高海拔地區(qū)股骨頸骨折空心螺釘理想構(gòu)型的三維測量研究

雷 凱，任 榮，李得春，白景棠，張學(xué)斌

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院創(chuàng)傷骨科，青海 西寧 810001)

股骨頸骨折是臨床常見的骨折，占全身總骨折的3.6%，占髖部骨折的50%[1]。絕大多數(shù)股骨頸骨折患者都需要手術(shù)治療。目前臨床上針對65歲以上移位的股骨頸骨折患者，通常建議進(jìn)行人工髖關(guān)節(jié)置換；而針對年齡<65歲的股骨頸骨折患者，建議行內(nèi)固定治療[2]。在諸多的股骨頸骨折內(nèi)固定方式中，經(jīng)皮空心螺釘固定仍然是目前應(yīng)用最廣泛，最實(shí)用，最簡單的內(nèi)固定方式[3]，而空心螺釘?shù)牡谷桥挪急淮蟛糠謱W(xué)者所推崇[4]，但股骨頸不是圓柱形，是一種不規(guī)則形。筆者發(fā)現(xiàn)，在空心螺釘以倒三角構(gòu)型治療股骨頸骨折時(shí)，后方螺釘易由股骨頸后上方斜面穿出，而術(shù)中透視卻難以觀察。此外，通過對股骨頸的X線參數(shù)的比較研究顯示，高海拔地區(qū)人群在股骨頸的某些參數(shù)方面與平原地區(qū)人群存在差異，主要體現(xiàn)在平均皮質(zhì)厚度、內(nèi)皮質(zhì)直徑、截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及抗壓強(qiáng)度指數(shù)等方面[5]，這必然會(huì)導(dǎo)致高海拔地區(qū)人群股骨頸形態(tài)結(jié)構(gòu)的不同。再者，高海拔地區(qū)由于特殊的地理氣候環(huán)境，強(qiáng)紫外線、低氣壓、低氣溫以及缺氧條件，均會(huì)導(dǎo)致高海拔地區(qū)的骨折患者的愈合更加不易。更加符合高海拔地區(qū)人群股骨頸形態(tài)結(jié)構(gòu)的內(nèi)固定構(gòu)型才能取得更加堅(jiān)固的效果，從而有效避免內(nèi)固定失敗的發(fā)生。因此，本研究應(yīng)用三維重建及測量技術(shù)分析高海拔地區(qū)患者股骨近端形態(tài)，提出空心螺釘斜三角排布更符合股骨頸解剖特點(diǎn)，從而避免后方螺釘穿出，報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取青海高海拔地區(qū)符合標(biāo)準(zhǔn)的30例志愿者，男性18例，女性12例，左側(cè)股骨頸20例，右側(cè)股骨頸10例，采用Brilliance iCT型256層螺旋CT對志愿者進(jìn)行股骨頸薄層掃描，留取DIMCOM格式的數(shù)據(jù)資料。納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)，納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡18～65歲；②長期生活在高海拔地區(qū)(1 500～3 500 m)；③理解本研究，并自愿參加者。排除標(biāo)準(zhǔn):①有股骨頸陳舊或新鮮骨折；②風(fēng)濕或類風(fēng)濕、先天性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良、骨腫瘤等骨病患者；③懷孕及哺乳期婦女；④下肢功能障礙者。

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有志愿者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法 將獲得的志愿者的dicom格式的CT圖像文件導(dǎo)入Mimics Research 21軟件，通過編輯后重建三維模型(圖1)。標(biāo)記股骨頸的中軸線(圖2)，導(dǎo)入到3-matic Research 13.0中，使用切割命令(Cut)以垂直于中軸線的方向?qū)晒穷i作厚度為2 mm的切割(圖3)。分別找出水平位和冠狀位上的股骨頸最窄平面，隱藏其他平面，將兩層最窄平面延中軸線垂直方向放置，將其中一層透明度調(diào)至中度透明(middle)，得到兩個(gè)最窄平面重合部位的圖片，當(dāng)3枚空心螺釘在這個(gè)兩個(gè)最窄平面重合區(qū)域安全通過時(shí)，那么在其他層面3枚螺釘也必然不會(huì)穿出皮質(zhì)。將文件以截屏格式(screen capture)導(dǎo)出。使用Digimizer Version 4.2.6.0，遵循股骨頸空心螺釘置入原則選取3枚空心螺釘置入點(diǎn)，三點(diǎn)選取標(biāo)準(zhǔn)為：A點(diǎn)，前上螺釘置入點(diǎn)，盡量靠近前上側(cè)皮質(zhì)；B點(diǎn)，后側(cè)螺釘置入點(diǎn)，盡量靠近后側(cè)皮質(zhì)；C點(diǎn)，下方螺釘置入點(diǎn)，居中盡量靠近下側(cè)皮質(zhì)，起到皮質(zhì)支撐作用，以該三點(diǎn)作一三角形，經(jīng)A點(diǎn)作水平線AD，經(jīng)B點(diǎn)做垂直線BD，兩線交于D點(diǎn)，所成角度為∠a，分別測量BD的距離和∠a、∠A、B、C的大小(圖4)。

圖1 采用閾值增長命令分離股骨，然后重建分離的股骨的三維模型，得到三維模型

2 結(jié) 果

在水平位及冠狀位兩個(gè)最窄平面重合部分的圖片上，3枚螺釘入點(diǎn)形成斜三角形排布，斜三角形中∠A、∠B、∠C的均值分別為(47.632±3.969)°、(75.487±3.427)°和(56.880±4.690)°，后上斜角∠a的均值為(20.257±2.328)°。BD的長度為(7.508±0.451)mm。見表1。

表1 測量數(shù)據(jù)結(jié)果

3 討 論

目前，由于對股骨頸骨折研究的更加深入，空心加壓螺釘在股骨頸骨折治療中的置釘方式也逐漸多樣化[6-8]，但到底哪種構(gòu)型是最理想排布方式尚無定論。通常采用2～4根空心釘進(jìn)行固定，但目前比較主流的方案仍是采用3根。多數(shù)觀點(diǎn)主張3枚螺釘應(yīng)在股骨頸中下方靠近股骨距,且上方的兩顆螺釘間距盡量大，達(dá)到最大的分散效果。同時(shí)應(yīng)避免上方螺釘過于靠上，因?yàn)榇嗣堵葆斢袚p傷到頸上方骺外側(cè)動(dòng)脈分支的可能。螺釘應(yīng)與股骨頸軸線相互平行，并且螺釘間相互平行，可起到更好的滑動(dòng)加壓效果，有利于骨折愈合[9]。這一觀點(diǎn)也符合Bout等[10]描述了的“三點(diǎn)固定原則”，即螺釘?shù)氖孜卜謩e固定在股骨外側(cè)皮質(zhì)和股骨頭軟骨下較硬的骨質(zhì)中，螺釘?shù)捏w部依靠于股骨頸下方和后方頸的皮質(zhì)內(nèi)表面。倒三角構(gòu)型的3枚空心螺釘可提供很好的力學(xué)支撐。在倒三角構(gòu)型中，遠(yuǎn)端1枚螺釘，通過股骨矩沿股骨最下側(cè)皮質(zhì)插入，尖端在軟骨下方約5 mm，以確保固定牢固。在近端，另外2枚螺釘通過股骨頸的前、后皮質(zhì)與第1枚螺釘平行放置，控制效果較好。所以這2枚空心螺釘位于上方，能比正三角構(gòu)型提供更好的把持力以及抗拉力作用[11]，也不容易發(fā)生二次骨折[12]。

近年研究顯示，股骨頸的三維形態(tài)存在不規(guī)則性[13]，其并非傳統(tǒng)意義上的圓柱形或三棱柱形，而是近端以三棱柱為主，向遠(yuǎn)端逐漸移行為四棱柱形。股骨近端分布錯(cuò)綜復(fù)雜的骨小梁對于維持股骨頸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供了重要的支撐作用[14]。臨床上在實(shí)行倒三角構(gòu)型空心螺釘內(nèi)固定術(shù)時(shí)，為了使3枚螺釘更加分散更加靠近皮質(zhì)來達(dá)到穩(wěn)定固定，后方的空心螺釘易由股骨頸后上方斜面穿出，但是術(shù)中透視卻難以發(fā)現(xiàn)，螺釘?shù)拇┏隹赡軙?huì)導(dǎo)致?lián)p傷股骨頸上方骺外側(cè)動(dòng)脈分支，從而增加并發(fā)癥發(fā)生率[15]。如何在保證空心螺釘最大把持力的基礎(chǔ)上避免螺釘穿出就成為臨床上亟需解決的問題。股骨頸后上方是一斜面，不是圓滑的曲面，所以當(dāng)前側(cè)螺釘靠近股骨頸上方皮質(zhì)時(shí)，后方螺釘在其同一平面靠近后側(cè)皮質(zhì)置入時(shí)通常會(huì)由后上斜面穿出。因此，股骨頸骨折空心螺釘?shù)淖罴阎冕敺绞綉?yīng)該是斜三角結(jié)構(gòu)，而不是傳統(tǒng)意義上的倒三角構(gòu)型，在應(yīng)用3枚空心螺釘固定股骨頸骨折時(shí)，前方螺釘盡量貼近前側(cè)及上側(cè)皮質(zhì)，在正位上后方螺釘要低于前方螺釘，偏下平均距離為7.508 mm，后方螺釘較前方螺釘偏下平均角度為20.257 °，這樣才能達(dá)到盡量貼近后側(cè)皮質(zhì)同時(shí)又有效的避免后方螺釘由后上斜面穿出，從而避免不必要的損傷[16]。將∠a命名為股骨頸后上斜角，目前對于這個(gè)角度的研究很少，對此角度的提出及測量在國內(nèi)尚屬首次。本研究為臨床股骨頸骨折空心螺釘?shù)闹萌敕椒ㄌ峁┝艘欢ǖ睦碚撝笇?dǎo)，具有重要的臨床意義。