钉-棒系统治疗骨盆前环骨折钉道参数研究

郭建辉，王朝晖，何波涌，赵快平

·论 著·

钉-棒系统治疗骨盆前环骨折钉道参数研究

郭建辉，王朝晖，何波涌，赵快平

目的研究螺钉大小、长度及方向参数，指导经皮钉-棒内支架治疗骨盆前环骨折。方法采集2014年3月—2015年6月在郴州市第一人民医院行骨盆计算机断层扫描的正常骨盆CT资料，男性45例，女性45例；年龄28～68岁，平均41岁。将CT数据导入Mimics10.0软件，测量螺钉长度、直径、方向参数。结果男、女髂骨内螺钉长度分别平均为(144.25±5.56)、(140.57±5.97)mm，螺钉直径分别平均为(13.26±1.35)、(12.16±1.00)mm，螺钉与人体冠状面的夹角分别为(51.07±4.32)°、(48.88±4.40)°，螺钉与人体矢状面的夹角分别为(24.71±2.54)°、(23.64±2.20)°；钉道角度左右对比差异无统计学意义(P>0.05)；男女对比差异有统计学意义(P<0.05)。螺钉骨性通道长度左右对比差异无统计学意义(P>0.05)，男女对比差异有统计学意义(P<0.05)；螺钉直径左右对比差异无统计学意义(P>0.05)，男女对比差异有统计学意义(P<0.05)。结论在把握好螺钉大小、长度及方向的情况下，在前下棘与髋臼上缘之间到髂后上棘之间置入螺钉是比较安全的，值得在骨科临床中推广。

骨盆前环骨折； 内支架； 钉-棒系统； 钉道参数

骨盆骨折多因高能量损伤引起，发生率在所有创伤中高达8%，且病死率较高[1-2]。对于不稳定性骨盆骨折，目前多主张手术治疗。2009年，Kuttner等[3]首次提出应用钉-棒系统治疗骨盆前环骨折，该手术方法快速、微创，有效减少了钉道感染、刺激螺钉周围皮肤、患者外观改变以及影响日常活动等问题的发生，适用于肥胖、伴有腹腔脏器损伤需手术等不宜外固定支架的患者。但该方法术中需反复透视，增加患者X线暴露。目前关于钉-棒系统治疗骨盆前环骨折的解剖研究、生物力学研究、临床疗效评价已有相关文献报道，但关于钉道大小、钉道方向的研究较少，本文做相关研究为临床应用提供理论基础。

资料与方法

1材料采集

采集2014年3月—2015年6月在郴州市第一人民医院行骨盆计算机断层扫描的正常骨盆CT资料，男性45例，女性45例；年龄28～68岁，平均41岁。

2方法

将采集的正常骨盆CT资料导入Mimics10.0软件中生成模板(图1)，编辑模板，生成三维实体。圆柱体模拟螺钉，取螺钉未突破皮质时的最大直径(R)，测量螺钉置入长度(L)，读取螺钉半径(r)、方向参数(图2)。

利用参数计算在界面中模拟螺钉与冠状面、矢状面的夹角，计算处理误差角度，得出最终有效角度。

螺钉最大直径R=r×2。

图1 CT导入

图2 模拟置钉及读取参数

结 果

1男、女螺钉长度(髂骨内)及直径参数分析

男性螺钉髂骨内长度平均为(144.25±5.56)mm(130.64～156.42mm)；女性螺钉髂骨内长度为平均(140.57±5.97)mm(124.11～153.70mm)。男、女螺钉直径分别为平均(13.26±1.35)mm(10～16mm)、平均(12.16±1.00)mm(10～14mm)。

螺钉长度左右对比，差异无统计学意义(P>0.05)；螺钉直径左右对比，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 男、女螺钉长度及直径参数左右对比

L1、L2分别表示男、女螺钉长度；R1、R2分别表示男、女性螺钉直径大小

螺钉长度男女对比，差异有统计学意义(P<0.05)，男性较长；螺钉直径男女对比，差异有统计学意义(P<0.05)，男性较长。见表2。

表2 男、女左右侧螺钉长度及直径参数对比

M1、M2分别表示右侧、左侧螺钉长度；N1、N2分别表示右侧、左侧螺钉直径大小

2男、女螺钉方向参数分析

男、女螺钉与人体冠状面的夹角分别为平均(51.07±4.32)°(42.46°～61.63°)、(48.88±4.40)°(38.91°～56.30°)；男、女与人体矢状面的夹角分别为(24.71±2.54)°(15.58°～30.62°)、(23.64±2.20)°(19.39°～32.03°)。

螺钉与冠状面、矢状面的夹角左右对比，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 男、女螺钉与冠状面及矢状面夹角左右对比

α1、α2分别表示男、女螺钉与冠状面的夹角；β1、β2分别表示男、女螺钉与矢状面的夹角

螺钉与人体冠状面的夹角男女对比，差异有统计学意义(P<0.05)，男性较大；螺钉与人体矢状面的夹角男女对比，差异有统计学意义(P<0.05)，男性较大。见表4。

组别右侧(n=45)左侧(n=45)t值P值K151.02±4.3548.78±4.312.4500.016K251.14±4.3348.98±4.532.3040.024S124.73±2.5323.69±2.322.0410.044S224.70±2.5823.58±2.102.1010.027

K1、K2分别表示右侧、左侧螺钉与人体冠状面的夹角；S1、S2分别表示右侧、左侧螺钉与人体矢状面的夹角

讨 论

1钉-棒系统解剖及生物力学研究

随着医学发展以及生活水平提高，患者对疾病的治疗要求也提高，创伤小、并发症少、个体化治疗一直是医疗领域追求的重点。经皮钉-棒系统治疗骨盆前环骨折，是近年来出现的一种治疗骨盆前环骨折新型固定方式，该手术方式所用材料基本组成部分为2个椎弓根螺钉和1根钛棒，简称钉-棒系统。该方法于2009年由Kutter等[3]提出，对19例钉-棒系统治疗骨盆前环的患者进行了观察，术后优良率为94.8%。

Merriman等[4]选择在腹股沟处作小切口，髂前下棘与髋臼上缘之间作为进钉点，置入椎弓根螺钉，于下腹部皮下置入钛棒并固定在两侧螺钉；他们认为该方法操作简便，特别是对于糖尿病患者及肥胖患者，比以往的手术方法更安全；他们对13例采用该手术方式的患者进行了CT扫描，并在CT上进行测量，测得髂外血管位于螺钉内侧、钛棒后方，距离15～55mm(平均41mm)，距钛棒10～50mm(平均22mm)；钛棒距膀胱前壁距离8～4mm(平均26mm)，螺钉进针点距髋臼14～35mm(平均24mm)，钉尾距皮肤7～47mm(平均27mm)，螺钉置入髂骨内22～85mm(平均59mm)，钛棒距皮肤14～35mm(平均24mm)；选择螺钉直径5.5～6.5mm，螺钉长度60～80mm。

Haidukewych等[5]用直径5mm螺钉置入髋臼上方，发现股外侧皮神经距螺钉2～25mm，易损伤；股神经和股动脉距离螺钉分别为22～45mm(平均35mm)、40～65mm(平均45mm)，不易损伤；关节囊平均向髋臼近端延伸11～20mm(平均16mm)，认为进钉点应该在髋臼上方20mm以上，以防穿入关节囊引起病变。但Solomon等[6]认为由于髋关节囊较厚，近端附着点个体差异较大，加之手术操作为微创，即便穿入关节囊创伤也很小，不易引起关节病变。可见在髂前上棘和髋臼之间进钉，以及在下腹部皮下置入钛棒在解剖上都是安全的，但操作需细致小心。Vaidya等[7]将两侧髂前上棘之间皮肤折痕称为"比基尼线"，该线距耻骨联合上方平均67.5mm(54～95mm)，将“比基尼线”、两侧腹股沟之间及耻骨联合上方的区域称为“比基尼区”，该区域在肥胖者较明显；研究还发现无论是站姿还是坐姿，在"比基尼区"附近置入钛棒不会对股动脉、股静脉、腹股沟韧带、股神经、精索(子宫圆韧带)及腹内器官造成挤压。Vaidya等[8]进行生物力学研究发现，在弹性干扰实验中单向椎弓根螺钉强度最强，两颗螺钉的外固定支架最弱；在扭转实验中发现单向椎弓根螺钉较弱。Eagan等[9]用15例骨盆生物合成模型测试比较传统髋臼上外固定支架、单向椎弓根螺钉、万向椎弓根螺钉三者在治疗骨盆前环骨折时的强度，三者的刚度分别为(6.21±0.40)、(7.66±0.86)、(5.68±1.24)N/mm，单向椎弓根螺钉比传统外固定支架螺钉和万向椎弓根螺钉抗压能力大，虽然结果显示万向椎弓根螺钉的刚度与外固定支架螺钉刚度无明显差异，但他们认为前者的刚度应该比后者弱。

2钉-棒系统的临床应用

关于钉-棒系统治疗骨盆前环骨折的病例较少，在所有报道的病例中其临床疗效均较好。Sellei等[10]详细阐述了该方法，并认为该手术方式存在许多优点，但也存在不足，在血流动力学不稳定的情况下慎用。Vaidy等[11]报道91例采用钉-棒系统治疗骨盆前环的患者，3～6个月取出内固定，平均随访时间15个月，均达骨性愈合，临床效果满意；部分患者能感觉到内置物，但不影响其活动；股外侧皮神经损伤27例(30%)，其中1例为内固定取出时损伤且未恢复，其余均恢复；内支架周围异位骨化32例(35%)，无临床症状。Hesse等[12]回顾性分析6例应用钉-棒系统治疗后出现股神经损伤患者(其中2例为双侧)，认为在选用钉-棒系统治疗骨盆前环骨折时要考虑医源性股神经损伤，手术者经验不足也是导致该并发症的风险之一。Muller等[13]随访31例前环采用钉-棒系统治疗的Tile C型骨盆骨折患者，手术先复位稳定后环；随访时间平均53.48个月，发现骨性愈合30例(96.8%)；1例前后环均发生骨不连；股外侧皮神经损伤6例(19.4%，单侧4例，双侧2例)，无明显触觉减退、触痛等不适。可见钉-棒系统治疗骨盆前环骨折是安全有效的，术中尽量减少对股外侧皮神经损伤。

本研究得出男性螺钉髂骨内长度为(144.25±5.56)mm；女性平均髂骨内螺钉长度为(140.57±5.97)mm。男、女螺钉直径分别为(13.26±1.35)、(12.16±1.00)mm，说明该通道有足够的空间置入我们常用的螺钉(6.5mm×60mm)。本研究是在钉-棒系统已应用治疗骨盆骨折的基础上进行的，首次应用数字技术测量钉道参数，为个性化治疗提供了有效实验方法；测量工具来自软件自带工具，测量数据由软件工具生成，使数据更加准确，减少了系统误差，使实验结果更准确。本研究利用数字医学软件进行处理，避免了实体模型(尸体、动物、生物模型)资源少、操作难、不精确等缺点；利用三维空间进行模拟置钉以及测量，得出置入螺钉最大直径大小，螺钉在髂骨内的长度，以及螺钉与人体冠状面、矢状面的夹角，使术者有更多的螺钉选择；可减少螺钉破坏皮质、损伤盆腔内脏器的危险，减少术中X射线透视次数，减少手术时间。同时，本研究也存在一些不足：(1)实验中选取螺钉朝向髂后上棘，没考虑髂后上棘下方区域置钉的情况；(2)模拟置钉时无法考虑髂骨皮质厚度，导致实际置入螺钉最大直径可能比实验结果小；(3)手术时由于骨盆骨折移位、体位变化等因素，可能导致实际进钉方向角度比正常骨盆偏大或偏小。

综上所述，结合以往相关解剖、生物力学等相关方面研究认为，通过数字化三维重建技术证实，在把握好螺钉大小、长度及方向的情况下，在髂前下棘与髋臼上缘之间到髂后上棘之间的骨性通道可以置入螺钉是比较安全的，值得在骨科临床和研究中推广。

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(本文编辑： 黄利萍)

Screwparametersinpediclescrewdeviceforanteriorpelvicfractures

GUOJian-hui1,WANGZhao-hui2,HEBo-yong2,ZHAOKuai-ping2

(1.The Second People’s Hospital of Changde,Changde 415900,China； 2.Chenzhou No.1 People’s Hospital,Chenzhou 423000,China)

ObjectiveTo study the diameter,length and direction of screw for guiding the operation of percutaneous pedicle srew internal fixation device for anterior pelvic fractures.MethodsNormal pelvic computed tomography scans of adult patients from Mar. 2014 to Jun. 2015 obtained in Chenzhou No.1 People’s Hospital were collected.There were 45 males and 45 females，with age of 28-68 (average，41) years. CT images were imported into Mimics 10.0 for reconstruction，and the parameter of screw’s length，diameter and direction were measured.ResultsThe length of screw in ilium was (144.25±5.56)mm in male and(140.57±5.97)mm in female. The diameter of screw was (13.26±1.35) and (12.16±1.00)mm in male and female，respectively. The angles of screw and human coronal was (51.07±4.32)° in male and (48.88±4.40)° in female. The angle of screw and human sagittal was (24.71±2.54)° in male and (23.64±2.20)° in female.According to the screw’s angle contrast analysis of left and right，there was no statistical difference(P>0.05).For the screw’s angle contrast analysis of man and female，the difference was of statistical significance(P<0.05) .Compared with left，the length of right screw had no statistical difference(P>0.05). Compared with female，the length of male had difference of statistical significance(P<0.05).According to the diameter of screw contrast analysis of left and right,there was no statistical difference(P>0.05). Compared with the female，the diameter of male had difference of statistical significance(P<0.05).ConclusionIn case of assuring right diameter,length and direction in operation，inserting screw in bony channel between anterior superior iliac spine and acetabulum roof to the posterior superior iliac spine is feasible and safe.It is worth promoting in clinic.

anterior pelvic fracture; internal fixation; screw-rod system; screw parameters

R 683.3

A

10.3969/j.issn.1009-4237.2017.10.010

1009-4237(2017)10-0758-04

415900 湖南，常德市第二人民医院脊柱外科(郭建辉)； 423000 湖南，郴州市第一人民医院骨二科(王朝晖，何波涌，赵快平)

2016-11-20；

2017-07-11)