應(yīng)用MIMICS軟件對髖臼后柱順行螺釘骨性通道參數(shù)的測量

徐嵩

摘 ? 要：目的 ?運用MIMICS軟件重建骨盆3D模型，研究髖臼后柱骨性結(jié)構(gòu)，測量髖臼后柱順行拉力螺釘骨性通道參數(shù)，為臨床安全置入髖臼后柱螺釘提供理論依據(jù)。方法 ?隨機收集2017年1月～12月我院CT 室健康成人的完整骨盆圖像數(shù)據(jù)30例，男女各15例，應(yīng)用Mimics軟件重建骨盆3D模型。以坐骨結(jié)節(jié)為出釘點在髖臼后柱順行置入虛擬螺釘，測量后柱順行拉力螺釘骨性通道安全區(qū)的參數(shù)，比較各個參數(shù)在不同性別間的差異。結(jié)果 ?螺釘 AB及AC的長度、與矢狀面夾角及與冠狀面夾角在不同性別之間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。螺釘 AD的長度、與矢狀面夾角在不同性別之間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）;螺釘 AD的長度與冠狀面的夾角在不同性別之間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 ?在髖臼后柱存在一個近似“四面體”的安全骨性通道，安全入釘點區(qū)域呈“三角形”。在安全骨性通道內(nèi)置入6.5 mm的拉力螺釘在矢狀面及冠狀面可以有一定的調(diào)整角度。利用MIMICS軟件有助于髖臼后柱拉力螺釘骨性通道的解剖學(xué)研究，為臨床安全置釘提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：MIMICS;髖臼后柱;拉力螺釘;骨性通道;3D重建

中圖分類號：R687.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.24.027

文章編號：1006-1959（2018）24-0098-03

Abstract：Objective ?To reconstruct the pelvic 3D model with MIMICS software， study the acetabular posterior column bone structure， and measure the osseous channel parameters of the acetabular posterior column anterior lag screw to provide a theoretical basis for clinically safe placement of the acetabular posterior column screw. Methods ?A total of 30 cases of intact pelvic image data of healthy adults in the CT room of our hospital from January to December 2017 were randomly collected. 15 cases of male and female were used to reconstruct the pelvic 3D model using Mimics software. The virtual screws were placed in the acetabular posterior column with the ischial tuberosity as the nailing point. The parameters of the posterior column antegrade lag screw bone passage safety zone were measured， and the differences of various parameters between different genders were compared. Results ?The lengths of the screws AB and AC， the angle between the sagittal plane and the angle between the sagittal plane and the coronal plane were statistically significant （P<0.05）. The length of the screw AD and the angle between the sagittal plane and the sagittal plane were statistically significant （P<0.05）. The length of the screw AD and the angle of the coronal plane were compared between different genders. The difference was not statistically significant（P>0.05）.Conclusion ?There is an approximately "tetrahedral" safety bony channel in the posterior column of the acetabulum. The safe entry point is "triangle". A 6.5 mm lag screw built into the safety bony channel can be adjusted at a certain angle in the sagittal and coronal planes. The use of MIMICS software can help the anatomy of the acetabular posterior column lag screw ossicular channel， providing a theoretical basis for clinical safety.

Key words：MIMICS;Acetabular posterior column;Lag screw;Osseous passage;3D reconstruction

髖臼骨折（fracture of ?acetabulum）是一種特殊類型的骨盆骨折，在青壯年中最常見，受傷機制為高能量損傷引起。隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)及建筑業(yè)生產(chǎn)事故和交通事故逐漸增加，骨盆骨折及髖臼骨折的發(fā)生率也呈現(xiàn)出上升趨勢[1]。對累及后柱的髖臼骨折，目前常規(guī)的手術(shù)方法是切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定，伴隨骨科領(lǐng)域微創(chuàng)理念及技術(shù)的不斷發(fā)展，最近幾年微創(chuàng)治療髖臼骨折成為創(chuàng)傷骨科研究的熱門課題，經(jīng)皮逆行螺釘固定骨盆髖臼骨折在臨床上得到廣泛開展[2]。由于髖臼后柱位置深，解剖結(jié)構(gòu)不規(guī)則，周圍毗鄰腹腔、盆腔臟器及重要的血管神經(jīng)，骨性通道形狀不規(guī)則，拉力螺釘置入手術(shù)要求髙，進針點及進針角度難以確定，螺釘置入過程中可能損傷腹腔盆腔臟器及周圍的血管神經(jīng)，螺釘進入髖關(guān)節(jié)的風(fēng)險較大。有國內(nèi)外學(xué)者通過尸體標(biāo)本對髖臼后柱拉力螺釘?shù)慕馄蕦W(xué)參數(shù)進行了研究，但差異較大，對臨床應(yīng)用的指導(dǎo)意義有限[3]。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，目前的骨科基礎(chǔ)研究也進入了數(shù)字化時代。本研究中我們運用三維CT重建技術(shù)研究髖臼后柱結(jié)構(gòu)，對髖臼后柱順行拉力螺釘固定技術(shù)的相關(guān)釘?shù)绤?shù)進行影像學(xué)測量。

1 資料與方法

1.1一般資料 ?收集2017年1月～12月在天津市寧河區(qū)醫(yī)院行完整骨盆部螺旋CT掃描的健康成年患者的骨盆數(shù)據(jù)30例，男女各15例，其中男性年齡20～67歲，平均年齡（44.62±5.72）歲，女性年齡21～64歲，平均年齡（42.33±5.29）歲。

1.2檢查方法 ?采用GE64排128層Light Speed 螺旋 CT掃描，掃描范圍：髂骨嵴最頂點至坐骨結(jié)節(jié)以遠。掃描條件：管球電壓120 kV，管球電流100 mA，掃描層厚0.625 mm，矩陣 512×512。所有被檢查者的CT斷層圖像經(jīng)工作站處理后以DICOM格式儲存，刻錄在DVD光盤上。

1.3置釘安全區(qū)參數(shù)的測量 ?將患者原始CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM 格式導(dǎo)入 MIMICS 17.1軟件，重建骨盆三維模型。以坐骨結(jié)節(jié)中點為出釘點在髖臼后柱置入直徑6.5 mm順行拉力螺釘，將螺釘?shù)穆菁y切割出骨皮質(zhì);螺釘進入關(guān)節(jié)腔，螺釘損傷關(guān)節(jié)面者剔除，所有位于髖臼后柱三角形髓腔內(nèi)的螺釘被保留，即為位于置釘安全區(qū)內(nèi)的螺釘。測量螺釘?shù)拈L度、拉力螺釘與矢狀面夾角及與冠狀面夾角。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析 ?將測量得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Excel 文件保存，使用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料采用（x±s）表示，采用獨立樣本t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

利用MIMICS軟件對 30 例髖臼后柱順行拉力螺釘?shù)闹冕敯踩珔^(qū)的相關(guān)參數(shù)進行測量后，發(fā)現(xiàn)以坐骨結(jié)節(jié)中點為螺釘?shù)某鲠旤c，所有位于髖臼后柱骨性通道內(nèi)的順行拉力螺釘?shù)娜脶旤c在髂骨內(nèi)板表面形成一個近似“三角形”的安全置釘區(qū)域（圖 1），“三角形”的三個頂點分別標(biāo)記為B、C、D，坐骨結(jié)節(jié)中點標(biāo)記為A，做各點之間的連線，因此形成一個以 A 點為頂點的“四面體A-BCD”，AB、AC 及 AD 分別為四面體的三個邊，該四面體即為拉力螺釘?shù)陌踩切酝ǖ馈Ｆ渲新葆?AB和AC的長度、與矢狀面夾角及與冠狀面夾角在不同性別之間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。螺釘 AD的長度、與矢狀面夾角在不同性別之間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）;螺釘 AD的長度與冠狀面的夾角在不同性別間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表1～表3。

3 討論

微創(chuàng)置入髖臼后柱拉力螺釘?shù)膬?yōu)點包括：①手術(shù)時間短，不需要大范圍暴露，減少軟組織損傷，降低術(shù)中失血量。②微創(chuàng)治療有利于合并其他部位損傷的患者的救治，減少術(shù)后感染等并發(fā)癥，降低死亡率。③可早期進行功能鍛煉。經(jīng)皮逆行拉力螺釘固定術(shù)后，一般在2周之內(nèi)患者就可以部分負重練習(xí)，不需要在骨折完全愈合之后進行。④對于多發(fā)傷和不能耐受切開復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)的患者，能夠有效固定骨折斷端，使骨盆具有穩(wěn)定的前后環(huán)骨性結(jié)構(gòu)[4]。與傳統(tǒng)的切開復(fù)位重建鋼板固定髖臼后柱骨折相比，經(jīng)皮逆行置入拉力螺釘具有較好的優(yōu)勢和發(fā)展前景，但是經(jīng)皮逆行植入螺釘?shù)目煽啃院桶踩砸廊淮嬖谥芏嗟膯栴}，國內(nèi)外學(xué)者對拉力螺釘?shù)尼數(shù)绤?shù)進行了大量研究，但是由于研究方法不同，目前對于拉力螺釘?shù)娜脶旤c、置針方向、螺釘?shù)闹睆郊伴L度等方面的研究結(jié)果存在很大差異[4-7]。

陳鴻奮[5]等通過三維CT測量發(fā)現(xiàn)，髖臼后柱順行拉力螺釘?shù)淖罴讶脶旤c位于距弓狀緣（13.62±2.19）mm 及骶髂關(guān)節(jié)前緣（15.27±4.01）mm的交點上，螺釘?shù)某鲠旤c位于坐骨結(jié)節(jié)，螺釘與矢狀面夾角為（6.65±2.93）°，與冠狀面夾角為 （15.47±4.01）°。Feng XR[6]等運用三維重建軟件對髖臼后柱髓腔進行透明化處理測量髖臼后柱順行拉力螺釘?shù)尼數(shù)绤?shù)，結(jié)果顯示拉力螺釘?shù)钠骄睆侥行詾?7.54 mm，女性為15.75 mm。基于此，我們認為髖臼后柱解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但有足夠的空間能容納拉力螺釘。同時，本次研究顯示，拉力螺釘?shù)闹冕敯踩珔^(qū)為四邊形。

對于髖臼后柱拉力螺釘?shù)闹睆絿鴥?nèi)外學(xué)者尚未達成一致意見，Wright RD Jr等建議使用直徑7.3 mm半螺紋空心釘[7]。范永盛等應(yīng)用骨盆3D重建模型經(jīng)坐骨小切跡中點置入髖臼后柱拉力螺釘，測量結(jié)果顯示：髖臼后柱拉力螺釘長度男性為（105.04±4.29）mm、女性為（101.80±3.20）mm，男女之間存在明顯差異。螺釘直徑男性為（13.04±2.34）mm，女性為（12.28±2.13）mm，男性選擇直徑為8.5mm的拉力螺釘、女性選擇直徑為6.5 mm的拉力螺釘較為合適[8]。

本研究中，我們在髖臼后柱模擬置入直徑 6.5 mm 的拉力螺釘，并在髂骨內(nèi)板上測量獲得置釘安全區(qū)的相對位置參數(shù)。髖臼后柱髓腔呈三角形，在后柱置入順行拉力螺釘，只要保證螺釘始終位于髖臼后柱的三角形髓腔內(nèi)，不切割出骨皮質(zhì)即可。故本研究中我們采用的方法是利用MIMICS軟件重建骨盆3D模型，以坐骨結(jié)節(jié)中點為出釘點在髖臼后柱置入直徑6.5 mm順行拉力螺釘，各個方向旋轉(zhuǎn)骨盆三維模型，并通過三個平面的二維圖像觀察，將螺釘?shù)穆菁y切割出骨皮質(zhì);螺釘進入關(guān)節(jié)腔，螺釘損傷關(guān)節(jié)面者剔除，所有位于髖臼后柱三角形髓腔內(nèi)的螺釘被保留。發(fā)現(xiàn)所有位于置釘安全區(qū)內(nèi)的虛擬拉力螺釘?shù)娜脶旤c在髂骨內(nèi)板上形成了一個近似“三角形”的區(qū)域，該區(qū)域即為拉力螺釘?shù)陌踩冕攨^(qū)域。在本研究中，我們將螺紋切割穿出骨皮質(zhì);螺釘進入髖關(guān)節(jié)腔，損傷關(guān)節(jié)面的所有螺釘剔除，因此位于置釘安全區(qū)的拉力螺釘均不存在切割出骨皮質(zhì)和誤入髖關(guān)節(jié)腔、損傷關(guān)節(jié)面的風(fēng)險。我們做出釘點A與三角形的三個頂點B、C、D之間的連線形成近似“四面體A-BCD”，即為拉力螺釘?shù)墓切酝ǖ馈Ｎ覀儨y量AB、AC、AD與矢狀面夾角及與冠狀面夾角，并比較各個參數(shù)在不同性別間差異，結(jié)果顯示所有拉力螺釘與矢狀面夾角及與冠狀面夾角在不同性別之間存在統(tǒng)計學(xué)差異，男性大于女性。

綜上所述，在髖臼后柱存在一個近似“四面體”的安全骨性通道，安全入釘點區(qū)域呈“三角形”。在安全骨性通道內(nèi)置入6.5 mm的拉力螺釘在矢狀面及冠狀面可以有一定的調(diào)整角度。且利用MIMICS軟件有助于髖臼后柱拉力螺釘骨性通道的解剖學(xué)研究，為臨床安全置釘提供理論依據(jù)。

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收稿日期：2018-11-26;修回日期：2018-12-20

編輯/成森