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研究背景: 对髋臼骨折的研究是近些年来创伤骨科的研究热点之一,多由高能量暴力伤所致,主要发生在青壮年当中,不过近年来发生在老年人中的髋臼骨折呈增多趋向。随着经济的全球化高速发展,工业建筑和交通意外的明显增加,导致髋臼骨折患者的数量逐年增加。因于髋臼骨折位置深,解剖构造复杂,骨折形态多变,手术显露及复位固定困难,并发症多等原因,一直是创伤骨科医生所面临的一个巨大挑战。 Judet-Letournel[1-2]将髋臼骨折分为两类即简单骨折(只要一条简单的骨折线)和复杂骨折(有两条或更多的骨折线)。临床上以复杂型髋臼骨折更为多见占髋臼骨折的57%,其中横形伴后壁骨折(14.6%)、后柱伴后壁骨折(5.5%)、双柱骨折(20%)、T型骨折(9.8%)、前柱伴后半横形骨折(7.1%)。 常用于髋臼后柱骨折的手术方式有:(1)前路切开复位使用前柱钢板加后柱拉力螺钉固定;(2)后路切开复位钢板内固定;(3)闭合复位后经皮拉力螺钉固定骨折。切开复位内固定手术的优点是可达到解剖复位,但手术创伤较大,出血量多、易导致血管神经的损伤、术后感染及异位骨化发生的概率较高,易导致关节功能障碍等问题。因此,损伤少且能使关节面达到满意效果及固定的治疗方法越来越受到大家重视。 随着现代医学科学技术的迅速发展,采用微小切口置入螺钉来固定髋臼骨折已成为现实。计算机导航辅助影像技术在骨外科领域是最可能实现更智能和微创的方式,它可以对髋臼的骨折快进行闭式复位或有限小切开复位后在导航的引导下对无较大移位或微小移位的骨折经皮或经微创小切口使用螺钉进行固定,该方发可使以前采用切开复位固定术式中切口范围大、神经血管等损伤、术后感染及异位骨化等这些并发症的几率大大降低,此项技术已应用到骨科临床中[3]。但是,计算机辅助影像导航设备成本实在太高是其在国内大部分医院不能够普及的最大的原因。有学者的研究表示髋臼骨折使用螺钉固定与钢板固定及使用螺钉钢板联合固定的稳定性无明显的差异[4],对于患者的恢复及降低并发症比以往的切开复位固定有明显的突出优势。但拉力螺钉固定髋臼后柱骨折仍然存在一些问题:(1)实际手术中,患者体位的一些改变会使进针方向与文献叙述的有一定的误差,可一些小的误差就可能使螺钉穿出骨皮质或进入髋关节而损伤一些重要的血管和神经;(2)需要医生对解剖结构有非常好的掌握,丰富的手术经验及解剖立体空间感(3)术中反复的 X线照射定会对医生和患者的身体造成些许伤害。因此,如何准确快速的置入髋臼后柱螺钉成为手术的关键。 数字骨科学临床实际中应用的已经越来越广了,它不但可以提高手术的准确性和安全性,还可减少手术中的出血量、所用时间和软组织的损害[5]。本课题拟将计算机三维重建数字化技术应用于髋臼后柱骨折的临床解剖研究中,为该术式提供新的解剖学数据,以期以更少的软组织剥离更好的生物力学稳定性固定髋臼后柱骨折,以期解决髋臼后柱骨折植入螺钉难度大、手术所用时间较长、带来的并发症较多等这些问题,为髋臼后柱骨折的治疗提供一种全新的更加微创的手术方法。 研究目的: 1、以期以更少的软组织剥离更好的生物力学稳定性固定髋臼后柱骨折 2、解决髋臼后柱骨折置钉困难、用时较长、损伤较大、并发症多等问题为髋臼后柱骨折的治疗提供一种全新的微创手术方发。 3、为下一步的髋臼后柱骨折个体化导板做好相关的解剖学基础 材料与方法: 1.1数据获取及三维重建模型的构建 随机选取的2010.01月—2016.10因入住我院,有骨盆骨折并行骨盆螺旋CT(Philips Medical System Brilliance16排CT机)扫描的40例患者。男20例,女20例;年龄20-60岁,平均(42.5±20.7)岁,排除解剖异常及有骨质病变者。扫描条件为:电压为120 kV,层厚为1.25 ram,电流150mA,512X512矩阵。将扫描所得的CT图像以DIC0M格式储存并导入至Mimics17.0(医学影像交互控制系统)中,界定其阈值(Thresholding)选用“Bone CT”,使用区域增长(Region growing)行数字化三维重建,以STL格式存储起来。将上一步生成的STL文件,导入致Geomagic Studio软件中,对拟合的数字化三维模型进行精细化修理,去除较为明显的缺陷部分。修整模型时,选择连续切向及连续曲面,最大程度的保证三维模型的真实性,采取手工及自动添加结合的方发,选择模型的关键点,以保证模型的外部形态特征部位都有关键点的存在。依据选择的关键点连接成形态曲线,通过形态曲线构建成曲面,曲面的数量取决于选择关键点的数量及曲线的连接方式,同时可以通过调节关键点的位置来控制曲线的形态,进而控制曲面的形态。利用Geomagic Studio软件提供的诊断功能,对构建的曲面进行自动分析,查找不良的曲面间夹角,进一步修整模型的曲面至到满意,缝合曲面,形成实体模型,生成IGS文件。 1.2在模型中模拟置入髋臼后柱拉力螺钉 将生成的IGS文件导入到Solidworks软件中,重建螺钉的三维模型,三维模型采用透明化处理,将螺钉装配到已建好的骨盆三维模型中,不断调整螺钉的直径方向长度,以使螺钉以髂结节附近为进针点向坐骨棘的方向走行刚好不穿出骨皮质为界,确保没有穿出骨皮质。 1.3拉力螺钉进针点的确定及相关参数的测量 在Solidworks软件中使用测量工具直径测量螺钉的最大直径,长度及与冠状面和矢状面的角度,及入针点与髂前上棘和髂后上棘的距离。 1.4数据统计与分析 将所得的数据导入到 SPSS17.0中进行相关的统计分析,得出相关结论。分别记录置入螺钉的长度(AB)进针点(A)到髂前上棘(C)的距离和到髂后上棘(D)的距离、螺钉与冠状面夹角a及矢状面夹角β。采用SPSS17.0软件进行相关数据的处理,各组数据使用X±S表示,两组独立计量资料进行独立样本t检验,检验标准以P<0.05为差异有显著性。 结果: 拉力螺钉在髂结节的入针点至髂前上棘的最短距离(AC)平均为34.199±6.59mm;到髂后上棘的距离(AD)平均为150.57±7.88mm;螺钉与冠状面夹角a平均为45.78°±6.85°;与矢状面夹角β平均为42.30°±4.99°;能置入拉力螺钉的长度(AB)平均为149.21±5.78mm。其中男、女性在AB、AC、螺钉与矢状面夹角β、置入螺钉的直径差异均有统计学意义(t值分别为3.272、2.953、2.288,P值分别为0.003、0.005、0.029)。AD的距离、螺钉与冠状面夹角α在性别间差异无统计学意义(t值分别1.254、1.660,P值为0.218、0.106)。 结论: 1.解决了髋臼后柱骨折拉力螺钉置钉困难、手术用时较长、创伤较大、及并发症多等问题 2.为髋臼后柱骨折的治疗提供了一种新的微创手术方式。 3.为下一步髋臼后柱骨折置钉导向器的研制做了相关的解剖学基础,且可为该技术的使用提供简便、直观的个性化术前准备。