轴位透视法研究髋臼前柱螺钉最大通道及后柱顺行螺钉置入安全区域

发布时间：2017-09-26 19:48

  本文关键词：轴位透视法研究髋臼前柱螺钉最大通道及后柱顺行螺钉置入安全区域

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【摘要】：研究背景髋臼骨折多由高能量暴力导致,主要发生在青壮年。目前我国经济发展迅速,工业建筑及交通事故逐渐增多,髋臼骨折的发病率近几年呈明显上升趋势,成为创伤骨科领域研究的热点之一。同时,髋臼位置较深,解剖复杂,复位固定困难,并发症多,一直是创伤骨科领域的难点之一。临床上,对于髋臼骨折的手术治疗,主要包括切开复位钢板内固定及经皮拉力螺钉固定两种方式。拉力螺钉固定因属于中心性固定,可实现骨折线间的加压,具有明显的生物力学优势,被推荐用于轻微移位或无移位的前柱或后柱骨折的治疗。然而,拉力螺钉的置入技术要求高,风险大,螺钉置入的位置不正确极易侵犯髋关节及骨皮质,破坏周围丰富的神经血管组织。因此,要顺利置入前柱或后柱长螺钉,对前柱及后柱解剖的熟悉十分重要,其中包括最大螺钉通道,进针点及进针方向。进针点及进针方向的正确与否取决于研究中能否找到最大的螺钉通道,因此目前的研究热点集中于寻找最大的前柱及后柱骨性通道,以确定最佳进针点及进针方向,指导临床应用。骨盆标本及三维重建模型均被前人应用于髋臼前柱及后柱解剖结构的研究。对于骨盆标本,前人采用的是垂直截骨法,沿着前柱或后柱的轴线,均匀垂直截骨,最小的骨块截面则被定义为最大螺钉通道。然而,这种方法存在缺陷,一是前柱及后柱并非规则的圆柱体,其轴线很难确定,二是选择不同的轴线会产生不同的最小截面。已有研究者利用三维重建模型的方法证实前柱或后柱的最大螺钉通道比最小的截骨截面还要小,完全否认了利用尸体标本截骨的方法寻找最大螺钉通道的科学性,自此三维重建模型的方法被广泛应用于前柱及后柱最大螺钉通道的研究。目前普遍应用的方法是虚拟置钉法,把较小直径的虚拟螺钉调节至髋臼前柱及后柱的骨性通道内,再缓慢增加螺钉直径,螺钉刚好不突破骨皮质的直径定义为最大的螺钉通道。然而,这种方法仍存在缺陷,一是很难保证螺钉被调整至最大骨性通道所在的轴线上,二是无法保证螺钉每次都被调整至同一位置,因此所找到的螺钉直径并不是髋臼前柱及后柱的最大骨性通道。有必要应用新的方法对最大骨性通道进行研究。另外,在前柱螺钉的临床置入过程中,C臂的应用十分重要。目前,前柱螺钉置入时常用的是骨盆入口位,出口位及闭孔出口位。各个透视位均十分重要,因此术中需反复调整C臂的位置,以使螺钉处于最佳的骨性通道内,明显增加手术时间及X线放射量,有必要对C臂透视角度进行研究,通过其他透视位简化手术流程,减少手术时间及X线放射量。后柱顺行拉力螺钉临床十分常用,正确的进针点及进针方向是保证螺钉成功置入后柱的关键。虽目前有众多的研究报道后柱顺行拉力螺钉的进针点及进针方向,但其并不是螺钉处于最大螺钉通道时的进针点及进针方向,临床指导意义较差。且目前均为进针点的报道,未见安全进针区域的研究。研究目的1.运用一种新的方法---前柱轴位透视法来研究髋臼前柱的最大螺钉直径；2.在骨盆标本及病人上验证前柱轴位片的存在及其在协助置入经皮前柱拉力螺钉的可行性；3.运用后柱轴位透视法研究髋臼后柱顺行拉力螺钉置入的安全区域。第一部分 轴位透视法研究髋臼前柱最大螺钉通道材料与方法数据收集收集2013年2月至2013年12月期间在我院行完整骨盆螺旋CT扫描的成年国人CT原始数据,排除骨折,畸形,骨质病变及解剖异常病例,共收集58例,其中男32例,女26例,年龄18-89岁,平均50.28±13.8岁。所有的骨盆原始数据以DICOM格式保存在个人计算机中。重建三维模型利用Mimics重建出左髋骨的三维模型后以STL格式导出并导入Geomagic Studio中删除内部三角面片,此时可重建出只有外三角面片的髋骨模型。以STL格式导出并重新导入至Mimics中进行虚拟测量。最大螺钉通道分析把三维骸骨模型半透明化并旋转至与前柱轴线横断面垂直的透视角度,此时可发现一边界清晰的透明区域。周围颜色较深的清晰边界代表的是骨皮质,透明区域则代表的是螺钉的通道。在该轴位上缓慢调整三维模型的位置,可改变透明区域的大小与形状。当透明区域视觉上变为可容纳一个最大圆柱形的最大三角形时,在透明区域中心置入一枚3mm虚拟螺钉,慢慢增大其直径,螺钉刚好不突破透明区域边界时的直径定义为前柱螺钉通道的最大直径,记录螺钉的直径。旋转三维模型,确认虚拟螺钉没有侵犯髋臼及突破骨皮质。三个不同的观察者重复该步骤三次,得到三个最大螺钉直径。选取三者中最大的螺钉直径,并计算虚拟螺钉与冠状面,矢状面及横断面的角度。除了可容纳一枚最大螺钉的三角形透明区域,我们发现,该透明区域还可调整为可容纳两枚最大螺钉的长椭圆形。利用上述同样的方法,测量最大螺钉直径的大小。统计分析统计学处理采用SPSS 19.0软件。所有实验数据采用均数±标准差或中数±范围表示。两组单独计量资料的比较采用独立样本t检验,P0.05时认为差异有统计学意义。结果前柱可容纳单枚螺钉的平均最大直径为11.20±1.73(7.80-14.60mm),可容纳两枚螺钉的平均最大直径为8.71±0.91(6.60-10.60mm)。单螺钉与双螺钉的最大直径男女之间具有统计学差异(p0.05)。单螺钉的平均最大直径在所有的受试者中都大于7.3mm。双螺钉的平均最大直径在所有的受试者中都大于6.5mm。双螺钉最大直径中仅有2例小于7.3mm,这两例都是女性,在所有的男性中,双螺钉的平均最大直径均都大于7.3mm。单螺钉与水平面、冠状面和矢状面的角度分别为41.16°±4.59°、18.18°±1.15°和44.33°±4.31°。螺钉与冠状面的角度男女之间具有统计学差异(p0.05)。结论髋臼前柱不仅可容纳一枚直径7.3mm的拉力螺钉,还可容纳两枚直径6.5mm的拉力螺钉。第二部分 前柱轴位片的探索研究材料与方法1.骨盆标本上验证前柱轴位片的存在与协助置钉可行性采用5个正常的髋骨标本。在手术室上,先把骨盆标本固定在手术床上,然后把C臂调整至与前柱轴线共一轴线的位置,找到与轴位透视法类似的代表前柱螺钉通道的透X线区域后,再缓慢调整C臂的位置,至透X线区域变得最大。此透明区域即代表前柱的最大螺钉通道。要验证前柱轴位片能否协助置入前柱螺钉,首先,把导针的一端放在透明区域的中心,以确定进针点。然后调整导针的方向,直至导针在C臂下由线变为一个重叠的点,确定导针的进针方向。最后在该进针点及进针方向下置入导针。导针置入成功后,大体观察骨盆标本,观察导针有没有侵犯髋臼或突破骨皮质。2.病人上研究前柱轴位片数据收集在我院招募中等身材志愿者共6人,其中男3例,女3例,年龄48-52岁,平均50.28±1.8岁(排除骨盆骨折,畸形,骨质病变,解剖异常及肥胖的志愿者)。所有志愿者行完整骨盆螺旋CT扫描。骨盆原始数据以DICOM格式保存在个人计算机中。重建三维模型利用Mimics重建骨盆的三维模型后以STL格式导出并导入Geomagic Studio中删除内部三角面片,此时可重建出只有外三角面片的骨盆模型。以STL格式导出并重新导入至Mimics中进行虚拟测量。前柱轴位片的模拟在mimics中把三维模型半透明化并旋转至与前柱轴线横断面垂直的透视角度,此时可发现一边界清晰的透明区域,该区域代表的是最大螺钉通道。在该轴位上慢慢调整三维模型的位置至可容纳一枚最大虚拟螺钉的类三角形透明区域出现,此图像则为前柱轴位片的模拟图,将有助于我们术中快速辨认前柱轴位片。C臂位置的模拟找到最大透明区域后,在该区域的中心置入一枚3.5mm的虚拟螺钉。重建皮肤的三维模型,此时可得到前柱螺钉与人体的相互关系,测量虚拟螺钉与人体的角度,以指导术中C臂的摆放。病人上获得前柱轴位片病人仰卧在透X线的手术床上,患侧下肢伸直,健侧髋关节屈曲外展。C臂机置于患者尾侧。C形臂先置于骨盆侧位片的位置。根据三维模拟所得的前柱虚拟螺钉与人体的相互关系,先把C形臂向患侧倾斜30°,再向尾侧旋转45°。患者位置及C臂位置确定后,行X线透视,我们可以得到初步前柱轴位片。缓慢调整C臂的位置至最大透X线区域出现,此时所得的X线影像即前柱轴位片。对比病人上得到的前柱轴位片与骨盆标本的前柱轴位片,观察两者差异。对比病人身上得到的前柱轴位片与相对应的前柱轴位片模拟图像,寻找解剖标志,指导临床快速辨认前柱轴位片中代表最大螺钉通道的透X线区域。统计分析统计学处理采用SPSS 19.0软件。所有实验数据采用均数±标准差或中数±范围表示。两组单独计量资料的比较采用独立样本t检验,P≤0.05时认为差异有统计学意义。结果所有的5个骨盆标本都在C臂下得到前柱轴位片,代表前柱通道的透X线区域清晰可见,边界清楚；前柱轴位片可单透视协助置入导针,导针置入后所有标本均未见穿破皮质或关节腔；在所有的6个志愿者身上均成功得到前柱轴位片；病人体位：仰卧,患侧下肢伸直,健侧髋关节屈曲外展。C臂摆放位置：C臂机置于手术床的尾侧。C形臂先置于骨盆侧位片的位置,向患侧倾斜30°,再向尾侧旋转45°;与在骨盆标本得到的轴位片不同,骨盆标本的轴位片解剖结构清晰可见,代表前柱通道的透X线区域清晰可见,边界清楚,而志愿者上得到的前柱轴位片解剖结构模糊,很难辨认相应的解剖结构来最终确认代表前柱通道的透X线区域。前柱轴位片的模拟图像可以帮助我们术中快速辨认志愿者上得到的前柱轴位片的相对应的解剖标志。主要有三个解剖标志,包括坐骨大切迹,真骨盆缘及髋臼。代表前柱通道的透X线区域则位于这三者包围的区域内。结论前柱轴位片是存在并可以术中获得的,其在经皮螺钉的手术操作中具有临床使用价值。要获得前柱轴位片,病人应仰卧在手术床上,患侧下肢伸直,健侧髋关节屈曲外展。C臂机置于手术床的尾侧。C形臂先置于骨盆侧位片的位置,向患侧倾斜30°,再向尾侧旋转45°。要术中快速辨认代表前柱通道的透X线区域,术者应先辨认三个重要的解剖标志,包括坐骨大切迹,真骨盆缘及髋臼。第三部分 轴位透视法研究后柱顺行螺钉的安全区域材料与方法数据收集收集2013年2月至2013年12月期间在我院行完整骨盆螺旋CT扫描的成年国人CT原始数据,排除骨折,畸形,骨质病变及解剖异常病例,共收集58例,其中男32例,女26例,年龄18-89岁,平均50.28±13.8岁。所有的骨盆原始数据以DICOM格式保存在个人计算机中。重建三维模型利用Mimics重建出左髋骨的三维模型后以STL格式导出并导入Geomagic Studio中删除内部三角面片,此时可重建出只有外三角面片的髋骨模型。以STL格式导出并重新导入至Mimics中进行虚拟测量。最大螺钉通道分析把三维髋骨模型半透明化后旋转至与后柱轴线横断面垂直的透视角度,此时可发现一边界清晰的透明区域,该区域则代表的是螺钉的通道。在该轴位上缓慢调整三维模型的位置,可改变透明区域的大小与形状。当透明区域视觉上变为可容纳一个最大圆柱形的三角形时,在透明区域中心置入一枚7mm的虚拟螺钉,慢慢增大其直径,把螺钉刚好不突破透明区域时的直径边界定义为后柱螺钉通道的最大直径,记录螺钉的直径。旋转三维模型,确定虚拟螺钉没有侵犯髋关节及骨皮质。三个不同的观察者重复该步骤三次,可得到三个最大螺钉直径。选取三者中最大的螺钉直径,并计算虚拟螺钉与冠状面,矢状面的角度。安全区域的定义找到最大透明区域后,在Mimics中描绘透明区域的边界。描绘完成后把模型不透明化,在髂窝表面可见一三角形曲线。该三角形曲线与弓状线相交为点A、C,底边两点分别为B、D,弓状线在骶髂关节的止点O为参考点,区域ABDC则定义为后柱拉力螺钉置入的安全区,分别测量OA、 AB、OX、CD的长度及∠OAB和∠OCD。统计分析统计学处理采用SPSS19.0软件。所有实验数据采用均数±标准差或中数±范围表示。两组单独计量资料的比较采用独立样本t检验,当P≤0.05时认为差异有统计学意义。结果髋臼后柱可容纳最大螺钉直径为16.81 mm (14.20-20.40mm),男女之间的具有统计学差异。螺钉与冠、矢状面所成角度分别为15.34±5.81°和9.85±4.27°;螺钉与矢状面所成角度男女之间的具有统计学差异。线段OA、AB、OC、CD、 ＜OAB和∠OCD分别为28.46 mm(13.15-44.97 mm)、45.89 mm (34.21-62.85mm)、36.34 mm(18.68-55.56mm)、53.08 mm (38.72-75.79mm)、37.44°(24.32-54.96°)和55.78°(43.97-79.35°)。该线段长度及角度可协助术中准确找出安全区域ABDC。各个数据,男女之间的具有统计学差异。结论后柱轴位透视法可帮助找到最大后柱螺钉通道及准确找出髋臼后柱顺行拉力螺钉置入的安全区域。该技术可用于髋臼后柱顺行拉力螺钉置入的术前个性化治疗方案的制定,包括螺钉置入的安全区和螺钉方向。
【关键词】：髋臼前柱 经皮螺钉 最大螺钉直径 轴位透视 髋臼骨折 前柱轴位片 骨盆标本 病人 髋臼骨折 后柱 顺行螺钉 安全区域 轴位透视
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R687.3
【目录】：

• 摘要3-11
• ABSTRACT11-25
• 前言25-27
• 第一部分 轴位透视法研究髓臼前柱最大螺钉通道27-40
• 引言27-28
• 材料与方法28-35
• 结果35-36
• 结论36
• 讨论36-38
• 参考文献38-40
• 第二部分 前柱轴位片的探索研究40-58
• 引言40-41
• 材料与方法41-52
• 结果52-53
• 结论53
• 讨论53-56
• 参考文献56-58
• 第三部分 轴位透视法研究后柱顺行螺钉的安全区域58-73
• 引言58-59
• 材料与方法59-66
• 结果66-68
• 结论68
• 讨论68-71
• 参考文献71-73
• 本研究存在的问题及后续需要解决的问题73-74
• 读研期间学术成果74-76
• 致谢76-77

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本文编号：925411