CT数字重建技术测量经骶椎后方骶髂关节螺钉固定应用解剖参数

李栋，马运宏，周金华，王新明，奚彬，殷渠东，蒋燕*

1.南通大学附属溧阳市人民医院放射科，江苏 溧阳 213000；2.苏州大学附属无锡市第九人民医院骨科，江苏 无锡 214062；3.南通大学附属溧阳市人民医院骨科，江苏 溧阳 213000；4.苏州大学附属无锡市第九人民医院放射科，江苏无锡 214062

不稳定性骶髂关节损伤主张手术治疗。传统内固定方法如切开复位骶髂钢板、骶骨棒等手术创伤较大、并发症发生率较高。近年出现的微创植入骶髂关节螺钉固定效果可靠，逐渐成为骨盆后环损伤首选内固定方法[1～5]。然而，现有的植入方法是经髂骨后外侧穿过骶髂关节到骶椎椎体内，螺钉通道前方靠近髂血管神经，通道内侧的上、下方靠近骶神经，经皮植入骶髂关节螺钉需要在骨盆出、入口位和侧位像反复透视确定其穿刺位置，放射线暴露量较大，且有血管神经损伤风险[1,6～8]。笔者经过骨盆解剖和影像学测量，发现一种新的更安全的骶髂关节螺钉通道—经骶椎后方的骶髂关节螺钉（sacroiliac screw passing the back of sacrum，SISPTBOS）。本文报道利用CT数字重建技术测量植入SISPTBOS固定的应用解剖参数，为下一步临床应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月～2020年5月溧阳市人民医院影像科数据库中骨盆三维CT重建32例患者资料，男女各16例；年龄18～70岁，平均49岁。纳入标准：骶髂关节及周围无病损的成人骨盆。病例排除标准：①先天发育或后天病损导致骨盆环骨结构异常；②骨盆和髋臼骨折；③腰椎骶化及骶椎腰化；④18岁＜年龄＜70岁。本研究获本院医院伦理委员会批准（WXJYLY 2020-00128）。

1.2 仪器和方法

图像采集设备GEOptima CT 660 64排螺旋CT。扫描条件电压120 kV，电流250 mA，扫描视野（FOV）350～400 mm。重建层厚1.0 mm，层距1.0 mm。每例扫描后可以获得520～700个CT断层图像，将扫描图像以Dicom格式存储于光盘，获得32个（64侧）完整的骨盆影像数据集。重建后的CT容积数据传输到AW Server 4.7图像三维工作站进行后处理。先将腰椎切割去除，保留骶椎和骨盆。利用基于CT的数字重建技术（digital reconstructed radiology，DRR）模拟SSPTBOS固定方法，在骨盆三维重建图上观测螺钉的进钉范围，确定螺道中心轴位置，测量有关解剖参数。SSPTBOS为自S1椎管后方，向下、向外、向前经骶髂关节到髂骨内，然后穿破髂骨外侧骨皮质（图1）。进针点位于S1关节突关节中央附近，出针点位于髋臼上后方附近。由于髂骨呈圆弧形，越靠近骶髂关节内侧壁的钉道越长，但容易穿破内侧壁；越靠近外侧壁的钉道不容易穿破内侧壁，但钉道越短。本研究将与骶髂关节内侧缘距离3.0 mm处确定为中心轴经过的中心点，经过中心点的最长的可安全植入螺钉的轴确定为螺钉中心轴，根据SSPTBOS中心轴分别行矢状面和冠状面扫描，测量以下解剖参数：钉道长度（L）：钉道中心轴起点（进针点）到穿破髂骨外层骨皮质处（出针点）之间的距离。进针点（M1）：钉道中心轴后方与S1上关节突中央之间的距离。出针点（M2）：钉道中心轴前方与髋臼上后缘之间的距离。中心轴前倾角（e）：钉道中心轴与第1骶椎上终板水平线的夹角。中心轴外倾角（f）：钉道中心轴与躯干中轴线的夹角。矢状面安全角（a）：直径5 mm螺钉在矢状面的最大允许夹角。冠状面安全角（b）：直径5 mm螺钉在冠状面的最大允许夹角。钉道矢状面最小直径（d1）：钉道中心轴在矢状面的最小纵径。钉道冠状面最小直径（d2）：钉道中心轴在冠状面的最小横径。各解剖参数示意图见图2。

图1 SISPTBOS固定示意图A：蓝色圆圈示进针点位置，红色圆圈示出针点位置 B：植入螺钉后钉道冠状面CT三维重建图像Fig.1 Schematic diagram of SISPTBOSfixationA:The blue circle indicated the insertion position,and the red circle indicated the exit position;B:3D CT reconstruction image of screw channel in the coronal planeafter implantation

图2 SISPTBOS解剖参数测量示意图A：确定钉道长度L、进针点M1和出针点M2位置B：前倾角e C：外倾角f D：矢状面安全角a E：冠状面安全角b F：矢状面最小直径d1 G：冠状面最小直径d2Fig.2 Schematic diagram of the SISPTBOSanatomical parametersA:L-the length of the screw channel,M1-the insertion position,and M2-the exit position;B:e-the anteversion angle;C:f-the outward angle;D:a-the sagittal safety angle;E:b-the coronal safety angle;F:d1-the sagittal minimum diameter;G:d2-the coronal minimum diameter

1.3 统计学分析

用SPSS 10.0统计软件对测量数据进行处理。参数以均数±标准差表示，对左右侧和不同性别数据进行独立样本t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

钉道的内侧壁为弓状线内壁，外侧壁为椎管后外侧壁和髂骨外层，下壁为S1骶孔与坐骨切迹的连线，上壁为骶骨翼斜坡、骶髂关节表面和大骨盆底部。见图3。所有解剖参数呈正态分布。男女比较，仅e和f存在差异（P＜0.05）；左、右侧解剖参数比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），故对两侧的数据合并。合并后L为（11.90±1.62）cm，M1为（2.07±1.40）mm，M2为（4.78±2.57）mm，e为（57.97±4.28）°，f为（54.89±5.13）°，a为（11.45±2.73）°，b为（7.46±1.34）°，d1为（8.57±0.99）mm，d2为（6.75±0.84）mm，见表1。

表1 SSPTBOS钉道解剖参数测量结果（）Tab.1 Anatomic parameters of SSPTBOSscrew channel(Mean±SD)

表1 SSPTBOS钉道解剖参数测量结果（）Tab.1 Anatomic parameters of SSPTBOSscrew channel(Mean±SD)

3 讨论

3.1 现有骶髂关节螺钉固定的不足

现有骶髂关节螺钉固定是在透视下经皮植入，进针点位于髂骨外侧偏后处，进针方向是向上、向内、向前，垂直穿过骶髂关节进入骶椎的侧块和椎弓根，最后进入骶椎前部的椎体内[5～7,9,10]。螺钉偏上或偏下可能损伤第5腰神经根或骶神经根；螺钉偏前可能损伤髂血管和脏器；螺钉偏后可能损伤椎管内骶神经。由于骶椎向后倾斜弯曲，骶髂关节面呈倾斜耳状，单独的正、侧位成像均无法准确判断进入骶髂关节内螺钉位置，所以植入骶髂关节螺钉需要在标准的骨盆入口位、出口位和骶椎侧位像多次透视，才能确定进针点位置和进针路径；若透视位置放置不标准，可导致成像不精确，影响定位的准确性[1,4,8,11]。因此，现有植入骶髂关节螺钉学习曲线较长，螺钉穿破率10%～20%、神经损伤发生率3%～18%[1～3]。现有的骶髂关节螺钉通道的髂骨侧松质骨和皮质骨各占约50%，因此在严重骨质疏松患者，螺钉的拔力欠佳而不适用[8]；髂骨后外侧进针口附近伴感染或髂骨骨折者也不适合。

3.2 SISPTBOS固定特点

钉道的内侧壁为弓状线内壁，外侧壁为椎管后外侧壁和髂骨外层，下壁为S1骶孔与坐骨切迹的连线，上壁为骶骨翼斜坡、骶髂关节表面和大骨盆底部，有较大的植入螺钉范围（图3）。仅通道近端的内侧靠近骶管、骶神经和腰神经根，但进针点位于L5和S1神经根之间，而且是在直视下进针或者利用瞄准器植入螺钉，进针点位置可以得到较好控制，不会损伤神经；其次，钉道向外倾斜，而外侧是安全区；通道的下方靠近坐骨神经，但通道中心轴距离坐骨神经约5 cm。所以，本方法基本上可避免神经根、髂神经血管和脏器损伤，植入螺钉较安全。

图3 SISPTBOS可植入范围Fig.3 Theimplantablerangeof SISPTBOS

钉道的宽度稍小于高度，该钉道的d2平均为（6.75±0.84）mm，其中，最小病例为6.15 mm。因此，适合选择直径5.0～6.0 mm的螺钉。螺钉a和b相对较小，分别为（11.45±2.73）°和（7.46±1.34）°，尤其是b较小，最小为5.80°，因此手术时需要注意内、外倾角度不宜过大。若进针方向偏内（外倾角较小），固定钉道长度较长，但可能穿破骶髂关节内侧壁；若进针方向偏外（外倾角较大），则不容易穿破骶髂关节内侧壁，但钉道长度较短。本研究测量钉道长度尽量靠近骶髂关节内侧壁，为最大通道长度，平均（11.90±1.62）cm。实际手术操作中为安全起见，避免螺钉过长穿破髂骨外侧骨皮质或髋臼，进针方向可能稍偏外。因此，建议选择长度9～10 cm的螺钉。

植入螺钉的关键是确定进针点位置和进针方向。进针点位置为S1上关节突中央的下方约2 mm范围，向下、向外、向前，经骶髂关节到髋臼后上方的髂骨内。在矢状面（侧位像）将第1骶椎上终板的水平延长线作为前倾角的参考成角线，在冠状面（正位像）将身体纵轴线作为外倾角的参考成角线。e为（57.97±4.28）°，f为（54.89±5.13）°。鉴于存在一定的个体和性别差异，术前需要常规行骨盆CT三维重建测量钉道有关参数，个体化植入螺钉。

SISPTBOS固定的髂骨侧绝大部分为皮质骨，螺钉在髂骨侧的抗拔力强于现有方法，所以适合严重骨质疏松患者。髂骨后外侧局部感染或髂骨后外侧部位有骨折者，也可以选择本方法。因此，本方法可视为现有骶髂关节螺钉固定在某些特殊情况下的一种替换。

SISPTBOS固定的不足是螺钉通道的直径较小，只能使用1枚直径5.0～6.0 mm的螺钉。而现有骶髂关节螺钉通道的直径较大，高（27.7±1.9）mm，宽（20.2±2.3）mm，可植入2枚直径6～7 mm螺钉[1]。因此，本方法固定的抗弯强度不如经典方法。本研究只是测量骨盆正常人体的解剖参数，验证该方法的可行性。临床存在个体差异和骨盆轻度畸形患者，需要根据个体具体测量数据，个体化植入螺钉，而且要在透视监测下植入。对于骶髂关节脱位复位不良和骨盆明显畸形患者，不适合采用该方法。

利用CT数字重建技术观测钉道范围和螺钉植入有关解剖参数，结果显示植入SISPTBOS不仅可行，而且安全。螺钉的进针点位于S1上关节突中央下方2 mm，出针点位于髋臼后上方附近，最佳进针方向是向下向前与第1骶椎上终板成角58°、向外成角55°，宜选择直径5.0～6.0 mm、长度9～10 cm螺钉。