计算机辅助个体化钉道设计在髋臼前柱和耻骨上支骨折螺钉经皮置入中的应用

祝相如 陈新2 张成栋 刘巧聪 刘国明 李绪文 王天瑞 扈延龄

(1 青岛大学附属医院创伤外科，山东 青岛 266100; 2 青岛市城阳区人民医院急诊外科)

对于累及耻骨上支的骨盆骨折和累及前柱的髋臼骨折，传统的切开复位内固术创伤较大，且存在术中损伤血管神经的风险[1]，特别是对无或轻度移位的这类骨折，使用切开复位内固定术进行治疗存在较大争议。随着手术技术的进步，经皮拉力螺钉内固定术[2]因固定强度可靠、创伤较小而逐步被医生接受。但髋臼前柱和耻骨上支解剖结构复杂，术中螺钉容易穿出骨质损伤周围结构，限制了该手术方式的广泛应用。如何安全方便地置入拉力螺钉，一直是临床上亟待解决的问题。本研究对我院通过常规手法置钉和术前计算机辅助个体化钉道设计置钉患者临床资料进行回顾性分析，旨在为髋臼前柱和耻骨上支骨折治疗提供数据参考。

1 资料与方法

本研究回顾性分析了我院2018年12月—2020年12月40例(共45侧)行通道螺钉治疗的患者的临床资料。纳入标准：①新鲜的闭合性无或轻度移位的髋臼前柱或耻骨上支骨折的患者；②年龄>18岁者；③可行保守治疗但患者功能要求高需早期锻炼者。排除标准：①开放性骨折患者；②骨折端移位明显手法复位困难患者；③BMI>30 kg/m2的患者；④对于耻骨上支骨折的患者，术前测量髋臼前柱弧度超过44.49°±2.47°导致置钉困难者；⑤术前行血管造影提示入钉点位置位于“死亡冠”血管附近者。

两组患者根据术前是否使用计算机进行个体化螺钉钉道设计分为计算机辅助组(A组)和常规手法组(B组)。A组术前将患者的Dicom格式CT数据导入Mimics，三维建模后对拉力螺钉放置位置进行设计。拉力螺钉直径6.5 mm，其位置设计原则为：在保证螺钉两端距骨折线各至少3 cm的前提下，尽可能缩短螺钉长度。B组患者不进行螺钉钉道设计，术中使用解剖学研究报道的入钉点和螺钉方向进行螺钉置入[3-4]。两组患者手术均由同一组医师完成，手术及置钉流程均相同。术中均参照隋建平等[5]的方法来观测螺钉置入轨迹；通过黄淑明等[6]提出的钝头弹性敲击技术对导针进行微调，避免导针进入盆腔或髋关节。手术中若置钉失败3次则认为螺钉把持力不足而改为切开复位钢板内固定，为最终置钉失败。

记录两组患者术中每枚螺钉的置入时间，即首次置入导针到拧入拉力螺钉的时间(置钉时间)；记录两组患者术中每枚螺钉置入过程中的透视次数(透视次数)；记录两组患者使用的拉力螺钉长度、骨折愈合时间以及手术后6个月随访时的Merle D′Aubigné and Postel评分及Majeed评分，评分标准参考相关文献[7]。

2 结 果

2.1 两组患者一般资料比较

两组患者性别、年龄、侧别、受伤至手术的准备时间(术前时间)、损伤原因及螺钉类型比较差异无显著性(P>0.05)。见表1。

2.2 两组患者手术相关指标比较

A组21例患者共23侧均置钉成功，置钉成功率100%。B组19例患者共22侧置钉成功15侧，置钉成功率68.2%(15/22)，A组患者置钉成功率显著高于B组(χ2=8.666,P<0.05)。A组置钉时间、透视次数及螺钉长度与B组比较，差异有显著性(t=5.910～18.863，P<0.05)。见表2。

2.3 两组患者术后随访指标比较

两组患者均获得最少6个月的随访，在术后骨折愈合时间以及术后6个月时的Merle D′Aubigné and Postel评分和Majeed评分方面，两组患者比较均无统计学差异(P>0.05)，见表2。

3 讨 论

骨盆骨折常常累及髋臼前柱和耻骨上支，对于该部位的骨折，目前治疗方法较多，但并未形成共识。传统的切开复位钢板内固定术存在手术创伤大、失血多、术后并发症多等缺陷，特别是对于无或轻度移位的髋臼前柱和耻骨上支骨折，行广泛切开的钢板内固定术备受争议。即使是有限切开的经皮桥接钢板技术[8]，仍存在需要广泛分离深层组织结构、可能发生血管神经损伤的弊端。

随着内固定技术的不断进步，拉力螺钉技术在骨盆骨折的治疗中得到广泛应用，主要适用于:①无或轻度移位的耻骨上支骨折、髋臼骨折、骶髂关节脱位及髂骨翼骨折者。②骨折移位大但可经手法复位者。③因各种原因无法耐受切开复位的创伤者[9]。髋臼前柱和耻骨上支螺钉的微创置入可以降低传统切开复位钢板内固定方法带来的手术风险，并且生物力学试验证实了其固定强度可靠[10]，所以日益得到医师的重视。但长期以来该技术未能广泛开展，分析原因可能为，由于髋臼前柱和耻骨上支独特的不规则解剖学结构，若螺钉置入方向不准确，便有可能穿透骨质，导致神经、血管损伤。虽然有各类导航系统及手术操作软件的辅助[11-14]，但计算机导航设备昂贵，操作复杂，术中对医生和患者造成的辐射量较大，难以在各级医院推广应用。因此，选择一种简单的方法来提高髋臼前柱和耻骨上支螺钉的置钉成功率十分必要。

为了提高髋臼前柱和耻骨上支螺钉置入的成功率与安全性，国内外学者们进行了大量的解剖学研究。国外解剖学者研究认为在耻骨上支螺钉置入时，男性与女性在螺钉角度方面较为一致，而在入钉点选择上存在差异：男性入钉点平均距耻骨联合(26.7±3.8)mm，距耻骨上支平均(12.2±1.4)mm，而女性距耻骨联合(34.4±5.5)mm，距耻骨上支(9.9±1.4)mm[15]。而国内研究未显示出明显的性别差异，认为进针点距离耻骨结节外缘的距离为(19.8±3.3)mm，距离耻骨上缘的距离为(10.1±0.8)mm，螺钉与髂前上棘和耻骨结节构成平面最小角度为19.17°±3.90°，螺钉与矢状面的最小角度为36.67°±3.08°[4，16-17]。实际治疗中，由于个体的解剖、臀部软组织情况以及骨折类型的变异，解剖学研究数据虽然为螺钉置入提供了一定的参考，但不能完全指导临床实践。解剖学研究确定的入钉点均为最长螺钉的入钉位置，虽然能使螺钉获得最长的工作长度，但过长的螺钉不可避免地增大了置入难度，使得手术成功率大打折扣。为了方便准确置入螺钉，不少学者提出了在术前使用3D打印技术制作导向模板的方案[18-19]，但导向装置在定位时均依据骨骼表面进行贴附，需要额外切口，增加患者费用与额外创伤。

表1 两组患者一般资料比较Tab.1 Comparison of general data between the two groups

表2 两组患者围术期及随访指标比较Tab.2 Comparison of perioperative and follow-up indices between the two groups

目前个人计算机的性能已经大幅度提高，使得在个人计算机上进行三维图像处理变得简单可行。Mimics软件由比利时Materialise公司于1992年开发设计，现已能够将CT断层扫描图像进行3D建模，从而进行术前计算机辅助设计，且已有众多学者将其用于虚拟解剖学研究[15,20]。利用相关软件技术构建直观的骨折立体图像，并进行虚拟手术设计，为术前计划的制定提供新的方法。

本研究中，A组患者手术前均在计算机上利用Mimics软件进行个体化髋臼前柱和耻骨上支螺钉位置设计，虽然螺钉在手术过程中仍依赖术者经验徒手置入，但由于术前已对螺钉入钉点、角度和长度进行了测量，使得对经验的依赖性降低，不会出现因螺钉长度不合适而导致反复置钉的情况。而B组中，部分患者在初次置钉时由于通道狭窄，导针距离骨皮质过近，容易导致螺钉穿出，最后只能改为切开复位手术。另外，本研究A组患者没有选用解剖学研究得出的最长螺钉入钉点位置[3,16]，而将入钉点选择在了距离骨折线3 cm位置，这样可以缩短螺钉长度，同时在保证螺钉有足够把持力的前提下也降低了置钉难度。经计算机辅助设计后螺钉长度为(62.39±3.65)mm，与通过传统解剖学设计的螺钉长度(87.67±4.58)mm存在差异。术前规划时，以耻骨联合及髂前上棘等骨性标志连线进行角度参考，虽然不及个体化打印的导向器精确，但在置钉过程中通过微调仍具有可靠的成功率，并且避免了因臀部软组织的个体差异导致体位差异带来的角度误差，从而可以减少反复置钉带来的骨质破坏。本研究中A组置钉时间和术中透视次数与B组相比明显减少，而术后6个月随访时的髋关节Merle D′Aubigné and Postel评分和骨盆Majeed评分无明显差异。提示通过计算机辅助设计，能够在不影响手术效果的前提下降低置钉难度、缩短手术时间。此外，通过术前设计可及时发现入钉点位置的“死亡冠”血管，对于此类患者，术前需进行血管造影以规避风险。

综上所述，术前使用计算机对髋臼前柱和耻骨上支螺钉位置进行个体化设计，能够在保证手术效果的前提下缩短螺钉长度，从而降低拉力螺钉置入难度，能够为无或轻度移位的髋臼前柱和耻骨上支骨折的治疗提供新的方法，其临床疗效满意。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。

ConflictsofInterest： All authors disclose no relevant conflicts of interest.

作者贡献：祝相如、陈新、扈延龄、张成栋参与了研究设计；祝相如、刘巧聪、刘国明、李绪文、王天瑞参与了论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意发表该论文。

Contributions： The study was designed byZHUXiangru,CHENXin,HUYanling, andZHANGChengdong. The manuscript was drafted and revised byZHUXiangru,LIUQiaocong,LIUGuo-ming,LIXuwen, andWANGTianrui. All the authors have read the last version of the paper and consented submission.