骨盆CT三维重建指导髂骨钉置入

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0045

摘要/Abstract

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文题释义：

骨盆CT三维重建：对患者骨盆进行CT扫描然后经过后处理，按比例生成骨盆图像，可以进行三维测量，也可以进行各个层面的切割测量，文章就是在划定的髂骨路径层面进行测量得出数据，指导髂骨钉的置入。

髂骨钉：自椎弓根钉发展而来，针对髂骨专门设计的置入髂骨内螺钉，达到固定腰骶部稳定的目的；髂骨钉置入的路径没有统一的置入点，路径，长度，直径等，在术前对骨盆髂骨钉钉路径进行测量指导手术治疗非常必要。

摘要

背景：目前行髂骨钉置入没有统一路径标准，因人体个体差异性较大，在置入前行骨盆CT三维重建，可测量出所置入髂骨钉的直径、深度、角度等，最大程度保证置入的准确性。

目的：通过骨盆的CT三维重建测量髂骨钉置入路径的相关数据，指导髂骨钉置入，使修复手术更为精确。

方法：选择2013年1月至2016年12月在山东省立第三医院接受骨盆病变、骨折治疗的患者50例。对患者进行骨盆CT扫描三维重建，将A点(S₁骶后孔上缘连线与髂后上棘交点)位置作为髂骨钉置入点，在此点上分别测量3条路径：①髂前上棘路径标记为AD路径；②髂前下棘路径标记为AC路径；③坐骨大切迹上方至髋臼顶部路径标记为AB。在此3条路径平面上对髂骨做切面，分别在每个切面上设计髂骨钉所穿入的通道，测量出髂骨螺钉通道的直径、长度以及置入角度，根据测得的数据，选定合适的髂骨钉。

结果与结论：①同一置入路径的男性、女性髂骨钉通道长度比较，差异无显著性意义(P > 0.05)。经配对 t 检验，AB路径与AC路径，AC路径与AD路径的髂骨钉通道长度、直径比较，差异均有显著性意义(P < 0.05)；②同一置入路径男性、女性的尾向偏角比较，差异无显著性意义(P > 0.05)。经配对t检验，男性、女性患者通过不同路径的尾向偏角比较，差异有显著性意义(P < 0.05)；男性、女性患者通过不同路径的外倾角比较，差异亦有显著性意义(P < 0.05)；③结果提示，骨盆CT三维重建可以测得可置入髂骨钉的长度、直径及角度，从而指导手术治疗。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0002-0418-1289(李春光)

关键词: 髂骨钉, 骨盆固定, 临床解剖, 骨科植入物

Abstract:

BACKGROUND: Iliac screw implantation has no unified standard. Because of the large individual differences, preoperative pelvic three-dimensional (3D) CT reconstruction can measure the diameter, depth and angle of the screws, which increases the placement accuracy.

OBJECTIVE: To measure the screw placement-related data by pelvic 3D CT reconstruction, so as to guide the screw placement and improve its accuracy.

METHODS: Fifty patients with pelvic lesions or fractures admitted in Shandong Provincial Third Hospital from January 2013 to December 2016 were selected, and the pelvis was scanned with CT and then was reconstructed. The point A (the intersection of S₁ posterior sacral posterior wall and posterior superior iliac spine) was as the screw placement point, and three paths were measured on the point: posterior superior iliac spine path (AD path); anterior inferior iliac spine path (AC path); top of greater sciatic notch to the acetabular roof (AB path). On the plane of these three pathes, the section was made on the iliac bone, respectively; in each section, the channel for iliac nail was designed.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) In the same path, there was no significant difference in the path length of the screw between male and female patients (P > 0.05). Paired t test showed that the diameter and length depth and angle of the screws were significantly different between AD and AC paths, AC and AD (P < 0.05). (2) There was no significant difference in the inclination angle of the spiral channel between male and female patients (P > 0.05). The inclination angle of the spiral channel and lateral angle at different paths showed significant difference between male and female patients (P < 0.05). (3) To conclude, 3D reconstruction of pelvis CT can be used to measure the length, diameter and angle of the iliac screw, and to guide the surgical treatment.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Bone Nails, Pelvis, Internal Fixators, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李春光，田宁，李丕宝，石恩东，崔海银，阴祖栋，程林. 骨盆CT三维重建指导髂骨钉置入[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(3): 444-449.

Li Chun-guang, Tian Ning, Li Pi-bao, Shi En-dong, Cui Hai-yin, Yin Zu-dong, Cheng Lin . Three-dimensional reconstruction of pelvic CT in guiding iliac nail implantation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(3): 444-449.

图/表（结果） 3

参考文献

引言

材料方法

1.1 设计 三维重建测量试验。

1.2 时间及地点 于2013年1月至2016年12月在山东省立第三医院原山东省交通医院CT室完成。

1.3 材料 文中所使用的髂骨螺钉内固定系统由厦门大博颖精医疗器械有限公司提供，该系统内植物由螺钉、预弯钛棒和螺塞组成，通过系统辅助工具，细螺纹设计，提高螺钉强度和拧入速度，其材质为钛合金，其具有较好的耐腐蚀性及较高的强度，该内固定系统具有较好的组织相容性，在人体不会被腐蚀且不会产生毒副反应，比如致癌性、致畸等，较高的强度使置入椎体内的螺钉不容易疲劳断裂。

1.4 对象 选择2013年1月至2016年12月在山东省立第三医院接受腰椎盆骨固定的患者50例，在就诊时询问患者的具体资料信息，包括姓名、年龄、文化背景、事故造成的原因及以往疾病史、有无做过手术等等。其中男25例，女25例；年龄22-60岁，平均(41.2±10.3)岁。

纳入标准：均为经过CT三维重建的腰椎骨盆骨折患者，在受伤之前均为发育正常的骨盆。

排除标准：骨盆内肿瘤、陈旧性骨折和骨盆畸形等异常情况。

1.5 方法

1.5.1 腰椎骨盆的CT扫描和三维重建临床患者进行手术前对其进行CT断面的扫描，使用256排飞利浦螺旋CT，50例研究对象均采用此台CT进行扫描，每层之间的距离为5 mm，每层的厚度为5 mm。对每例患者进行腰椎骨盆扫描后再进行三维重建，可得到每例患者的三维图像，对腰椎骨盆的三维图像进行切割和旋转的处理，工作站的作用较为广泛，测量数据较精确，精确度可达到0.1 mm，可测量两骨切入点位置的距离，还可以测量任意2条线的垂直距离^[5]。

1.5.2 腰椎盆骨固定的基本方法腰椎骨盆的固定基本分为2个步骤，即为髂骨钉置入点的选取和髂骨钉钉道的设计。S₁骶后孔上缘连线与髂后上棘交点，在此位置作为髂骨钉置入点(A点)，此处最贴近应力支点的腹侧，可使骶骨后方的长节段更易得到固定，强度较好，可作为髂骨钉或棒的最佳置入点。髂骨钉或棒固定在腰椎骨盆上的最佳位置为S₁骶后孔与髂后上棘交点为置入点^[6]。从而能够较准确的测量A点到S₁骶后孔上缘的垂直方向的距离，把该点作为解剖学定位分析研究的位置^[7]。

把A点位置作为髂骨钉置入点，在此点上分别测量3条路径：①髂前上棘路径标记为AD路径(图1)；②髂前下棘路径标记为AC路径(图2)；③坐骨大切迹上方至髋臼顶部路径标记为AB路径(图3)。可在此3条路径平面上对髂骨做切面。分别在每个切面上设计髂骨钉所穿入的通道，测量出髂骨螺钉的直径和长度，目前临床上所采用的髂骨螺钉的直径一般为7 mm和6.5 mm，假设直径可设计为7 mm，在腰椎骨盆固定中，所规定髂骨钉的轴线与皮质之间的距离≥ 3.5 mm^[8]。针对这些情况，研究和分析通过不同路径测量的相关参数，评定置钉安全性。

1.5.3 测量的指标在对腰椎骨盆进行手术固定前，对CT三维重建3条路径的长度、内外板之间的宽度等数据进行精确测量，这些测量的数据是否精确对手术的成败具有很大的影响，关系到患者手术安全、术后康复、生活质量能否改善等的问题。在腰椎骨盆固定的手术中，主要是对髂骨的宽度、所置入的髂骨钉长度测量、尾向偏角和外倾角进行测量^[9]。

对髂骨宽度(髂骨钉直径)的测量：对以上所分3条路径的切面上，起始位置在置入点附近，使用已经准备好的透明直尺及角尺在确定位置设计一个矩形区域，该矩形区域可为髂骨钉的通道直径，经过CT的测量，髂骨钉的通道是把钉道长度及直径达到最大化，规定髂骨的内外板宽度不得小于7 mm，长度测量到内外板厚度为7 mm为止。AB路径是经过坐骨大切迹至髋臼顶部，AB路径具有一个狭窄区，其位置是位于坐骨大切迹的上方，髂骨钉可由此狭窄区通道穿入，方向是从后往前进行穿入，在此位置进行穿入更加容易进行，使手术过程更加顺利，该处还具有一个好处，该处的髂骨具有一定的厚度，不会因为较大髂骨钉的穿入而影响正常的结构；对于AC路径是经过髂前下棘，此路径髓腔的形状并不规则，是呈现“S”形的改变，对此通道需要更好的精确性，应该找到较为准确的外倾角，首先对能通过所选最大的髂骨钉直径的外倾角进行测量，通过准确的外倾角置入全部长度的髂骨钉，可对以上所提出直径为7 mm的髂骨钉的置入具有安全可靠性；AD路径是通过髂前上棘通道进行切入，AD路径的髓腔的形状亦为“S”形，AD路径的通道的变形度更重于AC路径的变形度，具有较长的行程，对于使用7 mm的髂骨钉较难经过远端穿到髂前上棘的位置，针对此种情况的发生，此路径髂骨钉的终点位置要具有一定的厚度，内外板宽度不得<7 mm，这样才能保证髂骨钉的穿入及固定安全，可从髂骨钉置入点至髂骨内外板宽度至少7 mm位置作为髂骨钉的安全长度，应设计比较合适的矩形髂骨钉通道，测量其矩形的宽度^[10]。

对髂骨钉长度的测量：首先可知此研究分为3条路径，即为坐骨切迹、髂前下棘、髂前上棘的路径，可测量在不同外倾角下3条路径中所选择的A点位置，此点距髂骨前方皮质的最长的距离，但髂骨宽度不能< 7 mm，如路径中有髂骨内外板宽度< 7 mm，则只测到髂骨内外板宽度为 7 mm处为髂骨钉进针长度。

尾向偏角测量：对钉道轴线在横断面上的投影与矢状面的夹角进行测量。

外倾角测量：对髂骨钉所经过通道的轴线在矢状面上的投影与横断面所成的夹角进行测量。

收集以上所测量的数据，对这些数据进行统计学的分析，指导手术中置入点的选择定位，髂骨钉进针的路径、直径及长度，保证手术顺利安全。

在测量的过程中难免会出现一些误差，这些误差会出现在小组内或者小组间，为了避免一些不必要的误差带来影响手术效果的问题，这些数据由3人进行测量，3位研究者均测量2次数据，对不同研究者所测量的数据取平均值，最终得到所需要的结果^[11]。对于此次测量上，对参与CT重建工作者的要求是具有资历的影像医师，由CT医师协助共同完成此项研究。

1.6 主要观察指标 从AB，AC，AD路径测量髂骨钉置入路径的长度、角度。

1.7 统计学分析 数据处理采用SPSS 19.0统计学软件进行统计分析。所有计数资料采用百分比的形式表示，所有符合正态分布的剂量资料均以x(_)±s的形式表示，组间率的比较采用χ²检验。相同性别之间的比较多采用配对设计t 检验。以P < 0.05为差异有显著性意义。对于不同性别参数之间的比较多采用完全随机设计t 检验，以P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

骨盆的组成包括左右髋骨、骶骨、尾骨及其连接韧带。界线是环行线，由骶骨岬、两侧弓状线、耻骨梳、耻骨结节和耻骨联合上缘构成。由这条界线划分为大骨盆和小骨盆，又名为假骨盆和真骨盆。耻骨联合下缘两侧耻骨下支所形成的夹角叫耻骨角，女性耻骨角的角度较大，为90°-100°；男性耻骨角的角度相对小一些，为70°-75°。人体在站立体位时，骨盆上口的平面向前下倾斜，女性骨盆的倾斜度稍大于男性骨盆。女性骨盆上下口是胎儿分娩出的产道，所以男女骨盆有着显著的差异^[12]。腰骶盆连接区域因为承重与力学的载荷分布有着特殊的解剖结构，如腰椎前凸骶骨有倾斜角度、且L₅椎体前方高后侧低呈楔形有向前滑脱的倾向，骶骨扁宽承载腰椎且与两侧的髂骨通过韧带连成微动的关节，骶骨骨质疏松对螺纹钉把持力不足、前后均有椎孔有神经通过，置入螺钉容易伤及神经根，而且骨盆骨折容易伤及后环的骶骨等。

腰椎骨盆的这些特点均可导致腰椎骨盆的易破坏性，因此无论是肿瘤、创伤或炎症如结核等可破坏这种结构，在病灶切除或骨折移位的修复重建过程就是恢复力学载荷的解剖支撑结构，因此这一连接区域的特殊结构决定了腰椎骨盆固定问题是比较棘手的问题。针对这些问题临床上采用髂骨钉对腰椎骨盆实行内固定，以取得良好的治疗效果^[13-19]。

本文作者选择2013年1月至2016年12月在本院接受腰椎骨盆固定的56例患者作为研究对象。并搜集研究对象的一些基本临床资料，以能找到最理想的髂骨钉固定腰椎骨盆的方法，对于髂骨钉使用的安全性与有效性进行观察研究。

本研究发现，在腰椎骨盆固定中髂骨钉的置入点、置入方向、长度、直径等选择上要有一定的要求，骨盆固定髂骨钉的置入点一般为第一骶骨双侧骶后孔上缘连线与髂后上棘交点，在髂后上棘的稍上方，在这个位置进行手术的好处是能够增加骶骨后区的固定节段长度，增加固定强度，减少髂骨钉松动的发生率等优点。在此位置上行髂骨钉的置入手术，有3处不同方向即为坐骨大切迹至髋臼顶部、髂前下棘与髂前上棘的方向。置入点到髂前上棘路径的髂骨钉长度要求：男性可定为75 mm，女性可定位60 mm，此路径距离坐骨大切迹弧顶的垂直距离为45 mm，距离髂后下棘的垂直距离为55 mm；置入点到髂前下棘路径的髂骨钉长度要求：男性可定为135 mm，女性可定为127 mm，此路径距离坐骨大切迹弧顶的垂直距离为25 mm，距离髂后下棘的垂直距离为45 mm；置入点自坐骨大切迹的上方至髋臼顶部路径的髂骨钉长度要求，男性可定为125 mm，女性可定为115 mm，此路径距离坐骨大切迹弧顶的垂直距离为15 mm，距离髂后下棘的垂直距离为35 mm。本文测量的结果显示，男性患者的一般范围：AC路径钉长度(124.5±30.22) mm，AB路径钉长度(113.5±28.02) mm，AD路径钉的长度(71.5±11.89) mm；女性患者的一般范围：AC路径钉长度(117.5±28.22) mm，AB路径钉长度(102.5± 25.11) mm，AD路径钉的长度(69.5±17.63) mm，差异有显著性意义(P < 0.05)；外倾角一般范围：男性(25.3±6.2)°，女性(25.4±6.3)°，差异无显著性意义(P > 0.05)。在行髂骨钉固定腰椎骨盆手术时，置入点一般在第一骶骨双侧骶后孔上缘连线与髂后上棘交点上，坐骨大切迹上方至髋臼顶部路径内外板厚度大，路径相对比较直，选择此种手术方法行腰椎骨盆固定是较为理想的路径。手术风险降低，手术操作复杂程度降低，术后并发症发生率降低，明显减少患者的痛苦及手术费用，在治疗腰椎骨盆固定中起着较大的作用，应广泛运用在临床研究及治疗中。

髂骨钉置入存在以下特点：首先髂骨钉的置入点避开了骨性的突起，髂后上棘和内下方骶骨骨性突起对置入点进行保护，不会导致手术后钉尾的突出。其次髂骨钉的置入点的下移，在髂后上棘的上方、髂后上棘的偏上方和位于S₁后孔上缘的水平上。再就是髂骨钉的置入点周围含有丰厚的皮质，这使不同的螺钉尾端更加结实的锚定骨床，增加其牢固性。使用该方法优点就是对腰椎骨盆进行固定，使骶骨后方的力臂增强，同时减少了髂骨钉集中的应力，降低髂骨钉发生断裂的概率。同时髂骨钉的切入点选在髂后上棘的远端腹侧，安置的连接钉棒位于骶髂关节的后方，对其位置的安放比较的隐蔽和安全，整个过程的操作较方便易行，要求的器材无需其他的连接器，节约了内置物的占用空间，很少出现软组织的剥离，减少了手术的创伤面积，可加强生物力学的稳定性，髂骨钉可增加腰椎骨盆的牢固性^[21-24]。

在对腰椎骨盆的固定中，使用CT三维重建技术，可以从重建的图片上发现：本研究把坐骨大切迹上方、髂骨钉的入切点和髋臼上缘定位同一水平线上，这样的定位的好处是髂骨钉在置入体内时可避免对髋臼造成损伤，减少了并发症的发生^[25-29]。同时使用髂骨钉对腰椎骨盆的固定可在很大程度上减轻了患者的痛苦，缩减了患者的手术时间，降低复发率，减轻了患者家庭的经济负担，提高患者的生活质量^[30-33]。

综上所述，髂骨钉在腰椎骨盆的固定中，治疗效果良好，恢复速度较快。虽然在手术中具有较大的风险，如果在手术中，手术医生具有较扎实的临床经验，选择进针的角度非常准确，就不会使髂骨钉误穿到盆腔造成损伤，不会存在太大的风险。总而言之，要对人体腰椎骨盆的解剖结构给予较仔细的研究和分析，以能使髂骨钉在腰椎骨盆的固定中起到更好的作用。

当然，本研究只是就临床创伤患者骨盆CT为研究对象，并且样本数量较小，研究数据结果有待于标本测量数据或增加样本数量来进一步证实。

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