术前CT模拟指导下行经皮微创螺钉内固定术治疗骶骨骨折的置钉准确度及安全性评估

林有志,任 璐,鄂正康,王 宸,齐宝军,陈龙飞,赵金廷

1.开封市中心医院骨科一病区,河南 开封 475000; 2.开封市眼病医院眼二科,河南 开封 475000

骶骨由5节椎骨组成,在成年期逐渐融合,而L5～S1与椎间盘间的骶髂关节以及S5和尾骨之间的骶骨尾骨关节未完成融合[1]。骶骨骨折通常出现在高能量创伤后的年轻人或低能摔倒后的老年人和骨质疏松症患者,并与骨盆环骨折(耻骨联合、骶髂关节)相连[2]。骶骨骨折最常见的致伤机制包括机动车辆事故和高处坠落[3]。孤立性骶骨骨折患者表现出的微弱疼痛通常被认为是腰痛,而且骶骨骨折通常发生在神经系统完好的患者中,故75%的患者采用非手术治疗。由于治疗不充分,这些患者可能会发展为神经功能障碍[4-5]。因此,准确的临床检查和I、II级影像学检查(X线、CT)是对骨折类型进行分类和划分以及选择治疗方式的基础。近年来,经皮微创螺钉内固定术在骨科领域发展迅速,而术前CT模拟指导是一种用于微创手术的技术,该技术因创伤小、恢复快等优点得到了医患双方的认可,此外它可以减少传统微创手术期间不必要和重复的辐射暴露[6]。本研究回顾性分析2019年2月—2022年3月开封市中心医院骨科收治骶骨骨折患者84例,比较了术前CT模拟指导下行经皮微创螺钉内固定与传统C型臂X线机透视下内固定治疗骶骨骨折的置钉准确度及安全性。

临床资料

1 一般资料

纳入标准:(1)年龄>18岁,影像学检查诊断为以下任一分型。Ⅰ型:骨折位于骶神经孔的外侧,骨折线经过骶骨翼;Ⅱ型:骨折经骶神经孔;Ⅲ型:骨折位于骶神经孔内侧。(2)符合经皮微创螺钉内固定术指征。(3)术前无骶神经损伤,伤前活动能力正常。 排除标准:(1)病理性骨折、开放性骨折、术前髋关节活动度不足;(2)骨盆既往骨折;(3)骨质疏松、代谢性疾病;(4)未完成随访。

本组骶骨骨折患者患者84例,高处坠落伤29例,挤压伤9例,道路交通伤44例,其他2例。根据术前是否进行CT模拟指导分为CT模拟组(49例)和对照组(35例)。CT模拟组行术前CT模拟指导经皮微创螺钉内固定术,对照组行经皮微创螺钉内固定术。CT模拟组男性27例,女性22例;年龄23～80岁,平均49.6岁;对照组男性19例,女性16例;年龄25～79岁,平均50.3岁。本研究经笔者医院医学伦理委员会审批(14556LK455)。

2 治疗方法

术前准备:入院后,患者均行标准盆腔前后位、入口和出口X线片,以及薄层(0.625mm)64排CT扫描仪(飞利浦Brilliance iCT)扫描。使用Routt分级系统评估它是否是变异骶椎,为了提供最佳的术中透视清晰度,在手术前1天进行了灌肠。在透视手术台(德国图特利根)上,患者均仰卧位。

对照组:在全身麻醉下进行,将患者置于仰卧位,臀部垫高约30°,以消除骶骨前倾,画出骶骨大致体表图像、骶髂关节螺钉植入骨道,使用C型臂X线机(Philips)进行术中定位。根据术前CT模拟的结果,使用微创置钉器(Smith &Nephew)进行经皮微创螺钉内固定术。

CT模拟组:CT扫描完成后,使用三维重建软件(Mimics)进行三维重建,生成三维骨模型。根据三维骨模型,使用模拟手术软件(3D Slicer)进行模拟置钉。模拟手术完成后,对CT模拟组患者进行全身麻醉,并将患者置于仰卧位或俯卧位。CT扫描完成后,参考跟踪器固定在对侧髂骨翼上,然后以骨折部位为中心进行 3D (Mimics)扫描,生成三维骨模型,将获取的图像与术前 CT 数据进行匹配。穿刺点应位于患者骨盆后环髂后上棘至髂前上棘的1/3处。在导航的引导下做一个小皮肤切口。导丝[美国波士顿生产的导丝(0.035英寸)]套标定后,插入一根导丝(直径3.2mm),然后在进针的同时移动套管,直到导丝穿过骶髂关节。根据三维骨模型,使用模拟手术软件(3D Slicer)进行模拟置钉。此时,通过导丝插入直径为 6.5～8.0mm 的螺钉。见图1。手术完成后,步骤和对照组一样。

3 随访以及诊断标准

通过电话等线上联系方式或门诊复诊等方式对患者进行术后6个月的随访,每月随访1次,对患者进行Matta评分、Majeed功能评分和Gibbons评分。根据患者术后X线片以及CT情况对骨折复位质量进行Matta 评分:(骨折移位<4mm为优;4～10mm为良;11～20mm为一般;>20mm为差[7]。骨盆功能恢复依据Majeed评分:从疼痛(30分)、工作(20分)、坐(10分)、站立(36分)、性生活(4分)评估患者术后骨盆功能,满分100 分,分数越高术后功能恢复越好[8]。神经功能恢复根据Gibbons进行评分:1分代表已完全恢复; 2分代表下肢感觉减退; 3 分代表下肢活动存在障碍;4分代表直肠、膀胱功能障碍;分数越高神经功能恢复越差[9]。根据上述各项评分判断患者的满意程度。非常满意:Matta 评分为优,Majeed 评分>85分;较为满意:Matta 评分为良,70分

4 观察指标

手术相关指标:手术时长、术中透视时间、术中出血量、骨愈合时间、住院时间、术中每枚螺钉置入时间、螺钉位置与术前规划符合率、螺钉长度与术前规划符合率;术后6个月Matta评分、Majeed功能评分和Gibbons 评分;术后患者满意程度以及不良事件(切口感染、延迟愈合、螺钉切出骨皮质、血管、神经损伤、螺钉钉道感染、固定松动、脱出、压疮、尿路感染)发生率。

5 统计学分析

结 果

1 两组患者一般资料的比较

两组患者年龄、性别、术后总满意率比较差异无统计学意义(P>0.05);CT模拟组手术时长、术中透视时间、骨愈合时间、住院时间、术中每枚螺钉置入时间与对照组比较明显缩短,术中出血量明显减少(P<0.05);CT模拟组螺钉位置与术前规划符合率、螺钉长度与术前规划符合率、Matta评分优良率、Majeed功能评分高于对照组(P<0.05);Gibbons 评分、不良事件发生率方面,CT模拟组显著低于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组患者临床资料的比较

2 效益-风险评价指标决策树的建立

建立术前CT模拟指导下行经皮微创螺钉内固定术治疗骶骨骨折的效益-风险评价指标决策树,见图2。效益和风险指标各占50%的权重,见表2。其中效益指标中对患者病情影响最大的是螺钉位置与术前规划符合率和螺钉长度与术前规划符合率,风险指标影响较大是螺钉切出骨皮质和固定松动、脱出。

表2 效益-风险指标及权重、最优值和最差值规定

图2 效益-风险评价指标决策树

3 效益、风险指标合并结果的比较

与对照组比较,CT模拟组手术时长、术中透视时间、术中出血量、骨愈合时间、住院时间、术中每枚螺钉置入时间、螺钉位置与术前规划符合率、螺钉长度与术前规划符合率、Matta评分优良率、Majeed功能评分、Gibbons评分以及不良事件发生率均得到明显改善(P<0.05)。见表3。

表3 效益、风险指标合并结果的比较

4 两种治疗方式的效益值和风险值比较

两组患者治疗骶骨骨折效益值分别为80和67,根据蒙特卡洛模拟,两组的效益值相差13,CT模拟组与对照组相比显著提升,产生差异的概率达100%。见表4。二者风险值分别为70(CT模拟组)和53(对照组),蒙特卡洛模拟后结果显示两组的风险值相差17,产生差异的概率达100%。见表5。

表4 治疗骶骨骨折的效益值比较

表5 治疗骶骨骨折的风险值比较

5 综合效益值、风险值的比较

综合效益和风险值发现CT模拟组治疗法的效益-风险值为75,比对照组(60)高15,95% CI(12.98～26.84),CT模拟组总效益-风险值高于对照组的概率达100%。见图3、4。

图3 治疗骶骨骨折的效益-风险值

图4 治疗骶骨骨折的效益-风险差异模拟

6 效益-风险评价敏感性分析

CT模拟组治疗骶骨骨折的效益和风险同等重要,在0～100%风险相对权重范围内,CT模拟组的效益-风险总值总是高于对照组,风险相对权重无论如何改变,评价结果均保持不变,表明多准则决策评价模型的稳定性较好。见图5。

图5 治疗骶骨骨折的效益-风险评价敏感性分析

讨 论

骶骨骨折常由高能量损伤引起,常伴有骶髂关节损伤,这些患者常表现出不稳定的血流动力学[10]。骶骨骨折的治疗方法在过去十年中发生了迅速的变化,CT扫描现在是创伤评估的常规检查,使骨盆损伤的诊断和表征更容易。术前和术中成像的改进使经皮内固定更加有计划的执行,使结果更安全、可重复。骶髂关节螺钉可用于狭窄通道,但角度偏差可能导致骶孔损伤或穿透骨皮质,骶骨和骶髂关节的解剖变异、肥胖、肠气过多和骨质疏松症可能会影响螺钉放置的准确性[11]。研究表明15%～40%的骶骨骨折患者会出现神经功能障碍,尤其是多发伤患者[12]。虽然大多数支配下肢肌肉的运动神经根起源于颅骨至骶骨,但一些骶骨骨折可能与臀上神经损伤有关,导致髋关节外展无力和内旋无力。负责肛门括约肌控制和球海绵体反射的肌肉均由S2～5神经和到下胃丛的副交感神经支配,尿道和肛门括约肌的收缩通过控制交感神经S2和S3神经节完成,因此传统微创螺钉置入易损伤血管神经、骶管、胃肠道、泌尿生殖系统[13]。

尽管有研究表明骶髂关节可以在不使用CT模拟引导的情况下安全修复,但对外科医师和手术定位精度均有很高的要求[14]。生物力学技术表明,术前CT模拟引导的经皮穿刺螺钉植入可为骨盆骨折提供足够的稳定性,适用于骶髂关节脱位和没有移位或轻微移位的骶骨骨折,禁忌证包括有明显移位或高度不稳定性的骶骨骨折,以及有明显神经功能障碍的骶骨骨折[15]。当骨折畸形评分>70分时,则无法提高螺钉置入的准确性。如果骨折位移>10mm,则横截面接触面积减少50%以上,螺钉置入的安全性显著降低;但当位移>10mm且有牵引床等可维持复位的装置时,骶骨骨折采用CT模拟引导经皮螺钉内固定是可行的[16]。

螺钉放置不当可能导致一系列骶骨骨折手术并发症,如螺钉切出骨皮质、血管、神经损伤、螺钉钉道感染、固定松动、脱出等。此外,手术过程中也可能发生直肠损伤[17]。Ghisla等[18]在3D导航的引导下,对21例经骶髂螺钉固定的骨盆后环患者进行随访,发现只有1例出现皮质破坏,其他患者均无明显并发症,且在CT模拟指导下螺钉置入的错位率为0.1%,显著低于传统螺钉置入的错误率2.6%～29.5%。本文研究显示,与未经术前CT模拟引导相比,CT模拟引导下的经皮微创螺钉内固定术植入螺钉位置与术前规划符合率高达100%,显著提高置钉准确度,降低多种不良事件的发生率,有助于患者术后骨盆功能和神经功能的恢复,显示较高的准确性和安全性。目前骨科机器人的应用,对通道螺钉的置入有较理想的指导意义,与CT模拟指导下相比,骨科机器人辅助植钉可提高螺钉植入的精准性,尤其对于骶骨变异患者,骨科机器人辅助植钉优势更为显著,而且手术操作智能化,手术过程根据计算机导航系统提前完成路径定位及手术规划,学习曲线短。但骨科机器人作为大型医用电子机械装备,临床医师必须经过严格培训及考核才可以开展此项技术,目前尚未大面积推广。

综上所述,CT模拟引导下的经皮微创螺钉内固定术具有创伤小、恢复时间快、出血少、脱位率低等优点,为成功实施微创技术提供了一种安全性和准确性均较高的方法,值得在临床上推广应用。

作者贡献声明：林有志:数据分析、文章撰写;任璐、鄂正康、王宸:收集数据并制作图表;齐宝军、陈龙飞、赵金廷:设计方案、文章修改