研究背景髋臼骨折多为高能量伤,常引起髋关节功能障碍,其治疗的关键是解剖复位及坚强的内固定。切开复位钢板内固定治疗髋臼前后柱骨折取得了较好的效果,但由于髋臼所处解剖位置较深,毗邻解剖关系复杂,传统手术方法切口长,暴露广泛,出血量多,术后并发症较多如：医源性坐骨神经损伤、严重的异位骨化、股骨头坏死等,极大的影响对患者的关节功能恢复。1988年,Reinert[6]报道松质骨螺钉固定髋臼前后柱的骨折,具有损伤小、促进骨折复位愈合等优点。之后螺钉固定髋臼骨折得到越来越广泛的应用。还有学者实验证实拉力螺钉固定比钢板固定具有相似的生物力效应。近十多年来,经皮拉力螺钉固定骨盆髋臼骨折,越来越得到了学者的重视,视为髋臼骨折治疗的新发展,新方向：经皮逆行或顺行拉力螺钉固定髋臼前后柱骨折、经皮拉力螺钉固定骶髂关节骨折脱位、经皮拉力螺钉固定髂骨的月牙形骨折等。经皮拉力螺钉固定骨盆骨折手术兼备微创、出血少、费用低廉等优势,但手术风险明显却加大了；有文献报道过出一些病例,如螺钉损伤盆腔大血管致死,损伤神经致功能障碍、盆腔脏器损伤,也有螺钉固定位置不佳、固定不牢、断钉等。同样该技术的应用也受到许多技术上的约束,例如确定精准的进针点、进针方向如何参照、如何选择螺钉的直径等。国内外学者在尸体解剖学研究中,材料及技术方法等方面存在许多不足,其研究结果现难以准确的应用于临床。计算机辅助影像导航骨科手术(computer assisted orthopaedic surgery, CAOS;image-navigationald navigation surgery, IGNS)被认为最有可能在未来骨科手术领域上实现更加微创,更加智能的术式。髋臼和骨盆骨折的影像导航手术是目前CAOS临床应用研究的热点,它针对髋臼和骨盆骨折进行闭合或有限切开复位后,在导航手术系统引导下对无移位或轻微移位的骨折进行经皮或小切口中空螺钉内固定,可以降低传统切开手术中切口暴露范围大、血管神经副损伤、术后感染、异位骨化等并发症发生的风险,此技术现已被很多骨科医师应用。但是,CAOS高额的器材成本是其在国内大部分医院不能普及的重要因素。数字骨科学的诞生为骨科的应用基础的研究提供了全新的方法。医学影像设备扫描精度的提高以及三维图像软件计算方法的升级,使骨盆髋臼等的三维重建模型在复杂的人体结构中的应用成为现实。陈凯宁等,利用Mimics对骨盆CT原始数据的重建,在3D模型上对髋臼前、后柱进行经皮拉力螺钉的模拟,精确的测量了导针进针点,螺钉的最大直径和最大长度,并指出髋臼前、后柱可置入螺钉的最大直径不能仅仅靠截骨面的最小直径或最小截骨面的圆盘直径来确定；张大保等对大量骨盆三维重建模型和尸体标本进行观察,发现髂前上棘和髂后上棘的骨性突出点与坐骨结节上的某一点可构成等边三角形,通过实验提出沿髂前上棘和髂后上棘骨性突出点连线的中垂线可作为髋臼后柱骨折经皮逆行拉力螺钉固定导向装置的研究方向。本研究对张大保师兄研究的先进性进行拓展,对不足进行改进,做了进一步研究。通过mimics软件对66例半骨盆进行解剖参数测量并进行虚拟植钉试验,据此设计出髋臼后柱逆行拉力螺钉进钉导向装置,并通过骨盆标本进一步验证了该导向装置辅助置钉的安全性与准确性。研究目的1、运用数字化模型,对髋臼后柱逆行拉力螺钉置钉解剖学参数进行测量,为临床上为髋臼后柱经皮逆行拉力螺钉置钉导向装置的设计提供应用解剖学基础：2、设计并研制出髋臼后柱逆行螺钉置钉导向装置,并在Mimics软件,骨盆标本,尸体标本上试验,以验证利用该导向装置辅助后柱螺钉置入的准确性及可行性；3、试图解决髋臼后柱经皮逆行螺钉置钉困难、手术风险大等难题,为髋臼骨折的微创治疗提供新的手术方法。材料与方法一、数据获取及三维重建模型的构建随机选取2009年11月至2011年11月在我院行完整骨盆螺旋CT (GE MediCal systems/lightsDeed16型)扫描的成年人数据,男15例,女18例；年龄15～77岁,平均(45.6±18.5)岁,均无骨质病变和解剖异常。扫描条件：电压120kV,层厚1.25mm,512×512矩阵。以Dicom格式导入Mimics10.01(Materialise公司,比利时)软件,提取双侧骨盆信息区,进行三维重建。二、Mimics模拟植钉及参数的测量在Mimics10.01软件上分别重建出双侧骨盆三维模型,以坐骨结节中心(O),髂前上棘(A)与髂后上棘骨性突出点(B)连线中点(I)连线OI为中轴线置入虚拟圆柱体。测量髂前上棘骨性突出点(A)与髂后上棘骨性突出点(B)连线AB距离；圆柱体在髂窝处低位的穿出点(i)到点O的距离即逆行拉力螺钉长度,记录圆柱体不进入关节的最大直径即最大螺钉直径(d)。三、解剖参数测量结果及导航模板三维模型的设计成形66例半骨盆全部虚拟植钉成功(无进入关节腔),采用SPSS17.0软件进行数据处理,各组数据用x±s表示,两独立计量资料进行两独立样本t检验,检验标准P<0.05为差异有显著性。根据测量出的解剖学参数及Mimics模拟植钉试验,制作出导向装置模型并生产出成品。四、骨盆模拟置钉试验取18具成人(男9例、女9例)单侧髂骨标本,将导向装置固定于髂骨固定点,助手扶持导向装置以保持其稳定性。经导向装置尾端套筒将克氏针针头顶住坐骨结节中心,电钻打入克氏针并使其穿出髂骨皮质,观察克氏针首次穿出点位置。结果判定方法：导针的首次穿出针点位置有以下3种可能：1、位于髂窝内；2、穿出髂骨外板侧,且位于坐骨大切记水平上方；3、穿出点低于坐骨大切记水平,包括进入髋臼,刺破四方区等情况。将出针点位于髂窝内认为导向装置准确定位；位于髂骨外板侧,且位于坐骨大切记水平上方为良好定位；穿出点低于坐骨大切记水平、进入关节或者刺破四方区则认定为失败。五、Mimics模拟植钉验证导向装置-髂骨固定点植钉的安全性髂前上棘与髂后上棘为骨性的突出曲面,实际操作中克氏针难以准确固定其骨性突出点,因此不可避免存在一定的误差。故通过Mimics软件对实际操作中产生的定点误差来验证导向装置-髂骨固定点位置对螺钉植入的影响。六、骨盆标本模拟植钉验证导向装置-坐骨结节进针点植钉的安全性坐骨结节的范围较髂前上棘与髂后上棘范围大,其进针点在经皮固定的过程中更难以准确的定位,因此我们在骨盆标本中对坐骨结节中心周围4个入针点克氏针植入情况进行了检测。用现有18例半骨盆进行试验,检测此四点的植入情况。七、人体标本模拟植钉验证导向装置的可行性Mimics模拟植钉与骨盆标本植钉实验取得了较理想的结果,但是实际手术中骨盆有软组织遮挡,可能会对导向装置的使用带来一定的困难,因此我们又对两例成人尸体标本进行了克氏针植入试验。结果一、后柱逆行拉力螺钉植入参数男性(M)AB的平均距离为(156.26±7.28)mm,女性(F)AB平均距离(151.38±8.11)mm;MOi的平均距离为(139.53±7.56)mm,FOi的平均距离为(125.15±11.17)mm；Md平均值为(12.19±1.97)mm,Fd平均值为(10.19±2.14)mm。其中男、女性间在AB的距离、置入圆柱体的长度与直径方面差异均有统计学意义(t值分别为2.574、5.992,3.923,P值分别为0.003、0.000、0.000)。二、18例骨盆模拟置钉试验结果在18例人体骨盆标本试验中,克氏针首次穿出点准确定位为15例(83.33%)；良好定位为3例(16.7%)；失败0例。男、女可置入螺钉长度分别为(131.53±5.36) mm、(118.15±9.03)mm,且性别之间的差异有统计学意义(P<0.05)。三、Mimics模拟植钉验证导向装置-髂骨固定点植钉结果男15例半骨盆中,内侧区域植钉优15例(100%)；外侧区域植钉优3例(20%),良12例(80%)；前方区域植钉优15例(100%),后方区域植钉优15例(100%)。女18例半骨盆中,内侧区域植钉优18例(100%)；外侧区域植钉优1例(5.6%),良8例子(44.4%),差9例(50%)；前方区域植钉优18例(100%),后方区域植钉优5例(27.8%),良4例(22.2%),差9例(50%)四、骨盆标本模拟植钉验证导向装置-坐骨结节进针点植钉结果内侧点,外侧点,前方点中15例优,3例良好,与中心点植入效果一致；后侧点植入中11例优,3例良,4例失败。五、人体标本模拟植钉结果每例骨盆术中只需透视2次,术后X光显示植入后克氏针位置都较理想。结论1、根据髋臼后柱逆行拉力螺钉置钉的解剖学参数得知：髂前上棘,髂后上棘骨性突出点连线中点与坐骨结节中心点连线植入螺钉固定后柱骨折是可行的。2、在导向装置-髂骨固定点验证中,髂前上棘,髂后上棘选择固定点稍偏内侧,中点稍偏髂前上棘侧也有较好的植入结果。在导向装置-坐骨结节进针点的验证中一般不要太偏后侧都有较好的植入效果,再者骨盆较大者植入效果更佳,从而再次验证了导向装置的实用性及安全性。3、该导向装置植钉成功率高,具有个体化应用的特点,该导向装置在辅助螺钉植入中的准确性保障下,可以植入更长的拉力螺钉,给予骨折固定更强的稳定性。