三維CT成像技術(shù)在腕舟骨骨折診治中的應(yīng)用

常紫東 鄒賓 郭旺 景森浩 梁開鑫 薛超 李永平

腕舟骨骨折在所有腕骨骨折中發(fā)生率位列第一，且由于其特殊的解剖位置及血供等因素，腕舟骨骨折不愈合的發(fā)生率為10%～15%[1]。早期確診和堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定有利于腕舟骨骨折的預(yù)后，應(yīng)確保骨折端保持良好對(duì)位及腕關(guān)節(jié)早期功能鍛煉。傳統(tǒng)X線檢查中，多達(dá)30%的腕舟骨骨折被忽視；三維（3D）電子計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）診斷腕舟骨骨折的敏感度（85%～95%）雖不如MRI檢查（100%），但其特異度（95%～100%）優(yōu)于MRI檢查（80%～90%）[2]。腕舟骨骨不連指骨折后6個(gè)月內(nèi)未愈合，可導(dǎo)致駝背畸形及舟骨骨不連進(jìn)行性塌陷(SNAC)[1]。腕舟骨骨不連手術(shù)治療的關(guān)鍵是穩(wěn)定固定骨折端及改善骨周圍血運(yùn)，其目的是最終達(dá)到骨性愈合，矯正腕骨畸形，防止腕關(guān)節(jié)功能丟失及進(jìn)行性腕關(guān)節(jié)炎。而腕舟骨骨不連治療的難點(diǎn)是如何早期發(fā)現(xiàn)腕舟骨骨折并及時(shí)治療，如何精準(zhǔn)地制定手術(shù)計(jì)劃，避免因腕舟骨特殊的結(jié)構(gòu)形態(tài)及骨折類型而造成內(nèi)固定失效。3D CT成像技術(shù)可精確描繪出骨折線的方向及其與舟骨軸線的夾角，從而可以更科學(xué)合理地指導(dǎo)術(shù)中螺釘植入方向，以確保內(nèi)固定的穩(wěn)定性，其作為一種新穎且不斷完善的技術(shù)被廣泛應(yīng)用于腕舟骨骨折診斷及治療。

1 在腕舟骨骨折診斷中的應(yīng)用

1.1 評(píng)估骨折情況

由于腕舟骨特殊的解剖結(jié)構(gòu)，骨折后其發(fā)生骨不連的概率較高，因此需在損傷后及時(shí)發(fā)現(xiàn)且盡早恢復(fù)其解剖結(jié)構(gòu)，避免后續(xù)的創(chuàng)傷性腕關(guān)節(jié)炎造成手腕功能不可逆性損失。Schmidle等[3]研究發(fā)現(xiàn)，3D CT成像技術(shù)可提供精確的骨折信息，如量化排列不良的骨折碎片。Nagy[4]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，將患側(cè)腕舟骨骨不連3D CT成像模型與健側(cè)腕舟骨3D CT成像模型進(jìn)行比較，可計(jì)算出骨折碎片移位的具體數(shù)據(jù)，從而為精確重建腕舟骨提供解剖學(xué)規(guī)劃，為下一步手術(shù)計(jì)劃提供指導(dǎo)。Schmidle等[5]則利用3D CT成像開發(fā)了一種測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)使用普通繪制軟件上的 3D CT成像模型的表面標(biāo)志，評(píng)估腕舟骨骨折碎片間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)情況以指導(dǎo)臨床。ten Berg等[6]比較腕舟骨骨不連3D CT成像模型的高度/長(zhǎng)度（H/L）與健康者腕舟骨3D CT成像模型的H/L，認(rèn)為評(píng)估其冠狀面H/L可為檢測(cè)舟骨畸形提供有價(jià)值的附加信息。

1.2 確定螺釘置入位置

早期學(xué)者利用3D模型對(duì)舟骨縱軸進(jìn)行了初步探索。Leventhal等[7]針對(duì)掌側(cè)入路的螺釘置入理想位置進(jìn)行3D模型研究，比較安全區(qū)內(nèi)最大螺釘長(zhǎng)度軸(MSL)與安全區(qū)內(nèi)圓柱最佳擬合軸(CYL)，發(fā)現(xiàn)螺釘沿MSL經(jīng)舟骨結(jié)節(jié)置入且不侵犯大多角骨的情況下較沿CYL可獲得更好的力學(xué)表現(xiàn)，此入路最佳起點(diǎn)位于舟骨結(jié)節(jié)尖端背側(cè)1.7 mm、橈側(cè)0.2 mm處。Guo 等[8]對(duì)所選取腕舟骨骨折患者的腕部螺旋 CT數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建并計(jì)算舟骨表面3D CT成像模型上兩點(diǎn)之間的距離，得出男性平均長(zhǎng)度為 29.3 mm(標(biāo)準(zhǔn)差 1.6 mm)，女性為 26.6 mm(標(biāo)準(zhǔn)差1.8 mm)，長(zhǎng)軸遠(yuǎn)端點(diǎn)位于舟骨結(jié)節(jié)中心，近端點(diǎn)位于舟月突背脊。

研究表明，垂直于骨折線放置的螺釘比沿舟骨縱軸放置的螺釘更具生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)[9]。有學(xué)者以X線片上骨折線走行將舟骨骨折分為水平斜行骨折、垂直斜行骨折和橫行骨折，而以往橫行骨折被認(rèn)為是最常見的腕舟骨骨折，故傳統(tǒng)手術(shù)沿舟骨縱軸放置無(wú)頭螺釘[3]。但隨著3D CT成像技術(shù)的發(fā)展，Luria等[10]對(duì)舟骨骨折線進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)腕舟骨骨折的舟骨縱軸與骨折平面之間平均角度為53°，即多數(shù)腕舟骨骨折為水平斜行骨折，因此沿舟骨縱軸放置無(wú)頭螺釘并非理想位置。Luria等[11]就垂直螺釘置入的可行性進(jìn)行進(jìn)一步研究，通過CT掃描12具尸體得到腕舟骨3D CT成像模型，認(rèn)為腕舟骨水平斜行骨折手術(shù)中垂直螺釘置入的首選入路為在腕關(guān)節(jié)屈曲時(shí)經(jīng)近端背側(cè)入路及在腕關(guān)節(jié)伸展或中立位置時(shí)經(jīng)多角骨（通過掌-橈側(cè)大多角骨）入路，而在腕舟骨橫形骨折手術(shù)中垂直螺釘置入的可操作入路為在腕關(guān)節(jié)屈曲或中立位時(shí)經(jīng)近端背側(cè)或經(jīng)多角骨入路及在腕關(guān)節(jié)伸展時(shí)遠(yuǎn)端（掌側(cè)到掌橈側(cè)大多角骨）入路，上述入路螺釘均可近似垂直放置（偏差＜10°）。

1.3 預(yù)測(cè)骨不連發(fā)生

骨折愈合與骨小梁的形成密不可分，骨硬化被認(rèn)為是不愈合的標(biāo)志。Schmidle等[12]通過分析術(shù)中取得的骨折斷端標(biāo)本組織學(xué)參數(shù)來(lái)評(píng)估腕舟骨的愈合潛力(BHC)，并將其與術(shù)前反映骨硬化、骨小梁結(jié)構(gòu)的二維（2D）CT數(shù)據(jù)和反映骨折詳細(xì)位置及供血區(qū)的3D CT數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有骨小梁結(jié)構(gòu)且無(wú)碎片的腕舟骨骨折斷端BHC較高，如果骨小梁結(jié)構(gòu)存在且無(wú)硬化，則愈合時(shí)間明顯較短；與其他位置骨不連相比，無(wú)血供的腕舟骨近極骨不連BHC明顯較低且愈合時(shí)間較長(zhǎng)；在腕舟骨近端和遠(yuǎn)端骨碎片中較高 BHC與較快的愈合相關(guān)。該研究認(rèn)為，術(shù)前所得的CT數(shù)據(jù)可部分反映腕舟骨骨折的愈合能力，指導(dǎo)術(shù)中移植物的選擇。Miyamura 等[13]則比較年齡相匹配的骨愈合組、骨不愈合組及對(duì)照組骨折端骨密度的3D CT數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)骨不連患者腕舟骨遠(yuǎn)端和近端骨碎片中的骨密度均有所增加。

1.4 新型3D模式

Drijkoningen 等[14]提出的I—Space是一種類似于虛擬現(xiàn)實(shí)的全息影像虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，目前臨床中應(yīng)用較少，其優(yōu)勢(shì)在于能將3D CT成像技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)以可視化形式展示，有助于發(fā)現(xiàn)隱匿性骨折和進(jìn)行各種標(biāo)記點(diǎn)的測(cè)量，所得的模型也可用于教學(xué)及術(shù)前計(jì)劃制定，有利于改善醫(yī)師學(xué)習(xí)曲線，生動(dòng)展示骨折情況。

2 在急性腕舟骨骨折及骨不連手術(shù)中的應(yīng)用

腕舟骨骨折通常首選手術(shù)治療，因?yàn)樵缙谑中g(shù)較石膏固定等保守治療療效更好，并能獲得較好的早期腕關(guān)節(jié)功能，對(duì)患者生活及工作影響較小[15]。目前無(wú)移位或輕度移位的腕舟骨骨折優(yōu)先考慮微創(chuàng)經(jīng)皮內(nèi)固定治療，包括標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式及關(guān)節(jié)鏡輔助術(shù)式。而對(duì)于發(fā)生骨不連的腕舟骨骨折，則考慮植骨內(nèi)固定，包括取橈骨遠(yuǎn)端、髂骨等非血管化移植物，以及取帶膝降動(dòng)脈或膝上內(nèi)側(cè)動(dòng)脈的股骨內(nèi)側(cè)髁、帶有回旋髂血管的髂骨皮質(zhì)骨等游離血管化移植物及帶橈腕動(dòng)脈的掌側(cè)橈骨遠(yuǎn)端帶蒂血管化移植物等。如上述治療均失敗，進(jìn)入不可逆的腕關(guān)節(jié)炎階段，為減輕患者痛苦，提高其生活質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)能力，不得不采取挽救性手術(shù)（姑息性手術(shù)），包括橈骨莖突切除術(shù)、腕舟骨遠(yuǎn)端切除術(shù)、近排腕骨切除術(shù)、四角融合術(shù)及腕關(guān)節(jié)融合術(shù)等[1]。以上術(shù)式均可與3D CT成像技術(shù)結(jié)合，使手術(shù)精確有效。

2.1 3D CT導(dǎo)航下經(jīng)皮內(nèi)固定

由于腕舟骨較小且形狀不規(guī)則，骨折線走行情況常較復(fù)雜，傳統(tǒng)手術(shù)常需多次穿針及透視，可能破壞舟骨血運(yùn)，且增加術(shù)中輻射量。雖然3D CT導(dǎo)航操作不熟練可能會(huì)延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，但可將無(wú)頭螺釘更精確地置于理想位置，減少對(duì)舟骨血運(yùn)的破壞及術(shù)中輻射。Catala-Lehnen等[16]研究認(rèn)為，3D CT導(dǎo)航有較高的精確度，可減少對(duì)舟骨皮質(zhì)的破壞，但初始掃描輻射量較高，且總時(shí)間比傳統(tǒng)手術(shù)長(zhǎng)，費(fèi)用也較高。Smith等[17]采用3D錐形束CT輔助導(dǎo)航系統(tǒng)輔助治療腕舟骨骨折，結(jié)果表明該系統(tǒng)與傳統(tǒng)2D導(dǎo)航技術(shù)導(dǎo)航下術(shù)中導(dǎo)絲放置的中心位置并無(wú)明顯差異，但該系統(tǒng)導(dǎo)航下嘗試鉆孔次數(shù)較少，且在最佳區(qū)域內(nèi)可供選擇的鉆孔路徑較多，從而能最大化螺釘長(zhǎng)度，發(fā)揮螺釘長(zhǎng)度的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)。Niederwanger等[18]研究認(rèn)為，3D CT導(dǎo)航應(yīng)用于腕舟骨骨折手術(shù)掌側(cè)入路精確度較高。

2.2 3D打印體外固定裝置經(jīng)皮固定

Citak等[19]研究認(rèn)為，舟骨夾板作為一種3D導(dǎo)航的輔助裝置，其自帶內(nèi)置參考標(biāo)記，便于與3D 成像設(shè)備相結(jié)合；舟骨夾板可穩(wěn)定固定手和手腕，充分將參考標(biāo)記與舟骨相關(guān)聯(lián)，導(dǎo)航能力佳，可使螺釘放置更精確，且無(wú)需使用額外的參考標(biāo)記。但舟骨夾板與3D導(dǎo)航結(jié)合使用時(shí)，術(shù)中仍有輻射風(fēng)險(xiǎn)。Wan等[20]探討采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)聯(lián)合3D打印個(gè)性化導(dǎo)板對(duì)腕舟骨骨折微創(chuàng)經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定療效的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該裝置不僅有助于準(zhǔn)確放置螺釘，還可縮短手術(shù)時(shí)間，減少置入導(dǎo)絲和X線照射的次數(shù)，減少輻射和對(duì)腕骨血供的破壞。Salabi等[21]、DeWolf等[22]均研究認(rèn)為，通過3D CT數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出的3D打印靶向裝置經(jīng)皮固定，有輻射少、手術(shù)時(shí)間短、螺釘位置理想等優(yōu)勢(shì)。

2.3 在血管化移植物治療骨不連中的應(yīng)用

腕舟骨骨折經(jīng)皮內(nèi)固定后，骨不連發(fā)生率仍較高，對(duì)腕舟骨骨不連常采用血管化移植物聯(lián)合內(nèi)固定治療。Houdek等[23]、Schmidt等[24]均將帶血管蒂的股骨內(nèi)側(cè)髁作為供體治療腕舟骨近端缺血性壞死導(dǎo)致的腕舟骨骨不連，認(rèn)為以3D CT數(shù)據(jù)建立的3D CT成像模型可用于術(shù)前規(guī)劃及學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)規(guī)劃所需皮瓣的形態(tài)，選擇最合理的取材部位，減少供區(qū)損傷及后續(xù)可能出現(xiàn)的并發(fā)癥。Taylor等[25]將股骨內(nèi)側(cè)滑車皮瓣用于治療腕舟骨缺血性壞死骨不連及月骨缺血性壞死骨不連，將股骨內(nèi)側(cè)髁皮瓣用于腕骨缺血性壞死后的腕關(guān)節(jié)融合術(shù)，將游離腓骨皮瓣用于治療橈骨遠(yuǎn)端骨不連，均取得了較好療效。

2.4 在全舟骨置換術(shù)中的應(yīng)用

除血管化移植物聯(lián)合內(nèi)固定治療外，全舟骨置換術(shù)也是腕舟骨缺血性壞死的治療方案。Rossello[26]對(duì)1例3D打印鈦制假體全舟骨置換術(shù)患者進(jìn)行研究，隨訪1年，認(rèn)為全舟骨置換術(shù)僅適用于有舟骨結(jié)構(gòu)破壞但未發(fā)生腕骨塌陷和腕關(guān)節(jié)不穩(wěn)，且尚不必行近端行切除術(shù)、腕關(guān)節(jié)固定術(shù)和腕關(guān)節(jié)置換術(shù)治療的患者。無(wú)舟骨重要結(jié)構(gòu)破壞的舟骨骨不連則首選骨移植物治療。當(dāng)骨不連導(dǎo)致舟骨近端孤立性無(wú)菌性壞死時(shí)，可考慮腕舟骨部分置換。雖然通過CT三維重建制作的3D打印假體成本較高，但其可恢復(fù)肢體原有的解剖結(jié)構(gòu)及力學(xué)、生理環(huán)境。