骶髂關節(jié)經(jīng)皮拉力螺釘固定釘?shù)澜馄蕝?shù)的數(shù)字模型研究.pdf

1、研究目的：
　　 現(xiàn)代社會高能、高速損傷日益增多,骨盆髖臼骨折發(fā)病率逐年增多。骨盆穩(wěn)定性的建立很大程度上依賴于骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性,骶髂關節(jié)復合體影響頭側的骶髂關節(jié)及尾側的髖關節(jié),占整個骨盆功能的60％左右。骶髂關節(jié)復合體損傷直接導致骨盆后環(huán)的不穩(wěn)定,因而骶髂關節(jié)復合體的處理在骨盆骨折處理中顯得尤為重要。骶髂關節(jié)損傷經(jīng)歷了前路鋼板、后路骶骨栓螺釘?shù)那虚_復位內(nèi)固定、X線透視下經(jīng)皮拉力螺釘內(nèi)固定到CT引導下閉合復位經(jīng)皮內(nèi)固定的發(fā)展歷程。

2、臨床實踐和生物力學研究也表明骶髂關節(jié)螺釘自髂骨翼后外側面穿過骶髂關節(jié)進入骶骨中上部椎體成為較為優(yōu)越的內(nèi)固定方式,但不良的置釘可能會損傷髂血管、腰骶干、骶管等重要結構而造成嚴重并發(fā)癥。限制這一技術推廣應用的根本因為是確定體表進針點的定位技術沒有解決,因此如何在體表確定進針點以及進針角度是這一技術的關鍵所在。數(shù)字骨科學的出現(xiàn)為骨科的應用基礎研究提供了一種全新的研究方法,與傳統(tǒng)的尸體解剖學研究相比,具有精度高、一致性好、可重復性強以及節(jié)約醫(yī)學

3、研究資源等優(yōu)點。本研究利用Mimics軟件對經(jīng)皮骶髂關節(jié)螺釘固定的釘?shù)绤?shù)進行解剖學測量,試圖為骶髂關節(jié)螺釘固定手術導航模板的設計提供理論依據(jù)。
　　 1、利用骨盆的骨件標志為參照,在骨盆三維重建模型上模擬骶髂關節(jié)經(jīng)皮拉力螺釘固定,為骶髂關節(jié)復合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定的應用基礎研究提供一種全新的研究方法。
　　 2、為骶髂關節(jié)復合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定手術導航模板設計的可行性提供應用解剖學基礎
　　 3、為骶髂關

4、節(jié)復合體損傷經(jīng)皮拉力螺釘固定的術前個性化準備和治療提供實驗方法和依據(jù)。
　　 材料與方法
　　 一、數(shù)據(jù)獲取及三維重建模型的構建
　　 選取 2008 年 6 月至2009年7月在我院行骨盆螺旋 CT(GE MediCalsystems/lightspeed 64 型)掃描的成年患者,排除骨質(zhì)病變和解剖異常,獲得正常骨盆 CT 50 例,男 28 例,女 22 例；年齡 20～80歲,平均(50.7±19.1)歲

5、。掃描條件:電壓 120 kV,層厚1.25 mm,512×512矩陣。將 CT 圖像以.dicom 格式儲存并導入醫(yī)學影像互交控制系統(tǒng)(Mimics 10.01),界定閾值(Thresholding)選用“‘bone CT”,然后采用區(qū)域增長(Region growing)進行三維重建。
　　 二、模擬置入骶髂關節(jié)拉力螺釘
　　 取骨盆三維模型后位,模擬術中行骶髂關節(jié)拉力螺釘固定的體位(俯臥位),予以透明化處理。從髂骨

6、翼外板經(jīng)骶髂關節(jié)、骶骨翼至 S1 椎體前正中皮質(zhì)置入直徑為 7 mm的拉力螺釘。第 1 枚骶髂關節(jié)螺釘(M1)與骶骨翼相切,第 2 枚骶髂關節(jié)螺釘(M2)與第 1 骶孔上緣相切,確保骶髂關節(jié)螺釘不穿出骨質(zhì)。
　　 三、骶髂關節(jié)拉力螺釘解剖參數(shù)測量
　　 利用二維長度測量工具在水平面二維圖像上測出拉力螺釘?shù)拈L度；直接從軟件上讀取定義拉力螺釘方向的三維坐標(X 軸、Y 軸、Z 軸),利用勾股定理及反三角函數(shù)計算它們與水平面、

7、冠狀面和矢狀面的夾角(公式1～3),即拉力螺釘?shù)倪M針角度。第 1 枚骶髂關節(jié)螺釘(M1)的進針點為(A),測量其所在平面 S1 椎弓根的寬度,記為 D1,點(A)到髂后上棘突出點(C)的距離,記為AC；第 2 枚骶髂關節(jié)螺釘(M2)的進針點為(B),測量其所在平面 S1 椎弓根的寬度,記為 D2,點(B)到髂后上棘突出點(C)的距離,記為 BC。S1 椎弓根的寬度,即容納骶髂關節(jié)拉力螺釘?shù)淖畲笾睆綖?D1+D2)/2,計算 M1 至M2

8、的CT 掃描層數(shù),記為 n,椎弓根的高度為 1.25 n,即 S1 椎弓根內(nèi)能容納骶髂關節(jié)拉力螺釘?shù)挠行Х秶?br>　　 公式 1-3:
　　 骶髂關節(jié)螺釘與水平面的夾角=arccos√(x2+y2)/√(x2+y2+z2)……1
　　 骶髂關節(jié)螺釘與冠狀面的夾角=arccos√(x2+z2)/√(x2+y2+z2)……2
　　 骶髂關節(jié)螺釘與矢狀面的夾角=arccos√(y2+z2)/√(x2+y2+z2)

9、……3
　　 四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
　　 對骶髂關節(jié)拉力螺釘?shù)拈L度(M2/M2)、進針角度、進針點(A/B)到髂后上棘突出點(C)距離 AC/BC、S1 椎弓根的寬度(D1+D2)/2、S1 椎弓根的高度 1.25n進行統(tǒng)計,數(shù)據(jù)采用(x±s)表示。在對性別之間和左右兩側之間是否存在差異進行獨立樣本 t 檢驗(P<0.05 有統(tǒng)計學意義)。本實驗數(shù)據(jù)采用 SPSS 13.0 統(tǒng)計分析。
　　 結果
　　 骶

10、髂關節(jié) M2 至 S1 椎體正中前皮質(zhì)的距離為(76.08±4.32)mm,M2 至S1椎體正中前皮質(zhì)的距離(77.62±3.98)mm；S1 椎弓根寬 D(即容納骶髂關節(jié)螺釘?shù)淖畲笾睆?為(20.43±1.63)mm,S1 椎弓根高 1.25n(即 S1 椎弓根容納骶髂關節(jié)螺釘?shù)挠行Х秶?為(20.26±0.99)mm。骶髂關節(jié)螺釘(M2)進針點(A)至髂后上棘突出點(C)的AC 為(49.87±6.80)mm,骶髂關節(jié)螺釘(M2)進

11、針點(B)至髂后上棘突出點(C)的BC為(51.11±7.15)mm,骶髂關節(jié)螺釘與水平面夾角為 0°,冠狀面夾角為(18.35±5.20)°,矢狀面夾角為(77.62±3.98)° 其中骶髂關節(jié)的長度、椎弓根的寬度和高度、進針點至髂后上棘突出點的距離、進針點與冠狀面的夾角在男性和女性之間的差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結論
　　 1、正常成人在S1椎弓根水平均可置入直徑為6.5 mm的拉力螺釘?shù)?枚。釘?shù)绤?shù)的解剖學測量為