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脊柱一骨盆重建技术在脊柱外科应用广泛。随着Galveston系统的问世,髂骨固定给骶骨肿瘤切除后重建、脊柱畸形矫正、腰5/骶1重度椎体滑脱的复位、腰骶部复杂骨折脱位复位固定的治疗提供了新思路和理念。由于腰骶部剪切力大、骶骨螺钉不够坚强的生物力学环境使联合髂骨固定成为一种实用性选择。髂骨钉固定与传统GalVeston系统的连接棒固定相比,因其操作简易,固定牢靠,成为近年进行脊柱一骨盆间稳定重建的优先选择。
目前,在腰一髂固定中选择自髂后上棘至髂前下棘连线作为髂骨钉进钉通道已成为共识。在临床实践中,学者们期望采用过髂前下棘皮质骨的髂骨全长钉进行髂骨固定。这样虽然可能获得良好的固定效果,但也存在较高的螺钉穿透髂骨内外板、髋臼等并发症发生率。也有学者希望选用仅过坐骨切迹水平的髂骨短钉行腰一髂固定。髂骨钉两种不同长度的争议,是因为目前对髂骨钉进钉通道的形态特征尚不清楚所致。因此,我们对60例国人髂骨钉通道进行了影像解剖学研究,结果发现在髂后上棘至髂前下棘髂骨钉通道中存在两个富含皮质骨的狭窄。尤其是坐骨切迹上的第二狭窄点骨皮质较为密集且范围大,可能对髂骨钉把持力起到最重要的贡献。在此基础上,利用7具人尸体标本(腰3-髂骨),对髂骨全长钉和短钉的腰-髂稳定重建系统进行了生物力学比较,结果发现髂骨短钉腰一髂重建系统在轴向压缩及旋转生理载荷下可获得与髂骨全长钉同等的生物力学稳定性。
背景:在脊柱一骨盆稳定重建中,选择通过自髂后上棘至髂前下棘的髂骨内外板间螺钉作为髂骨固定点已成为共识。与通过髂前下棘皮质骨的全长髂骨钉相比,髂骨短钉固定可降低螺钉穿透髂骨内外板及髋臼的风险,但是短钉固定的力学可靠性尚存在争议。因此,明确该髂骨通道的解剖形态是解决这些问题的关键。虽然少数学者对白种人和黑种人群进行了髂骨钉道测量的报道,但是直至目前尚无国人髂骨钉道形态学测量的研究。
目的:通过对中国成人髂后上棘至髂前下棘髂骨锚定通道的影像学测量与分析,研究置入髂骨钉的可行性与安全性,为研制适合国人的髂骨钉提供参考数据。
方法:应用多层螺旋CT,对60例中国成人进行髂骨三维重建,在斜侧位图像中测量双侧髂后上棘至髂前下棘连线全长度,及其与坐骨切迹上顶点的距离,以及髂后上棘至第二狭窄点的长度和髂后上嵴咬除深度;在沿该线截面图像中测量双侧钉道通路中髂骨两个狭窄点松质骨与皮质骨厚度等影像学参数。
结果:由样本推测总体的95﹪置信区间为髂后上棘至髂前下棘全长为140.6±1.1mm,髂后上棘咬除深度男性16.9±0.62mm、女性15.9±0.76 mm,过第二狭窄点长度男性67.1±0.62mm、女性70.1±1.4 mm,坐骨切迹上顶点到髂后上棘一髂前下棘连线距离18.3±0.8 mm,第一狭窄点松质骨厚度男性11.0±0.7mm、女性9.0±0.84mm,皮、松质骨全厚度男性17.3±0.64 mm、女性15.7±0.74mm,第二狭窄点松质骨厚度男性11.8±0.74mm、女性8.1±0.74 mm,皮、松质骨全厚度男性22.7±0.25 mm、女性19.1±0.78mm。根据统计结果发现各参数变异度较大,且除髂后上棘至髂前下棘全长及坐骨切迹到该通道高度外,其余各参数男女间差异均有统计学意义。
结论:在中国成人髂骨由髂后上棘至髂前下棘存在一个全长为140.6±1.1mm、最大直径男性11.8±0.74mm、女性8.1±0.74mm的直线骨性钉道通路,且该钉道通路中存在两个狭窄点,可对髂骨钉起锚定作用,通过两个狭窄点的髂骨钉的最短长度为男性67.1±0.62mm、女性70.1±1.4mm,可满足髂骨钉锚定强度的需要和进钉安全性。
研究二:髂骨钉在腰.髂重建中的生物力学研究
背景:髂骨钉固定已取代Galveston系统即传统的L-棒固定髂骨技术。为降低自髂后上棘至髂前下棘髂骨全长钉穿透髂骨内外骨板和髋臼的风险,有学者尝试了利用该通道的髂骨短钉固定。但是在短钉固定长度和力学稳定性方面尚存争议。前期研究中,我们对该髂骨通道进行了影像学研究发现,在髂后上棘一髂前下棘通路中存在两个明显的狭窄点。尤其位于坐骨切迹水平的第二狭窄点,皮质厚、密集、范围广,松质骨含量少,可能成为髂骨钉固定的最坚强区域。因此我们推测,仅通过第二狭窄点的髂骨短钉可能获得良好的固定效果。
目的:通过生物力学实验,比较髂骨钉置入深度对腰一髂稳定重建结构的力学影响,以明确仅过第二狭窄点髂骨短钉固定的力学可靠性。
方法:成年防腐尸体标本(腰3-骨盆)7具用于实验。其中男性4具,女性3具,年龄31~69岁,平均53.6岁。实验前将标本室温下解冻,细致剥离并切除腰一骨盆附着肌肉,保留骨、韧带和各关节结构的完整。使用脊柱后路钉.棒系统行L4-S1椎弓根钉固定,并将这一状态定义为骶髂关节完整状态。完整状态测试后,行骶骨全部切除并联合髂骨钉固定行L4-L5-骨盆的稳定重建。根据髂骨钉置入长度顺序分组:(1)短钉组, (2)长钉组。其中短钉长度定义为过坐骨切迹水平2mm,长钉长度定义为穿透髂前下棘前方皮质2mm。在858型MTS材料试验机上依次对标本行轴向压缩和轴向旋转载荷的稳定测试,最大载荷量分别为800 N和7 Nm。之后行两种髂骨钉轴向拔出的破坏测试。记录长短钉两种结构轴向压缩和轴向旋转载荷时的刚度值以及最大拔出力,并加以比较。
结果:髂骨短钉的平均置入长度为70±2mm,髂骨长钉的平均长度为138±4mm。在轴向压缩测试中,髂骨短钉和长钉系统固定分别恢复完整脊柱-骨翁间初始刚度的53.3﹪±13.6﹪和57.60±16.2﹪,两种重建组间的腰.髂刚度无显著差异(P>0.05);在轴向旋转测试中,髂骨短钉和长钉系统固定分别恢复完整脊柱.骨盆间初始刚度的55.1﹪±11.9﹪和62.5±9.2﹪,两种重建组间的腰-髂刚度无显著差异(P>0.05);但是长短钉两组在轴向压缩及旋转刚度上均显著低于完整状态组(P<0.05)。髂骨长钉的最大拔出力是髂骨短钉的3倍,且差异具有显著性(P<0.05)。
结论:
(1)在生理载荷下,使用髂骨短钉的脊柱-骨盆重建系统可获得与髂骨长钉同等的力学稳定性;髂骨短钉的置入深度约为长钉的一半,可降低贯穿髂骨全长置入的风险。但是,髂骨长钉较短钉更具轴向把持力,对于骨质疏松症患者应尽可能采用长钉固定。
(2)无论髂骨长钉还是髂骨短钉脊柱-骨盆重建装置均难以恢复完整脊柱-骨盆间的初始稳定性。