三维导航技术辅助经皮骶髂螺钉治疗骨盆后环骨折

贾帅军，吕尚军，贺利军，刘 建

随着工业化进程的加速，由交通事故、高处坠落及生产意外引发的骨盆骨折发病率逐渐增加。AO B型及C型骨盆骨折主要涉及骨盆后环不稳，多数伴有多发伤及血流动力学改变［1］，如何及时、确切地恢复骨盆稳定性，成为了提高骨盆骨折治疗水平和改善患者预后的研究热点［2］。目前经皮骶髂螺钉置入已经成为早期固定不稳定骨盆环损伤的常规治疗方法，但由于骨盆后环解剖结构复杂、骶骨上段变异等因素，如何安全有效地使用该方法仍然充满挑战［3］。因而多种计算机辅助骨科手术(computer assisted orthopedic surgery，CAOS)技术被引入到该项手术中，以提高螺钉置入的安全性，减少放射线暴露时间［4］。三维导航技术正是近年来兴起的具有代表性的技术之一，我院创伤骨科于2009年3月～2012年12月采取三维导航经皮置入骶骨螺钉治疗B型及C型骨盆骨折(AO)患者18例，旨在进一步评价三维导航辅助经皮骶髂螺钉置入治疗骨盆后环骨折的安全性和有效性。

临床资料

1 一般资料

本组男性13例，女性5例;年龄23～61岁，平均40．2岁。致伤原因:道路交通伤12例，坠落伤5例，房屋倒塌砸伤1例。伤后就诊时间3h～5d，平均25h。按照按照AO骨折分型:B1．2型3例，B2．2型2例，C1．2型7例，C1．3型5例，C2．3型1例。其中伴有休克2例，肠道损伤1例，尿道损伤1例，胸部损伤3例，脊柱损伤4例，骶神经损伤1例，髋臼骨折2例，股骨骨折3例。所有患者骨盆挤压、分离试验均呈阳性，入院后常规拍摄骨盆正位片、入口位、出口位X线片，并行骨盆CT三维重建。

2 术前准备

术前对患者合并损伤行相应处理，维持生命体征稳定。全部病例均行股骨髁上牵引5～7d，牵引配重为患者体重的1/5～1/7，持续牵引过程中不减轻重量，所有患者经牵引后无明显下肢缩短。手术时机选择在患者生命体征平稳、骨折基本闭合复位后，本组所有患者均在15d(平均6d)内进行手术。

3 手术操作

采用三维C型臂X线机(Arcadis orbic 3D，Siemens，Germany)，可 视 导 航 设 备(Laptop，Stryker，US)，6．5mm空心螺钉(Stryker，US)，可透X线的手术床，所有患者均全麻后取仰卧位，患侧使用牵引床牵引，C型臂下透视见骨折复位良好。

3.1 注册校准 术者立于患者骨折侧，导航设备置于患者头侧，工作站置于术者对面，C型臂X线机置于患者左侧，并确保C型臂围绕骨盆旋转扫描时不碰撞任何物体，连接三维影像系统与导航系统。在对侧髂前上棘固定示踪器并注册(安置完毕后禁止变动其与骨盆相对位置)，开启套筒安装工具，通过校准器对套筒进行线校准及点校准，同时在C型臂机上安装靶罩及示踪器并开启(图1)，确保3个示踪器均在导航仪探测范围。

图1 导航设备建立过程。a．套筒校准;b．C型臂注册;c．C型臂旋转扫描

3.2 图像采集 术前采集每位患者的X线及CT影像资料以详细确定损伤类型(图2)，帮助设计骶髂螺钉进针点、进入方向、置入深度及螺钉数量。术中采集骨盆正、侧位图像作为选择扫描中心的依据，将骶髂关节调整为投照中心，随后C臂自动环绕手术中心旋转190°，获取了手术部位12．5cm3容积的扫描数据并将100帧图像传输至影像工作站，在屏幕上同时显示矢状面、横断面、冠状面的图像以指导手术(图3)。

图2 骨盆骨折患者术前影像资料。a．骨盆正位;b．骨盆入口位;c．骨盆出口位;d．骨盆CT

图3 三维影像导航下虚拟导针进入方向

3.3 螺钉固定 当导航工具靠近骶髂关节外侧面时，显示器上出现虚拟导针，根据骶骨侧位观选择合适的进针点及进针方向(图3)。根据骨折情况选择置入S1单螺钉或S1、S2平行双螺钉固定骨折，于进针点做2cm切口，钝性分离皮下组织及肌肉直抵髂骨面。插入套筒再次确定虚拟导针方向，在多个平面上确认其都能穿过骨折线。通过套筒打入直径3mm导针，在透视下确认导针轴向、长度、位置及骨折复位情况。依据导针长度拧入所选长度带垫圈的6．5mm空心螺钉，最后透视确认螺钉位置良好、长度适宜、骨折复位理想(图4)。

图4 3D导航下沿虚拟导针方向打入导针并沿导针拧入空心螺钉

4 术后处理

所有患者术后均拍摄骨盆正位、入口位、出口位X线片(图5)，采用Matta［5］标准评价骨折复位情况，根据骨折最大位移划分为不同等级:优(位移≤4mm)，良(4～10mm)，可(10～20)，差(≥20mm)。术后指导患者在病床上活动，训练腰腹部及腿部肌肉力量。术后第2d开始患侧下肢不负重功能训练，术后6周第1次拍片复查，开始部分负重锻炼，术后12周第2次拍片复查，开始完全负重锻炼。采用Majeed［6］标准对患者术后功能恢复进行评价，包括疼痛(30分)、站立(36分)、坐下(10分)、工作能力(20分)、性功能(4分)等5方面，采用100分制，划分为不同等级:优(＞85)，良(84～70)，可(69～55)，差(＜55)。

结 果

本组患者建立导航系统耗时15～35min，平均(20．03±2．10)min，每枚螺钉置入耗时20～38min，平均(29．12±3．00)min(其中包括导航系统建立、导航下经皮螺钉置入总时间)，每枚螺钉术中透视时间3．5～5．2min，平均(4．55±0．80)min，同时行髋臼骨折固定术者术中失血1 000～1 600ml，其余患者每枚螺钉置入出血量约20ml。

所有患者术后通过X线及CT影像资料确定螺钉置入位置均较满意(图5)，未发生二次旋转移位，无切口感染发生。采用Matta评分标准评价骨折复位情况:优12例，良5例，可1例，总体优良率94%。

图5 骨盆骨折患者术后影像学资料。a．骨盆正位;b．骨盆入口位;c．骨盆出口位;d．功能随访

所有18例均获得随访，随访3个月～2年，平均13个月，其中3例超过1年。骨折愈合时间70～93d，平均(82±10)d。本组患者术后均未出现明显神经系统并发症，采用Majeed标准量化评估患者术后功能恢复情况显示:优11例，良7例，总优良率100%(图5)。

讨 论

传统X线透视下经皮骶髂螺钉置入固定骨盆骨折能够在微创条件下重获骨盆生物力学稳定性，已经成为早期治疗骨盆骨折的重要方法之一［3］，但患者肥胖［7］、肠道气体［8］及骶骨变异等因素也限制了其使用。因而三维导航辅助经皮骶髂螺钉置入技术由于具有良好的精确性和可操作性而逐渐受到重视，其主要优势在于高质量的术中影像、良好的移动性和可操作性，适用于多种复杂情况和手术要求。

1 三维导航手术主要优势

相对于传统X线透视和2D导航技术，三维导航能够提供更高分辨率的术中图像，其质量已经非常接近CT图像，同时其能够显示骨盆轴位图像［9］，能够为术者提供更多的观察角度，帮助设计出更为安全的手术通道。其最核心的优势就在于其创伤小、精度高、并发症少，安全有效是其突出特点。Zwingmann等［3］通过系统对比CT、2D、三维导航辅助骶髂螺钉置入技术，并对相关文献进行Meta分析后认为，三维导航相对于CT导航的根本优势在于其适用于大多数骨盆骨折伤情并能够适应更加复杂的手术要求，特别是需要进行术中旋转牵引复位或附加使用额外的固定方式时更为有效。

2 三维导航手术评价

本组全部18例骨盆骨折复位总体优良率94%，Zwingmann等［10］通过Meta分析得出传统透视下经皮螺钉置入术后骨盆骨折复位优良率为92%，与本研究结果类似。Gras等［11］利用2D导航辅助骶髂螺钉置入固定骨盆骨折，骨折复位优良率达到100%(骨折移位＜5mm)。笔者认为由于经皮螺钉置入患者多数在手术前能够通过牵引达到骨折复位，或在手术过程中经皮螺钉置入前已经通过微创或有限切开方法实现了骨折复位，因而传统透视方法与导航辅助方法在骨折复位程度上不会有较大差异，其主要取决于手术者对于骨折复位方法的选择和操作经验。

本组病例中每枚螺钉置入耗时20～38min，平均(29．12±3．00)min，统计时间包含了导航系统建立、C型臂环绕扫描、经皮螺钉置入总时间。Zwingmann等［4］对比了导航组手术时间52～106min，平均(72±16)min，传统组手术时间30～133min，平均(69±38)min，两组间并无显著性差异。笔者认为可能很难对比不同研究者间导航手术耗时差异，因为每位手术者所使用的导航设备以及患者骨盆损伤的具体情况可能都不具有比较性，而且不同手术者对于骨盆骨折的治疗经验以及对于导航设备的熟悉程度也是影响手术时间的重要因素之一，可能会对手术时间产生更多影响。

传统透视下经皮螺钉置入手术过程中，患者、术者及手术室人员经常会暴露在较高的电离辐射中［12］。有研究显示，传统透视下单枚螺钉平均透视时间126s［9］，甚至有病例报道最长辐射时间18min［13］。Zwingmann等［4］对比了单枚螺钉置入所需放射时间和剂量在三维导航技术(63±15)s、(822±164)cGy/cm2和传统经皮技术间的差异(141±69)s、(1843±1052)cGy/cm2，显示两种方法在辐射暴露时间及暴露剂量上均存在显著差异。本组病例中每枚螺钉术中透视时间3．5～5．2min，相较于传统透视方法辐射时间并没有显著减少，主要是由于C型臂环绕手术中心扫描时所耗费时间较多，但此时手术人员可以暂时撤离照射区域，并且其随后手术过程中无需多次透视，因而其所受放射量相对传统透视手术是减少的而非增加。

本组患者术后功能恢复总体优良率100%。Zwingmann等［10］通过Meta分析发现传统方法螺钉置入随访15～33个月，同样采用Majeed标准评价术后功能，结果优良率90%，可7%，差3%。同时有多位学者报道［9］，骨盆骨折患者采用导航方法术后功能恢复优于传统透视方法，可能与导航辅助操作具有更高的螺钉置入准确率和更低的钉道修正率有关。

本组18例患者随访周期3个月～2年(平均13个月)，其中3例超过1年，所有患者术后均未出现明显神经系统并发症。Zwingmann等［14］依托全德国范围内创伤登记制度，针对经皮骶髂螺钉固定骨盆后环骨折(B型和C型)进行了多中心回顾性调查显示，导航手术与传统手术在术中及术后并发症上并没有显著性差异(并发症包括血栓栓塞、器官衰竭、医源性神经损伤、创伤综合征、内植物并发症、骨折再次移位、泌尿系感染、肺部感染等多种情况)。导航手术并没有减少术后并非症，可能的原因在于强大暴力导致严重骨盆骨折多伴有神经损伤和血管渗出等软组织损伤。本组患者量较少，因而无法对于术后并发症做出确切结论。笔者认为针对国人的骨盆骨折经皮骶髂螺钉置入固定术后并发症发生率，还需依赖于大型医疗机构联合进行多中心随访及更加完善的统计设计方能得出可靠结论。

3 三维导航技术局限

三维导航技术应用中主要存在的局限性在于［9］:(1)骨折块复位困难:虽然在大块骨折模型上使用效果非常好，但针对手术室实际遇到的骨盆粉碎性骨折仍存在问题，多块骨折碎片复位仍不满意，使用范围受到限制;(2)治疗花费过高:由于导航设备采购费用过高，目前仅在3级甲等以上的大型医院使用，导致患者手术费用可能会大幅升高;(3)导航系统具体操作困难:建立导航系统会花费大量时间并导致额外的时间成本，在使用初期可能会比传统透视方法更加耗时;(4)导航系统学习曲线较长:针对没有导航使用经验的医师建议先从骨盆模型和动物模型上练习，再实际操作［15］。要求术者具备全面的解剖学基础、良好的三维影像分析能力、扎实的骨折复位基本功，而且应当能够熟练使用导航设备，以快速获取图像，缩短手术时间。

三维导航下经皮骶髂螺钉置入早期重建骨盆稳定性具有较高的安全性，其相较于传统的透视下经皮螺钉置入技术主要优势在于螺钉置入精度高、放射暴露时间少，同时其术后骨折愈合及功能恢复较好。但也应熟悉骨盆解剖，关注骶骨变异，具备丰富手术经验与导航设备使用经验也是保证导航手术顺利开展并避免并发症的关键。

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