臼前柱軸位；C.使螺釘顯影，此時螺釘頂端應位于髖臼前柱軸位橢圓形區(qū)域內(nèi)；D、E.調(diào)整螺釘尾端角度，使其逐漸呈現(xiàn)圓柱體軸位，此時圓柱體軸位像完全位于髖臼前柱軸位區(qū)域內(nèi)，延長圓柱體長度完成置釘 圖3 置釘評級 A.優(yōu)秀；B.良好；C.尚可；D.差

1.4 統(tǒng)計學分析

應用SPSS21.0軟件進行統(tǒng)計學處理。采用Wilcoxon符號秩和檢驗進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果

55例全骨盆三維模型，共110側(cè)髖臼前柱，其中4側(cè)經(jīng)過調(diào)整未能找到髖臼前柱軸位影像予以剔除，剩余106側(cè)納入研究。男78側(cè)，女28側(cè)。年齡(47.2±14.3)歲。

2組模型分別置釘后，均無螺釘進入髖臼的情況出現(xiàn)。2組螺釘置入質(zhì)量優(yōu)秀率均為59.4%(63/106)，其余模型螺釘存在走行于恥骨上支外的情況，2組置釘質(zhì)量比較差異無顯著性(表1)。女性骨盆模型中，B組螺釘置入質(zhì)量明顯高于A組(表2)，但2組男性骨盆螺釘置入質(zhì)量差異無顯著性(表3)。

表1 2組置釘質(zhì)量的比較(n=106)

表2 2組女性置釘質(zhì)量的比較(n=28)

表3 2組男性置釘質(zhì)量的比較(n=78)

3 討論

移位的髖臼骨折為恢復和保護關(guān)節(jié)的功能常需要手術(shù)治療，傳統(tǒng)切開復位內(nèi)固定術(shù)創(chuàng)傷大、術(shù)后切口并發(fā)癥高。隨著微創(chuàng)技術(shù)的進步，經(jīng)皮微創(chuàng)固定逐步應用到骨盆髖臼骨折的治療[2～5]。Routt等[4]最早報道應用經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定技術(shù)治療恥骨上支骨折，此后利用X線引導經(jīng)皮髖臼前柱螺釘置入成為一種有效的髖臼前柱微創(chuàng)固定手段。對于髖臼前柱螺釘?shù)闹萌雽W者們提出了很多方法[6～9]，常用的X線引導經(jīng)皮髖臼前柱螺釘置入方法有2種：一種是利用X線投照閉孔出口位和髂骨入口位下引導置釘，可以順行進釘也可逆行進釘，由于逆行進釘時進釘點位置表淺易于操作，因此，逆行進釘更為常用；另一種是利用髖臼前柱軸位引導置釘，2種方法均可實現(xiàn)術(shù)中引導置釘，但由于髖臼解剖結(jié)構(gòu)復雜，且部分存在解剖結(jié)構(gòu)變異，置釘仍有一定困難，最嚴重的問題是螺釘進入髖臼損傷關(guān)節(jié)軟骨，影響關(guān)節(jié)活動，其次是螺釘沒有完全走行于前柱骨通道內(nèi)，從恥骨支皮質(zhì)穿出，雖然仍具備一定的固定作用，但存在固定效果降低和損傷周圍組織的可能。

髖臼骨折微創(chuàng)手術(shù)以骨盆各個位置的X線片為依據(jù)，髖臼骨折的研究大多是以全骨盆模型完成的，因此，本研究應用全骨盆模型進行2種置釘方法的操作和觀察，此2種置釘方法都已用于臨床操作，軸位置釘是近年來應用的一項操作技術(shù)，也已用于臨床實際操作。本研究顯示2種方法置釘均未出現(xiàn)螺釘進入髖臼的情況，對防止螺釘進入髖臼2種方法均較滿意，但螺釘出離髖臼前柱骨性通道的情況較多發(fā)生，2種方法均有約40%的螺釘走行于恥骨上支骨質(zhì)外，包括恥骨上支上方和盆腔側(cè)，無走行于恥骨支前方，可以有效避免導針和螺釘損傷恥骨支前方的血管和神經(jīng)。螺釘出離恥骨支的模型中，大多數(shù)屬于恥骨支窄小、彎曲的類型，2種方法均不能在保證螺釘不進入髖臼的情況下，有效預防螺釘從恥骨支切出。女性骨盆恥骨支細小且彎曲，髖臼前柱骨性通道相對較小，置釘更容易出離恥骨支，利用軸位引導置釘優(yōu)良率[50.0%(14/28)]遠高于傳統(tǒng)雙位置法[28.6%(8/28)]，說明女性骨盆應用髖臼前柱軸位引導置釘更為可靠。不管是傳統(tǒng)的雙位置法引導置釘，還是髖臼前柱軸位引導置釘，男性置釘質(zhì)量更高，與男性骨盆更為粗大有關(guān)。因此，對于男性患者，2種方式均可實現(xiàn)較好的置釘，女性可以選擇軸位引導進釘。

雙位置引導法置釘打入導針時，需要反復調(diào)整圖形旋轉(zhuǎn)角度，分別在閉孔-出口位和髂骨-入口位確認螺釘位置和角度，在實際臨床操作時，需要反復調(diào)整C型臂透視角度以獲得2個位置的影像，同時保證導針在2個位置上均處于良好的進針狀態(tài)，因此，對操作者要求較高，操作者須具備有一定的髖臼手術(shù)操作經(jīng)驗方可順利打入導針，學習曲線較長，否則反復打入導針存在損傷盆腔臟器組織和恥骨支前方血管神經(jīng)的可能。髖臼前柱軸位引導置釘，只要在X線透視下找到正確的前柱軸位即可，利用導針與軸位像同心圓的原理引導置釘，操作難度相對較低，但是利用X線透視確定髖臼前柱軸位存在一定的困難，需要多次嘗試，且需要對髖臼前柱軸位X線特點有準確的判定，否則容易失敗。另外，還存在難于找到髖臼前柱軸位的可能,本研究4側(cè)髖臼前柱無法找到該位置而被剔除，因此，利用髖臼前柱軸位引導置釘應進行評估，以免影響術(shù)中置釘。

2組引導置釘優(yōu)秀率均為59.4%(63/106)，其余模型存在螺釘穿出恥骨支的情況，部分模型可以通過調(diào)整逆向螺釘置入的進針點進行改善，進針點偏向恥骨結(jié)節(jié)下方或者偏向恥骨聯(lián)合處，往往能得到更好的置釘效果，但進釘時可能遇到一定的困難，尤其是恥骨結(jié)節(jié)下方置釘[10]。我們的研究顯示標準置釘方法對于中國女性患者可能不太適合，主要是由于女性恥骨支弧度大，周徑纖細等解剖結(jié)構(gòu)特點，另外，這些恥骨支變異較大的女性患者可能順行進釘是更合理的選擇。

我們認為術(shù)中可以利用X線透視找到髖臼前柱軸位的透視角度，利用同心圓法打入導針，然后結(jié)合雙位置法再次確認導針的合理與否，這樣可以減少術(shù)中C形臂的反復調(diào)整投照位置，2種方法結(jié)合使用更有利于髖臼前柱螺釘?shù)陌踩萌牒团卸?。但上?種方法仍然存在螺釘走行于恥骨支外的可能，且發(fā)生幾率并不低，更好的經(jīng)皮置釘技術(shù)還有待研究。本研究以CT資料合成的三維圖像為模型，利用計算機模擬置釘，置釘過程中以相應的X線投照位置為依據(jù)，高度模擬臨床操作，可以很好地再現(xiàn)臨床操作過程，與臨床實際操作相比，計算機模擬置釘更容易精確定位和調(diào)整，比臨床實際操作更為精確，此模擬方法也適用于術(shù)前規(guī)劃或者機器人導航手術(shù)[11]，利用此模擬方法進行術(shù)前規(guī)劃，更有利于提前了解置釘效果，提高置釘成功率。