肱骨遠(yuǎn)端骨折鋼板內(nèi)固定治療的三維數(shù)字化測量

薛 飛，郝 廷*，馮 衛(wèi)

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院1.創(chuàng)三科；2.創(chuàng)一科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030）

肱骨遠(yuǎn)端骨折鋼板內(nèi)固定治療的三維數(shù)字化測量

薛 飛1，郝 廷2*，馮 衛(wèi)1

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院1.創(chuàng)三科；2.創(chuàng)一科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030）

目的通過選擇30例成人肱骨遠(yuǎn)端CT數(shù)據(jù)，建立60套肱骨遠(yuǎn)端數(shù)字模型，并通過mimics軟件測量肱骨遠(yuǎn)端相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)，為臨床工作中肱骨遠(yuǎn)端骨折的手術(shù)治療、內(nèi)固定材料設(shè)計(jì)、改良提供依據(jù)。方法30例CT連續(xù)掃描non-elbow關(guān)節(jié)在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院的選擇，女性13例。共60側(cè)（肱骨大結(jié)節(jié)下緣至肱骨髁，年齡18—41歲，平均32歲），將所得數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入Mimics16.0軟件，進(jìn)行三維重建、建立三維模型數(shù)據(jù)庫。重建后在模型上設(shè)計(jì)內(nèi)固定手術(shù)方案并測量手術(shù)置釘參數(shù)。結(jié)果肱骨遠(yuǎn)端左右側(cè)寬分別為（56.81±2.54）mm和（56.82±2.53）mm；肱骨外側(cè)髁前后徑分別為（27.53±1.39）mm和（27.54±1.39）mm；除S1外，肱骨內(nèi)、外側(cè)皮質(zhì)骨厚度均隨序數(shù)增大數(shù)逐漸變薄，內(nèi)側(cè)變化范圍較大。髓腔寬度隨序數(shù)增大逐漸變小；所有參數(shù)左右側(cè)別間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論本研究所建模型精度較高，幾何相似性好，可以在模型上進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用解剖學(xué)參數(shù)測量也可以為內(nèi)植物材料設(shè)計(jì)、改良提供依據(jù)。

肱骨遠(yuǎn)端，數(shù)字解剖，

本課題研究的肱骨遠(yuǎn)端骨折主要指肱骨髁間骨折，骨折波及關(guān)節(jié)面，骨折塊碎，骨折復(fù)位、固定較困難，而且固定不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響肘關(guān)節(jié)功能[1，2]。由于肱骨遠(yuǎn)端寬扁且骨皮質(zhì)較薄，內(nèi)髁與外髁連為一體，其周圍軟組織結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，其內(nèi)植物固定的位置選取與置釘長度、角度等臨床手術(shù)參數(shù)較不全面系統(tǒng)，既往肱骨遠(yuǎn)端的臨床解剖學(xué)研究均為干燥骨手工測量[3]，由于其標(biāo)本多以損傷，誤差較大，所以對于臨床患者的操作參考價值不大。近十幾年，數(shù)字解剖在數(shù)字醫(yī)學(xué)的大背景下應(yīng)運(yùn)而生，通過數(shù)字化圖像分析系統(tǒng)軟件對特定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，重建的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)、切割與測量，其結(jié)果更接近真實(shí)參數(shù)，并可以進(jìn)行相關(guān)手術(shù)模擬，其對于精確的個性化手術(shù)方案的制定具有重要作用。本研究擬應(yīng)用數(shù)字化三維重建技術(shù)進(jìn)行肱骨遠(yuǎn)端骨折的臨床解剖學(xué)研究，為臨床上獲得準(zhǔn)確的解剖學(xué)數(shù)據(jù)提供一種更為方便、快捷的新興測量方法，為今后的解剖學(xué)研究提供一種新思路。

1 材料

1.1 影像學(xué)數(shù)據(jù)

病歷選自內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像科非肘關(guān)節(jié)疾患成人CT連續(xù)掃描數(shù)據(jù)30例，男性17例，女性13例。共30側(cè)（肱骨大結(jié)節(jié)下緣至肱骨髁，年齡18—41歲，平均32歲），將獲取的影像數(shù)據(jù)存儲于3T（Toshiba Canvio 3.5）移動硬盤。

1.2 CT掃描機(jī)與計(jì)算機(jī)

Philips Medical System Brilliance 16 排 CT 機(jī)，華碩 A43EI243SV-SL 筆記本電腦（CPU：Intel 酷睿i52430M，CPU 主頻：2.4GHz，內(nèi)存：2GB DDR3 1333MHz，WindowsXP 系統(tǒng)）。

1.3 三維圖像分析軟件

三維重建軟件：Materialise's Interactive Medical Image Control System 16.0軟件（Materialise，Belgium）

2 方 法

2.1 肱骨遠(yuǎn)端的三維重建

在MSCT工作站中，調(diào)整對比度，使測量結(jié)構(gòu)清晰顯像后以Dicom格式文件保存，將所保存文件導(dǎo)入三維重建軟件Mimics16.0中，利用閾值設(shè)定，對不同結(jié)構(gòu)賦以不同Mask，對不同的Mask邊界通過冠狀面、矢狀面和三維立體圖形進(jìn)行手工邊界修飾，修飾后進(jìn)行最終重建，利用軟件中的3種不同斷面（水平面、冠狀面、矢狀面）進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，確定測量點(diǎn)，激活Tools工具欄，測量相關(guān)徑線和角度指標(biāo)。

2.2 相關(guān)參數(shù)的手動測量

肱骨大結(jié)節(jié)下緣5cm至肱骨髁每隔2 cm劃分為一段，共分為5段，利用軟件的工具欄中平面（立體）徑線及角度測量工具，根據(jù)三維立體模型與二維模型配準(zhǔn)對照，測量肱骨遠(yuǎn)端相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)及每段中部的髓腔直徑、皮質(zhì)厚度見圖1～3。

圖1 肱骨遠(yuǎn)端寬、肱骨外側(cè)髁前后徑、肱骨外側(cè)髁基底寬的測量

圖2 肱骨內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)及髓腔橫徑

圖3 肱骨遠(yuǎn)端分段示意圖

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，并利用平均土的標(biāo)準(zhǔn)偏差對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了測量，并采用匹配的數(shù)據(jù)t測試來比較各參數(shù)的左右兩邊。P小于0.05在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是顯著的。

3 結(jié) 果

3.1 肱骨遠(yuǎn)端寬

肱骨遠(yuǎn)端左、右側(cè)分別為（56.81±2.54）mm和（56.82±2.53）mm，側(cè)別間差異通過配對資料t檢驗(yàn)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.011，P=0.991）。

3.2 肱骨外側(cè)髁前后徑

肱骨外側(cè)髁前后徑左、右側(cè)分別為（27.53±1.39）mm和（27.54±1.39）mm，側(cè)別間差異通過配對資料t檢驗(yàn)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.005，P=0.996）。

3.3 肱骨5段中部內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)及髓腔橫徑（見表1）

通過下表分析得知，S1釘?shù)捞幱陔殴趋敛恳菩袇^(qū)，內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)骨厚度、髓腔橫徑值明顯變小。從S1--S5釘?shù)罃?shù)值顯示：內(nèi)側(cè)皮質(zhì)骨的厚度和髓腔的橫向直徑逐漸變薄，隨著序數(shù)的增加，變化的范圍更大，外側(cè)皮質(zhì)骨的厚度也變小了，且內(nèi)側(cè)皮質(zhì)厚度明顯大于外側(cè)皮質(zhì)骨厚度，這與肱骨中下段近似三角形向肱骨遠(yuǎn)端扁寬狀移行相符合。所有節(jié)段左右側(cè)別間通過配對資料t檢驗(yàn)，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 肱骨5段屮部內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)及髓腔橫徑（±s，mm）

表1 肱骨5段屮部內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)及髓腔橫徑（±s，mm）

左側(cè)右側(cè)tp內(nèi)側(cè)皮質(zhì)寬3.64±0.284.22±0.681.7590.117 S5髓腔寬9.42±0.359.92±0.501.8540.101外側(cè)皮質(zhì)寬3.58±0.234.04±0.452.9410.061內(nèi)側(cè)皮質(zhì)寬4.78±0.605.14±0.801.1650.083 S4髓腔寬9.37±0.399.50±0.330.5650.588外側(cè)皮質(zhì)寬3.99±0.584.18±0.420.4610.648內(nèi)側(cè)皮質(zhì)寬4.22±0.634.33±0.200.3870.709 S3髓腔寬10.57±1.1210.84±0.560.4760.647外側(cè)皮質(zhì)寬3.55±0.393.70±0.500.5150.620內(nèi)側(cè)皮質(zhì)寬6.44±0.596.76±0.670.8030.445 S2髓腔寬12.68±1.3413.49±0.731.1810.272外側(cè)皮質(zhì)寬3.87±0.544.06±0.820.7830.518內(nèi)側(cè)皮質(zhì)寬2.44±0.292.76±0.270.7050.541 S1髓腔寬3.17±0.333.19±0.290.0810.052外側(cè)皮質(zhì)寬1.87±0.241.84±0.220.8730.416

4 討 論

本實(shí)驗(yàn)提示：肱骨后外側(cè)鋼板固定時，外側(cè)髁部后前方向置入松質(zhì)骨螺釘，其長度不能超過29 mm，以免螺釘過長突破外髁關(guān)節(jié)面、影響肘關(guān)節(jié)伸屈活動。在肱骨干手術(shù)固定植入螺釘時，可參照本研究測量所得數(shù)據(jù)選擇長度合適的螺釘，以免螺釘過多穿越對側(cè)皮質(zhì)或置釘長度不夠、發(fā)生不良事件的發(fā)生，如發(fā)生故障。由于東西方不同民族的飲食文化和體型的差異，近年來許多國家的骨形態(tài)差異引起了人們的關(guān)注。西方學(xué)者發(fā)現(xiàn)，每個直徑線的骨架都是不同的，不同的民族適合內(nèi)固定材料，亞洲人的白色人種解剖參數(shù)可能導(dǎo)致適應(yīng)度較低，固定效果經(jīng)常被破壞。為了達(dá)到更好的手術(shù)效果，內(nèi)部固定材料的設(shè)計(jì)和使用必須考慮到種族差異。在現(xiàn)有的產(chǎn)品規(guī)范和肱骨遠(yuǎn)端肱骨的解剖參數(shù)上存在著一些差異，我們需要根據(jù)大樣本和多中心合作測量來改進(jìn)中國人民的解剖數(shù)據(jù)。

5 展望與不足

本研究所建模型精度較高，幾何相似性好，可以在模型上進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用解剖學(xué)參數(shù)測量。但研究所涉及樣本量小、參考價值有一定局限性，掌握了數(shù)字解剖的測量法可以進(jìn)行多中心、大樣本研究、統(tǒng)計(jì)，為醫(yī)學(xué)生解剖教學(xué)、臨床外科手術(shù)提供理論依據(jù)及參數(shù)。

[1] 王亞斌,張?jiān)茟c,周正明,等.肱骨髁間骨折的內(nèi)固定治療[J].骨科,2012,3(2):80-82.

[2] Xie Zhi-xin,Wu Di,Guo Xin-lian,et al.Y-shaped plate versus double plate internal fi xation via different inserted ways for treatment of humeral intercondylar fractures[J].Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research,2011,15(17):3103-3108.

[3] Robinson CM,Hill RM,Jacobs N,et al.Adult distal humeral metaphyseal fractures:epidemiology and results of teratment.J Orthop Trauma,2003,17(1):38-47.

[4] 郝 廷,余 斌,等.股骨遠(yuǎn)端微創(chuàng)鎖定內(nèi)固定鋼板固定參數(shù)的三維數(shù)字化測量[J].中國組織工程研究,2012,16(13):2292-2295.

Three-dimensional digital measurement in Distal humerus fractures with plate internal fi xation treatment

XUE Fei1, HAO Ting2, FENG Wei1
(The Second Af fi liated Hospital of Inner Mongolia Medical University 1.Department of trauma three;2.Department of trauma one, Inner Mongolia Hohhot 010030, China)

ObjectiveBy selecting 30 cases of distal humerus in adults CT data,60 sets of humerus distal digital model,humerus distal relevant anatomy parameter were measured through the mimics software for clinical work in the surgical treatment of distal humerus fractures,and they can provides the data for design、improvement of internal fi xation materials.MethodsThirteen cases imaging samples with no disease or osteoporosis were selected from the Second Af fi liated Hospital of Inner Mongolia Medical College.the male were 17,the female 13 cases.(a total of 60 sides,the lower edge of the greater trochanter to the lateral epicondyle,age 18-41 years old,the average age of 32),The MIMICS16.0 software was used to do the three-dimensional reconstruction.internal fi xation operation scheme on the model design and measurement nailing operation parameters after Reconstruction.ResultsAfter operation fi xation in Chinese adults,the width and anteroposterior diameter of condylus lateralis femoris were (56.81±2.54) mm and (27.53±1.39) mm in the left and (56.82±2.53) mm and (27.54±1.39) mm in the right; In addition to the S1,the inner and outer cortical bone thickness of the humerus become thin with ordinal number gradually up,inside bigger range.The width of the medullary cavity increases with ordinal became smaller;and there was no signi fi cant difference between two sides.ConclusionThe model precision and geometric similarity were better in our study,we could measure relevant anatomical parameter on the model and provided the data for design、improvement of internal fi xation materials.

Distal humerus;Digital anatomy,

R687.33

A

ISSN.2095-8242.2017.059.11500.03

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號KJT13MS1107）

郝廷，副主任醫(yī)師，研究方向創(chuàng)傷骨科，E-mail：543732588@qq.com

本文編輯：吳玲麗