一、研究背景股骨颈骨折是急诊科一种常见的骨骼系统疾病;随着社会老年人口数量的激增,其发生率也不断增高。闭合复位空心螺钉内固定是治疗股骨颈骨折最常用的方式之一,因其创伤小、恢复快,常常成为临床医生的首选。手术采用3枚螺钉按照“平行倒三角”的构型分散置入,具有优异的力学强度和稳定性,得到越来越多骨科医生的公认。有研究证实3枚螺钉平行度越高,分布越分散,其力学强度越高,骨折预后越好。因此,如何提高3枚空心钉置钉的平行度和分散度显得尤为重要。为此,我们团队自主研制了一种新型的股骨颈空心钉置钉导向器,该导向器设计精巧,使用方便。二、研究目的该研究拟从新型置钉导向器的可行性和有效两方面分别设计实验进行研究。通过实验,不仅能从设计原理上解释和证实其可行性,而且能为后期的临床实践提供良好的数据参考和经验指导。此外,通过采用导向器辅助与传统手术方式在体外模型上进行穿刺的随机对照实验,验证导向器的有效性。三、研究内容第一部分新型导向器用于股骨颈骨折空心螺钉内固定的可行性研究随机从影像科数据库检索获取成年男性、女性患者髋部CT数据各30例进行三维重建。对重建好的股骨进行相关解剖数据的测量和分析。通过测量股骨颈前方皮质所在的基准线与股骨颈中轴线的夹角判断两者的几何学关系,从而从新型导向器的设计原理上验证其可行性。此外,通过将股骨颈沿中轴线方向投影,确定置钉安全区域,并分析、汇总样本数据信息。在股骨颈安全区域内规划各导针最佳置入点,并记录其绝对位置和相对位置。对以上数据进行统计学分析,并据此推算出该新型导向器的使用参数。第二部分新型导向器用于股骨颈骨折空心螺钉内固定的有效性研究用3D打印的皮肤覆盖包裹可透视显影的人造股骨,组装成穿刺模型。将40例上述模型随机分成两组:一组为新型导向器辅助组(实验组),另一组为传统透视引导手术组(对照组)。用上述两种方法分别进行空心螺钉导针的置入,并对空心钉导针的植入准确性、术中透视的次数、导针穿刺次数、手术时间等指标进行记录和统计学评价。四、研究结果第一部分新型导向器用于股骨颈骨折空心螺钉内固定可行性研究1.股骨头、颈相关解剖数据:30名女性患者股骨头直径为45.42±2.57mm;正、侧位片股骨颈宽度分别为32.24±2.77mm、27.01±1.85mm;股骨头直径与股骨颈正、侧位片宽度之间存在线性相关关系。30名男性患者股骨头直径为50.20±1.76mm;正、侧位片股骨颈宽度分别为35.36±2.39mm、29.83±1.68mm;股骨头直径与股骨颈正位片宽度之间存在线性相关关系,与侧位片宽度间不存在线性相关关系。2.股骨颈前方基准线与中轴线平行度检测:30名女性患者股骨颈前方基准线上粗隆间嵴两侧任意的P、Q两点所确定的直线PQ与股骨颈中轴线的最大夹角中位数为6.31°([IQR]=3.89°-8.92°),95%置信区间为(5.38,8.08)°。30名男性患者股骨颈前方基准线上粗隆间嵴两侧任意的P、Q两点所确定的直线PQ与股骨颈中轴线的最大夹角中位数为7.59°([IQR]=6.00°-12.81°),95%置信区间为(7.52,10.38)°。3.股骨颈安全区域分析:30名女性患者和30名男性患者样本中的股骨颈安全区域形态大致相似,为前方平坦的近似椭圆型。4.最佳置钉位置:30名女性患者1、2、3枚螺钉的位置距上界分别为28.72±2.76mm(89.02%±2.66%)、8.76±1.80mm(27.10%±4.65%)、7.28±1.48 mm(22.58%±3.95%);距前界分别为16.46±3.01mm(60.87%±9.94%)、21.62±2.21mm(79.98%±5.54%)、3.65±0.27cm(13.56%±1.36%)。30名男性患者1、2、3枚螺钉的位置距上界分别为32.57±2.36mm(92.12%±3.00%)、9.24±2.21mm(26.03%±5.62%)、7.65±1.83mm(21.77%±5.51%);距前界分别为18.19±4.00mm(60.90%±12.70%)、24.32±2.63mm(81.47%±6.75%)、3.59±0.48mm(12.04%±1.63%)。第二部分新型导向器用于股骨颈骨折空心螺钉内固定的有效性研究两组实验中导针均未穿出股骨颈皮质。导向器手术组置钉较传统手术组更加准确:平行度分值无明显差异,19.7±2.8分vs 20.3±2.5(P=0.583),但三枚导针在股骨颈截面覆盖面积更大,72.9±11.7 mm~2 vs 55.3±9.6 mm~2(P<0.0005)。此外,导向器手术组较传统手术组透视的次数少,14.5±2.5次vs 24.0±5.5次(P<0.0005);且导向器组的导针穿刺次数比传统手术组少,5.2±1.5次vs 8.2±3.0次(P<0.0005)。此外实验显示:导向器手术手术时间与传统手术组无明显差异25.4±4.0 min vs 22.9±4.4 min(P=0.068)。五、研究结论1.新型导向器的可行性验证研究发现:股骨颈置钉安全区域为一个前方平坦的近似椭圆型,股骨颈前方骨皮质与股骨颈中轴线基本平行,新型导向器的设计符合了股骨颈的解剖学特点。研究还通过数据测量提供了股骨颈置钉时,三枚空心螺钉的位置参考值。同时,根据数据换算得出了使用该新型导向器时各调节参数的参考值。2.体外模型穿刺实验证实:该导向器用于股骨颈置钉,可以减少术中透视次数、导针穿刺次数,提高置钉的准确性,同时,该使用该导向器不增加手术时间。