经皮手术治疗骶髂关节损伤的临床解剖学数字化研究
作者：宋磊，李严兵，王平山,原林，唐雷，钟世镇
【摘要】 ［目的］研究CT扫描三维重建技术对于骶髂关节骨折进行闭合手术的术前指导作用。［方法］选择30个骶髂关节，均行X线片和螺旋CT三维重建后，随机分为3组，每组10个关节。A组：根据CT数据资料于Minics软件指导下行骨折克氏针固定；B组：于电视X线机下行骨折克氏针固定，根据X线片和螺旋CT资料行骨折克氏针固定。固定后通过生物力学和大体剖面观察，评价不同组间生物力学和解剖学效果。［结果］A、B 2组在力学强度和解剖位置方面均优于C组，差异均有统计学意义(P<0.05)，A组和B组在力学强度和解剖位置方面差异不显著(P>0.05)。［结论］Minics软件及三维重建技术可以很好的指导骶髂骨折的手术操作。
【关键词】 骨盆骨折； 骶髂关节； 生物力学
社会高能、高速损伤日益增多，骨盆骨折发病率逐年增多，目前已占骨折总例数的1%～3%，尽管医疗技术已有很大提高，严重骨盆骨折病死率仍在20%左右，致残率约50%～60%［1］。尤以骶髂关节骨折，由于受伤部位较深，涉及组织及器官较多，手术治疗时由于操作不当极易造成不必要的手术并发症，甚至导致手术失败。本实验通过使用Minics软件对试验标本个体化CT数据资料进行处理和研究，探讨该方法在闭合条件下对经皮治疗骶髂关节骨折固定手术的术前设计及指导作用。
1 材料和方法
1.1 材料
15具尸体骨盆，男12具，女3具，年龄23～45岁，平均34岁，不含软组织(南方医科大学人体解剖学教研室提供)；X线机(TU?3000/DR?1000X，Hitachi日本)，64排螺旋CT(Philips/Brilliance 64,飞利浦公司，荷兰)，生物力学机(MTS生物力学试验机)，电视X线机(Tridoros Optimatic 1000 mA,西门子，日本),Minics 10.01软件，冲击电钻(上海)，8 mm克氏针。
1.2 方法
各骨盆均行正侧位、双斜位X线片和螺旋CT三维重建。30个关节随机分为3组，每组10个关节。A组：将CT数据输入电脑后，利用Minics软件进行三维重建处理，分析骨折裂缝的大小、位置和周围骨性结构的比邻。并利用软件中画笔工具模拟出2根8 mm“克氏针”，垂直骨折线行跨关节骨折固定(图1)，调节“克氏针”位置，消除针道对周围血管、神经和脏器穿过损伤后，显示穿针部位在体表的投影和进针(三维)角度，然后于尸体骨盆按照软件模拟的部位和路径进行克氏针固定。B组：在电视X线机指导下，行骨折部位克氏针固定。C组：根据X线片和CT片行克氏针。
1.3 试验步骤
1.3.1 生物力学分析 有学者认为显著增加螺钉轴向拔出力的因素与增大螺钉外径和加大进钉深度有关；骨密度也是影响螺钉固定强度的重要因素，骨密度越大，螺钉的拔出力也就越大［2］。按3方法进行操作，具体方法：标本置于MTS?858生物力学测试机平台，呈人体垂直直立位牢固固定，钉尾施加摆动拔出力，预载100 N，后以10 nm/min分级加载，两侧放置高精度摄像仪，每加载50 N记录1次，在摆动度数1°～5°时分别记录相应的拔出力，所有标本均重复上述操作。
图1 利用Minics软件进行三维重建模拟图（略）
1.3.2 大体观察 生物力学测试后各组随机选取4个标本，沿穿针方向剖开，观察针道与骶髂关节界面以及周围组织关系。统计标准为“2针均于中部穿越骨折线计为0，有1根于中部穿越骨折线计为3，2只均未穿过骨折线计为5；针道不穿越任何脏器的计为“O”，针道穿入骶管的计为A，穿破骶骨向后侧穿出计为B，穿破骶骨穿入盆腔的计为C。
统计学分析，所有数量表示为资料±s，SPSS 12.0统计软件进行统计学处理，组间比较采用方差分析，检验水准为α=0.05。
2 结果
2.1 生物力学实验
A、B组方法指导下固定的克氏针在抗拔出力方面明显优于C组，拔针过程中产生的位移明显少于C组，2组差异具有统计学意义(Pa<0.05,Pc<0.05)；A、B 2组间在抗拔出力和产生的相对位移间没有明显差异(Pb>0.05,Pd>0.05)(表1)。
表1 不同手术方法克氏针拔出力和相对位移（略）
2.2 大体观察
A、B 2组大部分标本显示，克氏针能够顺利穿过骶髂关节界面，且不穿入椎管或由关节前后穿出，很好的起到局部固定或避免组织损伤的效果，C组标本均出现固定不确切，和针道偏斜的表现(表2)。
表2 大体观察结果（略）
3 讨论
骶髂关节骨折属垂直不稳定性骨盆骨折［4］，随着医生及患者康复意识和诊断技术的不断提高，闭合手术的效果越来越受到医生和患者的重视。骶髂关节，也称为骶髂复合体(sacroiliac complex)，影响头侧的腰骶关节及尾侧的髋关节，占整个骨盆功能的60%［5］左右，治疗效果对骨盆功能的恢复具有重要意义。骶髂关节骨折，手术显露困难，术野暴露面积大，加之骶骨内和骶髂关节前方有硬脊膜囊、骶神经根、骶丛及重要大血管通过，操作难度大，处理不好会引起很多并发症，极易误伤脏器、神经、血管，造成创伤性关节炎。
目前处理此类骨折的较常规的方法是：（1）保守治疗牵引：过程长，患者长期卧床，护理麻烦，且易引起诸多并发症［6］；（2）闭合复位，凭经验行克氏针或螺钉内固定：手术风险大，易造成重要组织和器官的损伤［7］；（3）切开复位内固定：损伤复杂，一般医生掌握困难［8］；（4）电视X线机指导下闭合穿针：操作安全简单，对术者解剖和立体定向水平要求较高［9］。
Minics软件是SWUGN公司于2002年开发的一种3D软件，可以录入CT等影像学数据，并进行重建，并可以随意旋转，成像，还可以利用工具软件，在图像中绘制立体的螺钉、钢板或克氏针进行固定，并通过三维数据进行位置调节。
本研究采用螺旋CT对骨盆标本的扫描数据录入Minics软件，通过软件自带的三维成像功能，进行图形重建，绘制出模拟真实的骨盆模型。利用软件中的旋转工具可以从任意角度观察骨盆构象，了解复合关节的解剖关系。更重要的是，利用软件中的绘图工具还可以在图像资料中添加模拟的螺钉或克氏针，并可以随意调节进针部位和角度，还可通过延展工具在组织表面进行投影，进行术前手术实施模拟，进而指导真实手术操作。本组数据显示：采用三维重建指导的克氏针固定在力学强度和进针部位和准确度等方面与电视X线机指导下的克氏针固定效果相当，甚至略好，明显优于单凭X线片和CT资料的经验性“盲穿”。
该方法操作简单，易于掌握，尤其适于刚刚从业的初学者，且避免了电视X线机下对患者和术者的射线照射。该方法的三维重建功能还具有很好的诊断价值(将另文论述)，具有良好的应用前景。
【】
［1］ 庄颜峰，吕琦，陈学明，等.严重骨盆骨折的初期救治体会［J］.中华创伤骨科杂志，2004，6(5)：582-583.
［2］ Hackenberg L, Clahsen H, Halm H. Factor influencing the anchoring stability of spinal bone screw?an experimental study［J］. Z Orthop Ihre Grenzged,1998,136(5):451-456.
［3］王利民，郭润栋，廖文胜，等.新型与常规骶骨螺钉摆动力学稳定性的生物力学评价［J］.实用诊断与治疗杂志，2004，18(6)：507-509.
［4］ 丁真奇，练克俭，杨立民.骨盆环损伤的分类及治疗［J］. 临床骨科杂志，3(3)：224-226.
［5］ Tile M. Acute pelvic fractures: Ⅰ.Caution and classification［J］. JAAOS,1996,4:143-151.
［6］ 戴力扬.骶骨骨折与骨盆骨折［J］.矫形外科杂志，2002，9(5)：427-429.
［7］ 罗从风.骨盆损伤的处理［J］.国外医学骨分册，2002，23：58-59.
［8］ 贾健.骨盆骨折的分类及内固定治疗［J］. 中华骨科杂志，2002，22:695-698.
［9］ 谢增如， 詹玉林.垂直不稳定骨盆骨折的治疗［J］.中国修复重建外科杂志，2006，20(11)：1156-1157.
