计算机仿真骶骨椎弓根螺钉技术治疗骶骨骨折的数字解剖学研究

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目的:利用数字软件对骶骨椎弓根进行解剖学测量,探讨计算机仿真骶骨椎弓根螺钉置入技术治疗骶骨骨折的数字解剖学研究及应用。方法:随机收集选择61例骨盆128排飞利浦螺旋CT扫描数据,利用Mimics15.0软件进行骨盆三维模型重建,确定S1-4椎弓根螺钉进钉安全区,利用软件自带工具模拟骶骨螺钉置入,测量椎弓根螺钉最佳进钉点、螺钉长度、螺钉直径、水平位及矢状位的进钉方向。结果:27例男性骶骨通过测量得出S1椎弓根螺钉进钉点位于S1上终板下方9.15±1.24mm,S1骶后孔上方11.52±1.77mm,骶正中嵴外侧28.73±1.75mm,同国内外较认同的进钉点即S1关节突外侧缘与骶骨上缘和第1骶后孔之间的连线中点上相似,椎弓根螺钉最大直径12.12±1.20mm,螺钉长度41.20±3.90mm,在水平面钉道角度外倾22.25±5.06°,矢状位钉道角度同S1上终板平行。S2椎弓根螺钉进钉点位于S1骶后孔下方5.57±0.95mm,S2骶后孔上方7.21±1.80mm,骶正中嵴外侧22.88±1.58mm,椎弓根螺钉最大直径6.10±0.98mm,螺钉长度28.49±2.21mm,在水平面钉道角度外倾23.73±4.59°,矢状位同S2上终板夹角为4.13±7.48°尾倾。S3椎弓根螺钉进钉点位于S2骶后孔下方5.31±0.72mm,S3骶后孔上方7.23±1.56,骶正中嵴外侧24.82±2.44mm,椎弓根螺钉最大直径5.71±0.69mm,螺钉长度23.45±2.68mm,水平面钉道角度外倾46.72±4.37°,矢状位同S3上终板夹角为3.91±6.00°尾倾。S4椎弓根螺钉进钉点位于S3骶后孔下方5.18±1.31mm,S4骶后孔上方6.11±1.54mm,骶正中嵴外侧21.26±2.55mm,椎弓根螺钉最大直径5.71±0.83mm,螺钉长度17.89±2.29mm,水平面钉道角度外倾53.83±3.42°,矢状位同S4上终板夹角为13.46±5.43°头倾。34例女性骶骨通过测量得出S1椎弓根螺钉进钉点位于S1上终板下方8.96±1.43mm,S1骶后孔上方11.06±1.81mm,骶正中嵴外侧29.55±2.34mm,同国内外较认同的进钉点即S1关节突外侧缘与骶骨上缘和第1骶后孔之间的连线中点上相似,椎弓根螺钉最大直径11.82±1.62mm,螺钉长度39.25±3.17mm,在水平面钉道角度外倾26.90±4.22。,矢状位钉道角度同S1上终板平行。S2椎弓根螺钉进钉点位于S1骶后孔下方5.56±1.04mm,S2骶后孔上方6.84±1.03mm,骶正中嵴外侧23.20±2.85mm,椎弓根螺钉最大直径6.08±1.09mm,螺钉长度25.71±2.59mm,在水平面钉道角度外倾30.60±7.24°,矢状位同S2上终板夹角为4.57±6.50°尾倾。S3椎弓根螺钉进钉点位于S2骶后孔下方5.30±0.82mm,S3骶后孔上方6.63±1.41,骶正中嵴外侧24.59±3.27mm,椎弓根螺钉最大直径5.51±0.91mm,螺钉长度22.04±2.69mm,水平面钉道角度外倾49.80±9.27°,矢状位同S3上终板夹角为3.37±8.12°尾倾。S4椎弓根螺钉进钉点位于S3骶后孔下方4.80±0.89mm,S4骶后孔上方5.32±1.17mm,骶正中嵴外侧20.46±2.00mm,椎弓根螺钉最大直径5.34±0.93mm,螺钉长度16.89±2.11mm,水平面钉道角度外倾55.27±3.71°,矢状位同S4上终板夹角为13.87±6.22°头倾。通过男、女性之间比较,S1-4螺钉与水平面及矢状面夹角比较差异无统计学意义(P>0.05);S1-4最佳进钉点到上骶孔下缘切线直线距离(L1)比较差异无统计学意义(P>0.05);S2最佳进钉点到下骶孔上缘切线直线距离(L2)比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段该值比较差异无统计学意义(P>0.05);S2最佳进钉点到骶正中嵴的直线距离(L3)比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段该值比较差异无统计学意义(P>0.05);S3螺钉最大直径比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段该值比较差异无统计学意义(P>0.05);S1-4螺钉最大长度比较差异无统计学意义(P>0.05)。≥50岁、<50岁之间比较,S2进钉水平面外倾角比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段差异无统计学意义(P>0.05);S1-4椎弓根钉在矢状位同椎体上终板的夹角比较差异无统计学意义(P>0.05);S1-4进钉点位置最佳进钉点到上骶孔下缘切线直线距离、最佳进钉点到下骶孔上缘切线直线距离(L1、L2)比较差异无统计学意义(P>0.05);S2最佳进钉点到骶正中嵴的直线距离(L3)比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段比较差异无统计学意义(P>0.05);S1螺钉最大直径比较差异有统计学意义(P<0.05),其余节段比较差异无统计学意义(P>0.05);S1-4螺钉最大长度比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:利用mimics数字软件技术对骶骨椎弓根进行解剖学测量,通过使用骶骨3D图像在虚拟条件下模拟螺钉置入,并在尸体标本进行临床置钉验证实验,所测的骶骨椎弓根螺钉最佳进钉点、螺钉长度、螺钉直径、水平位及矢状位的进钉方向可作为临床手术的参考依据,实验结果误差较小,重复性好,为骶骨椎弓根钉螺钉内固定技术应用提供理论依据,同时为骶骨骨折内固定重建提供安全的解剖学基础。
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