不稳定骨盆损伤中骶髂关节脱位的临床解剖研究
作者：李明，徐荣明，裘邯军，王以进，校佰平，王国平
【摘要】 目的 分析骶髂关节在不同脱位情况下耳状关节面接触面积的变化。方法 采用30具除去韧带结构的正常成人干燥左侧半骨盆标本，男女各15具，年龄20～57 岁。对标本的骶髂关节进行螺旋CT扫描，构建骶髂关节模型图像，图像输入到Photoshop11.0图像处理软件，应用机定量测量骶骨侧及髂骨侧关节面图像的长度及面积。将骶骨固定于标本平台上，分别向后、上及后上3个方向移动髂骨，模拟不稳定性骨盆骨折中旋转不稳及垂直不稳，造成骶髂关节的三维空间移位，相对位移分别依次递增5 mm，同时进行螺旋CT扫描，直至骶髂关节完全脱位。在每一种模拟移位中，使用Photoshop11.0软件由计算机测量骶髂关节髂骨与骶骨关节面的接触面积。结果 正常情况下，男性骶髂关节的耳状关节面接触面积是1 138.3 mm2，女性为992.5 mm2，男性比女性大12.8％(P＜0.05)。当髂骨向后上方移位时，骶髂关节髂骨侧与骶骨侧的接触面积最小，其次是向后及向上移位(P＜0.05)。结论 骶髂关节在不同移位情况下，髂骨侧与骶骨侧关节面接触面积变化较大，有较明显的性别差异，这对骶髂关节损伤复位内固定或关节融合术有临床指导意义。
【关键词】 骶髂关节；损伤；脱位
The Study of Displacement Changes of the Sacroiliac Joint in Unstable Pelvic Injury
Abstract： Objective To determine the average articular contact area between the sacrum and ilium at the sacroiliac joint using computer analysis. Methods Thirty normal adult dry?bone sacrum and ilium specimens(left sides of pelvis) were used. Simulating all unstable pelvic injury， the sacroiliac joint was displaced in three directions by moving the ilium posteriorly， superiorly， and posterosuperioriorly. After each displacement， using Photoshop11.0 software computer analysis system to calculated the contact area between the sacrum and ilium at the sacroiliac joint. Results The data showed that the average articular surface area of the male sacroiliac joint(1138.3 mm2) was approximately 12.8％ greater than the average surface area of the female sacroiliac joint(992.5 mm2)(P＜0.05). The average articular contact area between the sacrum and ilium at the sacroiliac joint was lowest with the ilium displaced posterosuperiorly compared to equal displacements superiorly or posteriorly(P＜0.05). Conclusion This study quantitatively illustrated the loss of contact surface area between the sacrum and ilium during various displacements of the ilium， thus indicating the clinical cross?section area available for open reduction and internal fixation or fusion.
Key words： sacroiliac joint； injury； displacement
不稳定骨盆骨折包括旋转及垂直不稳，半骨盆通常向后、上或后上方移位。移位的骶髂关节可能导致骨折不愈合、畸形愈合、两侧下肢不等长、骨盆关节痛、下腰痛或创伤后骶髂关节炎等并发症［1～3］。为了更好地理解骶髂关节损伤后移位的情况，使用计算机软件分析骶髂关节移位后残留关节面接触面积的改变。临床医生只有更好地理解这种病理变化，才能提供更好的方案。
1 材料与方法
1.1 实验材料 选用30具除去韧带结构的正常成人干燥左侧半骨盆标本，共30个骶髂关节，男女各15具；年龄20～57 岁。排除标本畸形、肿瘤、外伤及解剖变异等情况。采用Philips Briliance 6排螺旋CT机扫描标本的骶髂关节部分。扫描条件为：球管电压120 kV，电流140mA，单层扫描时间0.26 s，螺距0.6，平扫层厚2 mm。无间隔连续扫描，保证扫描的连续性和精确性。螺旋CT图像工作站为Extended BrillianceTIU Workspace(version 2.0.11)，图像处理软件为Photoshop 11.0。游标卡尺的精确度为0.1 mm。
1.2 实验方法 a)螺旋CT扫描标本髂骨及骶骨的耳状关节面，使用Extended BrillianceTIUWorkspace(version 2.0.11)图像工作站对扫描图像进行处理，经过容积重建(volume rendering technique，VRT)及多平面重建(multiplanar reconstruction，MPR)，制作成骶骨及髂骨的耳状关节面模型图像，之后把模型图像输入到Photoshop 11.0图像处理软件，测量耳状关节面模型图像的表面积及耳状关节面上、下支的纵轴，即关节面的短轴及长轴的长度。用游标卡尺测量骶骨及髂骨标本骶髂关节关节面长轴与短轴的长度，将游标卡尺肉眼测量结果与Photoshop 11.0图像处理软件的测量结果比较，校准扫描图像的三维尺度，使之与实际测量结果保持一致。b)临床中髂骨相对于骶骨移位的方向通常沿着骶髂关节的长轴或短轴，或沿着骶髂关节两条轴线矢量合力的方向。本研究中，骶髂关节脱位的移位方向可模拟以下三种情况：(a)沿着骶髂关节的长轴方向向上移位；(b)沿着骶髂关节的短轴方向向后移位；(c)沿着骶髂关节的长、短轴夹角等分方向的矢量向后上移位，见图1。三种移位方向代表不稳定骨盆损伤骶髂关节最常见的移位方向。骶骨固定于标本平台上，分别向上、后及后上三种方向移动髂骨，模拟不稳定骨盆骨折中的旋转不稳及垂直不稳。相对位移分别依次递增5 mm，同时进行螺旋CT扫描，直至骶髂关节完全脱位。在每一种模拟移位中，将螺旋CT扫描图像输入电脑，用Photoshop 11.0软件由计算机测量髂骨与骶骨关节面的接触面积。
①沿着骶髂关节的长轴方向向上移位；②沿着骶髂关节的短轴方向向后移位；③沿着骶髂关节的长、短轴夹角等分方向的矢量向后上移位。图中虚线表示骶髂关节耳状关节面上下支的纵轴即关节面的短轴及长轴。
图1 模拟骶髂关节脱位的示意图（略）
1.3 观测指标 a)耳状关节面模型图像的表面积；b)沿着骶髂关节的长轴向上移位、沿着骶髂关节的短轴向后移位及沿着骶髂关节的长、短轴夹角等分方向的矢量向后上移位时关节面的接触面积。
1.4 统计学处理 使用SPSS 12.0统计软件包进行统计学检验，差异分析使用t检验。差异的显著性水准为P＜0.05。
2 结果
由计算机分析30具标本在正常情况下关节面的接触面积情况，结果见表1。
表1 30具标本骶髂关节接触面积的测量结果（略）
资料显示，男性骶髂关节表面积约为1 138.3 mm2，比女性992.5 mm2大12.8％，二者有显著性差异(P＜0.05)。
模拟骶髂关节3个方向的移位情况，关节面接触区域的改变见表2～4。
表2 髂骨向上移位时残留关节面的接触面积（略）
表3 髂骨向后移位时残留关节面的接触面积（略）
由表2可见，向上移位15 mm时，骶髂关节的接触面积丢失48.2％，仅残留约51.8％的关节接触面提供固定或融合，提示对于骨盆垂直不稳定的C型损伤需对骶髂关节精确复位。对于男性标本来说，髂骨向上移位55 mm比向上移位50 mm时关节面的接触区域更大，这与骶髂关节下支尾端的表面形状有关。由于女性标本尺寸较小，关节面面积也小，因此髂骨向上移位55 mm时，骶髂关节完全脱位，关节面的接触面积为0。
由表3可见，向后移位15 mm时，骶髂关节的接触面积丢失约64.9％，仅残留35.1％的关节接触面提供固定或融合，提示对于骨盆旋转不稳的B型损伤，需对骶髂关节精确复位。由于女性标本尺寸较小，关节面面积也小，因此髂骨向后移位50 mm时，骶髂关节完全脱位，关节面接触面积为0。
表4 髂骨向后上移位时残留关节面的接触面积（略）
由表4可见，向后上移位15 mm时，骶髂关节的接触面积丢失71.6％，仅残留28.4％的关节接触面提供固定或融合，提示对于骨盆垂直及旋转不稳定的C型损伤，必须对骶髂关节精确复位。
总的说来，移位后骶髂关节的残留接触面积男性比女性大。由于标本个体尺寸的差异，导致个别标本移位55 mm时出现骶髂关节完全脱位。尽管标本尺寸有个体差异，但研究结果显示了可预测的趋势。不论男性标本，还是女性标本，髂骨向上、向后、向后上移位时，均出现关节接触面积持续减少的现象。移位10 mm时骶髂关节的接触面依次为65.6％、53.7％、50.1％。机统计学分析表明，结果如表2～4所示，当髂骨向后上移位时，关节接触面积丢失的百分比最大，其次是向后和向上移位(P＜0.05)。这些数据有助于指导临床手术复位内固定。
3 讨论
Weisl［4］最早研究了骶髂关节表面解剖及后部韧带复合体，计算的骶髂关节的最大长度为6.0 cm，最大宽度为3.6 cm。Bowen及Cassidy对胚胎时期至80 岁的骶髂关节从肉眼解剖到显微解剖进行了详细的研究，描述骶髂关节的形态是“C形”。Vleeming等［5～7］对尸体标本集中进行了解剖学及生物力学的研究，认为青年时期骶髂关节表面有肉眼可见的凸起和凹陷并非病理现象，而是关节适应应力的结果。此外，生物力学实验表明，关节表面有粗糙的纹理、凸起和凹陷，摩擦系数较高［5］。Waldrop等［8］对尸体骨盆标本的骶髂关节进行定量研究，测量骶髂关节耳状面上支和下支的平均长度分别为44 mm和50.6 mm。
本研究的前提是，假设髂骨与骶骨对应的关节面形状是完全相同的，并Waldrop等［8］描述的沿着关节上、下支轴线向上、后移位的模型。后上方向的移位是沿着一条假设的轴线，这条轴线平分骶髂关节长短轴形成的夹角，可以看作是沿着骶髂关节长短轴方向均等的两个力的合力矢量。
如果较大的移位发生在需要置入骶髂螺钉的位置，那么置入螺钉损伤神经血管结构的危险性就很大。骶髂关节向后上移位10 mm，即临床TileC型骨盆损伤的垂直及旋转不稳定，关节接触面积大约减少50％。移位会改变骶髂关节内固定常规体表标志的位置。术中X线C臂机指导或螺旋CT指导操作有助于关节复位和引导螺钉置入，减少风险。
骶髂关节移位时，髂骨与骶骨的相对位移距离及脱位后髂骨与骶骨残留的接触面积，有显著的性别差异。从临床上讲，由于移位后女性关节残留接触区域比男性更少，对于复位及内固定需要更多的外科手术操作，因此风险更大。Tometta和Matta报告，大于15 mm的骶髂关节移位会产生较多的骨盆痛；Routt等报道，骶髂关节复位不良会导致骶髂螺钉固定失败［6］。表明［5～10］，临床上由于骶髂关节复位不良导致的并发症有：骶尾痛、下腰痛、臀后痛、腹股沟痛、大腿内侧痛、下肢不等长、迟发性腰骶神经损伤、骨盆关节痛或骨盆带痛、骶髂关节功能紊乱、骶髂关节炎等。远期继发性并发症有骨盆倾斜、代偿性脊柱侧凸等，给患者的生活与工作带来很大痛苦。
本研究分析了骶髂关节不同移位方向及移位程度下的病理变化，对骶髂关节损伤的复位内固定或关节融合术具有临床指导意义。同样移位的情况下，女性的关节接触区域比男性丢失更多。向后上方向移位的关节接触面积丢失最多，提示对于骨盆B型及C型不稳定损伤或骶髂关节脱位，需要精确的复位。既要重视骶髂关节损伤的性别差异，又要重视对结果进行影像学及临床检查随访。本研究有助于临床评估骶髂关节移位的方向、程度及其可能带来的后果，指导手术前制定合理的治疗方案，尽量避免发生由于复位不良导致的并发症。
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