多层螺旋CT导航定位测量复杂性胫骨平台骨折的置钉位置

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.48.014

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

胫骨平台骨折：胫骨平台是机体膝关节最为重要的部位，其承受的负荷相对较大，骨折多为关节内骨折，患者发病后受到的力也相对复杂，如轴向力、侧向力或者不同力的混合。同时，胫骨平台骨折相对复杂，临床表现也不尽相同，并且与膝关节受伤所处的位置，如伸直、外翻、内翻等关系密切。

多层螺旋CT：它融合了计算机技术、图像处理技术、医学物理等学科与医学的交叉融合，其目的是利用各种医学影像数据，采用多平面重组、容积再现等三维图像重建方法，能为医生提供极具真实感和沉浸感的虚拟影像资料，清晰的显示骨折位置，了解不同骨关节之间的相互联系，从而能更加清晰、准确的了解置钉的具体位置。

摘要

背景：目前胫骨平台骨折治疗过程中置钉时缺乏理想的导航定位方法。相关研究显示，多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉导航定位中效果理想，但是尚未得到证实。

目的：探讨多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉导航定位中的应用效果。

方法：选择郑州大学第五附属医院2014年11月至2015年12月收治的80例复杂性胫骨平台骨折患者资料进行研究，均采用空心钉结合髓内钉内固定治疗，随机分为2组，每组40例。X射线组采用X射线置钉导航定位，螺旋CT组采用多层螺旋CT重建影像置钉导航定位。通过比较2组患者的骨折修复效果评估多层螺旋CT重建影像的置钉导航定位作用。

结果与结论：①螺旋CT组骨折部位、骨折粉碎程度、骨折移位情况以及骨缺损程度的满意度评分均显著高于X射线组(P < 0.05)；②螺旋CT组患者采用多层螺旋CT定位导航过程中的手术时间、出血量、术后引流量均显著少于X射线组(P < 0.05)；③螺旋CT组一次螺置钉成功率显著高于X射线组(P < 0.05)；螺旋CT组置钉2次以上者显著少于X射线组(P < 0.05)；④螺旋CT组手术后并发症发生率为8%，显著低于对照组的18%(P < 0.05)；⑤结果提示，多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉中导航效果理想，能确定置钉的准确位置并进行导航，从而准确置入螺钉，提高治愈率，促进复杂性胫骨平台骨折的早期恢复。

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: 0000-0002-0470-705X(徐红卫)

关键词: 骨科植入物, 骨植入物, 复杂性胫骨平台骨折, 手术治疗, 多层螺旋CT重建影像, 导航定位, 治愈率

Abstract:

BACKGROUND: At present, it lacks the ideal pedicle screws navigation method during screw placement for tibial plateau fractures. Related research showed that: multislice spiral CT reconstruction image has desired effect in navigation and positioning of pedicle screws after complex tibial plateau fractures, but has not yet been confirmed.

OBJECTIVE: To study the application effects of multislice spiral CT imaging in navigation and positioning of pedicle screws after complex tibial plateau fractures.

METHODS: Eighty cases of complex tibial plateau fractures were selected from the Fifth Affiliated Hospital of Zhengzhou University from November 2014 to December 2015. All patients were treated with internal fixation with hollow nail and intramedullary nail. All patients were randomly divided into two groups, with 40 in each group. In the X-ray group, X-ray was used for screw navigation. In the spiral CT group, multislice spiral CT was used for screw navigation. The navigation effect of multislice spiral CT was assessed by comparing the repair effects between the two groups.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) In the spiral CT group, fracture site, the degree of comminution, bone fracture displacement, and impairment score were significantly higher than in the X-ray group (P < 0.05). (2) Surgery time, blood loss, and postoperative drainage were significantly less in the spiral CT group than in the X-ray group (P < 0.05). (3) Success rate of pedicle screws at the first time was significantly higher in the spiral CT group than in the X-ray group (P < 0.05). The success rate of pedicle screws at least twice was significantly less in the spiral CT group than in the X-ray group (P < 0.05). (4) Complication rate was significantly lower in the spiral CT group (8%) than in the control group (18%) (P < 0.05). (5) These findings suggested that spiral CT image reconstruction of complex tibial plateau fractures pedicle screw showed the desired effect, could determine the exact location and navigation of pedicle screws. The screws can be placed accurately, improve the cure rate, and promote early recovery of complex tibial plateau fracture.

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Key words: Tibial Fractures, Knee Joint, X-Rays, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

徐红卫，吴卫国. 多层螺旋CT导航定位测量复杂性胫骨平台骨折的置钉位置[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(48): 7239-7244.

Xu Hong-wei, Wu Wei-guo. Multislice spiral CT navigation of screw placement after complex tibial plateau fracture[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(48): 7239-7244.

图/表（结果） 3

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引言

胫骨平台骨折又称为胫骨踝部骨折，在中老年人群中比较普遍^[1]。同时，膝关节解剖结构特殊，当机体膝部外伤时容易造成不同形式的骨折，影响患者生活和工作^[2-3]。患者骨折后如果不采取积极有效的方法治疗，将会引起骨性关节炎症、骨性僵直等并发症，影响患者健康^[4-5]。目前，临床上对于胫骨平台骨折主要以置钉内固定治疗为主，该方法能帮助患者改善骨折部位，减轻患者痛苦。但是，部分患者置钉固定时由于位置不佳，从而难以达到预期的治疗效果，患者治疗后并发症发生率较高，预后较差。相关学者提出采用X射线片导航定位确定复杂性胫骨平台骨折置钉位置，并将复杂性胫骨骨折分为6种类型，即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型及Ⅵ型，患者根据不同分型制定不同的手术入路、内固定方法，使得患者的治疗更具针对性，从而能提高临床疗效^[6-7]。但是，X射线虽然能帮助患者诊断、治疗，但是对于细小的骨折、重叠部位的骨折显示不是很准确，对于胫骨平台塌陷程度以及骨折片移位的观察并不理想，导致患者预后较差^[8-9]。

近年来，随着医疗技术的飞速发展，多层螺旋CT在部分复杂性胫骨平台骨折患者中得到应用，它融合了计算机技术、图像处理技术、医学物理等学科与医学的交叉融合，其目的是利用各种医学影像数据，采用多平面重组、容积再现等三维图像重建方法，能为医生提供极具真实感和沉浸感的虚拟影像资料，清晰的显示骨折位置，了解不同骨关节之间的相互联系，从而能更加清晰、准确了解置钉的具体位置^[10-11]。但是，临床上对于多层螺旋CT在复杂性胫骨平台骨折患者中的效果尚缺乏报道，导致临床使用率相对较低。

相关学者进行了实验，实验中建立了骨科虚拟手术系统基础平台，结合临床在系统中实现了三维重建、三维切割、三维测量等功能，使得系统具备良好的交互性、便捷性和扩展性^[12]。但是，临床上对于多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉导航定位中的具体效果尚缺乏报道。文章选取郑州大学第五附属医院2014年11月至2015年12月收治的80例复杂性胫骨平台骨折患者的资料进行研究，观察复杂性胫骨平台骨折的修复效果，探讨多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉导航定位中的应用效果。

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材料方法

1.1 设计 随机对照试验。

1.2 时间及地点 于2014年11月至2015年12月在郑州大学第五附属医院完成。

1.3 材料 空心钉结合髓内钉由郑州大学第五附属医院提供，属于胫骨平台骨折中常用的内置螺钉，该螺钉主要由不锈钢制成，主要用于股骨远端骨折和踝上骨折内固定，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 选择郑州大学第五附属医院2014年11月至2015年12月收治的80例复杂性胫骨平台骨折患者，采用随机数字方法分为X射线组和螺旋CT组，每组40例。X射线组40例中23例交通事故，8例高处坠落，4例摔伤，4例砸伤，1例其他。螺旋CT组40例中21例交通事故，10例高处坠落，5例摔伤，3例砸伤，1例其他。

纳入标准：①符合复杂性胫骨平台骨折临床诊断标准；②符合固定手术适应证；③患者对手术治疗方案、术中置钉时的导航定位方法具有知情权，且试验经医院伦理会批准^[13-14]。

排除标准：①不符合临床诊断标准者；②不符合手术适应证者；③严重心、肝、肾功能异常者；④患其他疾病、不能顺利完成试验者或拒绝参加本次研究者。

1.5 方法 ①入院后给予患者石膏固定，冰袋外敷，并将骨折部位抬高，根据患者情况给予止血、脱水等基础处理。根据患者状态、肢体肿胀程度X射线组采用X射线置钉导航定位方法：采用西门子R200 X射线机，胶片采用德国Agfa胶片，确定患者治疗方案，医师在X射线下进行置钉导航。螺旋CT组采用多层螺旋CT重建影像置钉导航定位方法：患者保持仰卧姿势，脚先进，下肢尽量伸直，扫描野以膝关节间隙为中心，范围依据平片。设置扫描条件：层厚0.625 mm、间隔0.625 mm，将薄层重建后的数据传送到影像工作站对骨折部位进行影像重建。为了保证关节面清洗，多层螺旋CT重建时选择冠状位、矢状位^[15-16]。②2组患者均行腰硬联合麻醉，根据骨折分型选择相应的切口，患者置钉过程中X射线组根据X射线片进行导航定位，螺旋CT组根据多层螺旋CT重建影像进行导航置钉。对于术中合并严重韧带损伤和骨折者给予石膏外固定^[17-18]。③术后处理。对于石膏固定者，术后第2天开始进行功能锻炼，待外固定去除后进行主功能锻炼；未行石膏固定者，第2天进行膝关节屈伸功能锻炼，40 d后拄拐行走^[19-20]。

1.6 主要观察指标 ①2组患者治疗后进行胫骨平台骨折显示满意度评分。采用自拟问卷调查表对2组患者骨折显示满意度进行评分，评分内容包括骨折部位、骨折粉碎程度、骨折移位情况及骨缺损程度。总分100分，得分≥ 90分满意；得分在70-90分一般；得分< 70分不满意；②观察2组患者治疗过程中手术相关指标，如手术时间、出血量、术后引流量；③观察2组患者一次置钉成功率；④观察2组患者术后并发症发生率。

1.7 统计学分析 采集数据采用SPSS 18.0处理，计数资料采用n/%表示，行卡方检验；计量资料采用x(_)±s表示，行t 检验，P < 0.05提示差异有显著性意义。

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讨论

胫骨平台是机体膝关节最为重要的部位，其承受的负荷相对较大，骨折多为关节内骨折，且患者多见于车祸、高处坠落伤，患者发病后受到的力也相对复杂，如轴向力、侧向力或者不同力的混合^[21-22]。同时，胫骨平台骨折相对复杂，临床表现也不尽相同，并且与膝关节受伤所处的位置，如伸直、外翻、内翻等关系密切。从胫骨平台骨折的结构来说主要由胫骨近端的内、外侧踝和股骨远端的内、外上踝以及前方的髌骨等组成^[23]，患者骨折后如不及时治疗，将会影响肢体功能^[24-25]。生物力学研究显示，只有螺钉沿着椎弓根轴线置入并达到理想的深度，采能获得最佳稳定性、理想的临床疗效。对于复杂性胫骨平台骨折患者，手术前能指导准确的置钉数，顺利手术，减少置钉失败率。目前，临床上对于胫骨平台骨折更多的以手术治疗为主，该手术能帮助患者快速恢复关节功能，促进骨折部位早期愈合^[26]。部分患者胫骨平台骨折置钉过程中由于缺乏理想的导航定位方法，导致患者治疗预后较差^[27]。常规方法更多的以X射线检查为主，该方法虽然能满足手术需要，但是X射线片不能准确的反映软组织的损伤情况，容易产生伪影，影响患者导航定位效果，增加患者痛苦^[28-29]。同时，X射线检查多数为二维的，对于复杂的胫骨平台置钉时需要三维图像。相关数据结果显示，X射线片在复杂性胫骨平台骨折成功率仅有66%，对于手术前计划的精度受到明显的限制^[30-31]。因此，研究多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉中的应用对提高患者置钉准确率具有重要的意义。

近年来，多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉中得到应用，且效果理想。本文中螺旋CT组骨折部位、骨折粉碎程度、骨折移位情况以及骨缺损程度评分，显著高于X射线组(P < 0.05)。多层螺旋CT和X射线相比优势较多，该方法在患者手术前检查，能够对损伤部位进行重建，且显影主要为横断面，可以清洗的显示整个关节骨折情况、骨折粉碎程度以及关节面塌陷程度，能够更加清晰的显示骨折情况，可以为患者置钉提供导航定位，为提高临床治愈率提供参考^[32-33]。本研究中螺旋CT组患者采用多层螺旋CT定位导航过程中手术时间、出血量、术后引流量，显著少于X射线组(P < 0.05)。同时，多层螺旋CT重建影像的应用具有其强大的后处理功能，能够通过三维重建和多平面重建技术对原始的二维CT横切面图像对骨折进行分型，从而能够大幅度提高患者导航定位的准确定，提高置钉一次成功率^[34-35]。本研究中，螺旋CT组一次螺置钉成功率，显著高于X射线组(P < 0.05)；螺旋CT组置钉2次以上者，显著少于X射线组(P < 0.05)。多层螺旋CT重建影像和X射线片诊断相比能够清晰的显示胫骨平台骨折的位置、骨折线走向以及骨折块的体积、形状和移位方向等情况，对于胫骨平台骨折情况。多层螺旋CT采用优化采用扫描和滤过内插法，实现了围绕X轴、Z轴任意旋转，重建图像，保证任何病灶均能够该处为中心，进行图像重建^[36-37]。同时，该方法在成像时利用立体成像方法，成像过程中利用表面轮廓重建技术能够对原始CT扫描物体表面数据进行重建，形成更加清晰的三维图像，能够保证患者手术治疗过程中置钉精度，并且多层螺旋CT扫描速度更快，对复杂的骨折更加显示其解剖细胞，能够多方位、多轴向、立体的显示胫骨平台骨折及整个膝关节的解剖关系，能够为制定的导航和定位提供依据^[38]。本研究中螺旋CT组手术后并发症发生率为8%，显著低于对照组的18%(P < 0.05)。但是临床上对于单一采用多层螺旋CT重建影像定位导航效果不理想者，则可以联合其他方法定位导航，提高临床治愈率。

综上所述，多层螺旋CT重建影像在复杂性胫骨平台骨折置钉中效果理想，能确定置钉的准确位置并进行导航，从而准确置入螺钉，提高治愈率，促进复杂性胫骨平台骨折的早期恢复，具有较高的临床应用价值。

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