髖臼后柱順行拉力螺釘置釘導(dǎo)航系統(tǒng)的研制與應(yīng)用.pdf

1、研究背景：
　　 髖臼骨折是近年來創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，主要發(fā)生在青壯年，多由高能量暴力所致。目前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展期，工業(yè)建筑和交通事故以及各種自然災(zāi)害呈逐漸增多的趨勢(shì)，導(dǎo)致髖臼骨折的患者大量涌現(xiàn)。髖臼骨折由于位置較深，解剖復(fù)雜，復(fù)位固定困難，并發(fā)癥多等原因，一直是創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域的難題之一。
　　 Letournel-Judet[1(')2]將髖臼骨折分為簡(jiǎn)單骨折和復(fù)雜骨折。臨床上，復(fù)雜型髖臼骨折往往更為常見，

2、Giannoudis等[3]報(bào)道其中橫形骨折、雙柱骨折、T型骨折、前柱伴后半橫形占總髖臼骨折44％。
　　 累及到髖臼后柱的骨折手術(shù)方式有:①后路切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定;②經(jīng)前路復(fù)位，前柱鋼板+后柱拉力螺釘固定;③閉合復(fù)位經(jīng)皮拉力螺釘固定。在橫斷骨折、T型骨折和雙柱骨折經(jīng)常被迫采用前后聯(lián)合入路，開放手術(shù)內(nèi)固定的優(yōu)點(diǎn)是解剖復(fù)位，但手術(shù)創(chuàng)傷大，常伴有出血量大、易損傷神經(jīng)血管、術(shù)后感染以及異位骨化等問題。而在實(shí)際手術(shù)中，這些類型骨折采用前

3、方入路復(fù)位后柱，此時(shí)，首先考慮固定方式是用鋼板固定前柱的同時(shí)采用順行拉力螺釘固定后柱，從而避免后方入路，因采用鋼板結(jié)合螺釘固定，減少了一個(gè)后路手術(shù)切口暴露及肌肉剝離，術(shù)中失血、損傷坐骨神經(jīng)、臀上血管神經(jīng)、術(shù)后感染和異位骨化的發(fā)生。但順行拉力螺釘固定仍存在以下問題:①螺釘易進(jìn)入髖關(guān)節(jié);②螺釘穿出骨皮質(zhì)，不在髓腔內(nèi)，損傷重要神經(jīng)、血管;③術(shù)中體位的變化、術(shù)野暴露不充分以及周圍軟組織的遮攔，術(shù)者難以確定進(jìn)針方向;④難以打進(jìn)足夠長(zhǎng)的螺釘，導(dǎo)致固

4、定不夠堅(jiān)強(qiáng);⑤術(shù)中仍需反復(fù)投照X線。因此，手術(shù)的關(guān)鍵與難點(diǎn)是:如何順利的置入髖臼后柱拉力螺釘!
　　 數(shù)字化骨科的出現(xiàn)為骨科的應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供了一種新的研究方法，它與傳統(tǒng)的尸體解剖研究相比，具有準(zhǔn)確度高、一致性好、可重復(fù)性強(qiáng)和節(jié)約醫(yī)學(xué)資源等優(yōu)點(diǎn)。本研究利用Mimics軟件對(duì)順行髖臼后柱拉力螺釘固定的釘?shù)绤?shù)進(jìn)行解剖學(xué)測(cè)量，在UG軟件上利用測(cè)量出的解剖學(xué)參數(shù)結(jié)合四方區(qū)骨面解剖學(xué)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出髖臼后柱置釘導(dǎo)航模板，用快速成形技術(shù)生成實(shí)

5、體模型，并用此模板在尸體標(biāo)本上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不斷改進(jìn)，成功后進(jìn)行鑄型，應(yīng)用于臨床。以期解決髖臼后柱螺釘置釘困難、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大等難題，為髖臼骨折的治療提供新的手術(shù)方法。
　　 研究目的：
　　 1、運(yùn)用數(shù)字化模型，對(duì)髖臼后柱順行拉力螺釘置釘解剖學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，為臨床上前經(jīng)路復(fù)位、打后柱螺釘提供理論依據(jù)，并為髖臼后柱順行拉力螺釘置釘導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)提供應(yīng)用解剖學(xué)基礎(chǔ);
　　 2、設(shè)計(jì)并生成髖臼后柱螺釘置釘導(dǎo)航模板，并在尸體標(biāo)

6、本上試驗(yàn)，以驗(yàn)證利用該導(dǎo)航模板輔助后柱螺釘置入的準(zhǔn)確性及可行性;
　　 3、試圖解決髖臼后柱螺釘置釘困難、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大等難題，為髖臼骨折的治療提供新的手術(shù)方法。
　　 材料與方法：
　　 一、數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構(gòu)建
　　 隨機(jī)選取2009年4月至2011年4月因多發(fā)傷收入我院，懷疑有骨盆骨折并行完整骨盆螺旋CT（GEMediCalsystems/lightsDeed16型）掃描的40例患者。男20例，

7、女20例;年齡20～77歲，平均(46.5±20.7)歲，排除骨質(zhì)病變和解剖異?；颊?。掃描條件:電壓為120kV，層厚為1.25mm，512×512矩陣。將CT圖像以.DICOM格式儲(chǔ)存并導(dǎo)入醫(yī)學(xué)影像互交控制系統(tǒng)(Mimics10.01)，界定閾值(Thresholding)選用“boneCT"，然后采用區(qū)域增長(zhǎng)(Regiongrowing)進(jìn)行三維重建，并以.stl格式存儲(chǔ)，以備后用。
　　 二、模擬置入髖臼后柱拉力螺釘

8、>　　 本研究采取張大保等[4]行髖臼后柱拉力螺釘置入的方法，即經(jīng)過髂前上棘(A)和髂后上棘(B)的骨性最突出點(diǎn)的連線中點(diǎn)M做一平面(γ)垂直于AB，將重建的骨盆三維模型向同側(cè)旋轉(zhuǎn)45°（相當(dāng)于髂骨斜位X線片），予半透明化處理，于髖臼后柱模擬置入三維圓柱體，圓柱體經(jīng)過中點(diǎn)M且它的中軸線在平面γ上，以確定圓柱體在AB的中垂線上，通過調(diào)整使其在最佳的位置上。逐步增大圓柱體的直徑至6.5mm，間斷與在不同的平面上觀察虛擬圓柱體是否穿出皮質(zhì)或

9、進(jìn)入髖臼，或通過三維模型上各個(gè)方向觀察圓柱體，以確保圓柱體未進(jìn)入關(guān)節(jié)或穿出骨皮質(zhì)（圖1）。
　　 三、拉力螺釘髂窩入針點(diǎn)的確定及參數(shù)的測(cè)量
　　 該圓柱體從髂窩內(nèi)穿出點(diǎn)(O)即為順行拉力螺釘?shù)娜脶橖c(diǎn)。在弓狀緣上取點(diǎn)D，使OD成為入針點(diǎn)與弓狀緣之間的最短距離，連結(jié)OD，G為骶髂關(guān)節(jié)最前緣，連結(jié)DG（圖2）。在Mimics10.01軟件上直接測(cè)量OD、DG的距離、置入圓柱體的長(zhǎng)度。圓柱體與冠狀面夾角α及矢狀面夾角β（圖3）則

10、直接讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過以下公式計(jì)算:
　　 公式:1-2髖臼后柱螺釘與冠狀面的夾角(α)=arccos(√)x2+z2/(√)x2+y2+z2…….1髖臼后柱螺釘與矢狀面的夾角(β)=arccos(√)y2+z2/(√)x2+y2+z2….…2
　　 四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析
　　 分別記錄進(jìn)針點(diǎn)(O)到弓狀緣最近的距離(D)和D到骶髂關(guān)節(jié)最前緣(G)的距離、置入圓柱體的長(zhǎng)度、圓柱體與冠狀面夾角α及矢狀面夾角β。采用

11、SPSS13.0軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，各組數(shù)據(jù)用x±s表示，兩獨(dú)立計(jì)量資料進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多樣本等級(jí)資料采用Kuskal-WallisH檢驗(yàn)方法。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)P＜0.05為差異有顯著性。
　　 結(jié)果：
　　 順行拉力螺釘在髂翼內(nèi)的入針點(diǎn)(O)至弓狀緣的最短距離(OD)平均為13.62±2.19mm;骶髂關(guān)節(jié)最前緣(G)至D點(diǎn)的距離(DG)平均為15.27±4.01mm;圓柱體與冠狀面夾角α平均為15.47°±4.01°;

12、與矢狀面夾角β平均為6.65°±2.93°;能置入拉力螺釘?shù)拈L(zhǎng)度平均為116.65±7.19。其中男、女性在DG的距離、圓柱體與矢狀面夾角β、置入圓柱體的長(zhǎng)度方面差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為3.272、2.953、2.288，P值分別為0.003、0.005、0.029)。OD的距離、圓柱體與冠狀面夾角α在性別間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別1.254、1.660，P值為0.218、0.106)。
　　 結(jié)論：
　　 1、