術前骨折虛擬復位結合術中兩點定位法螺釘固定特殊骨折塊的初步研究

鄭曉暉,王 鋒

骨折良好復位和精準內固定是骨科醫師致力追求的目標,也是后期良好康復的基礎。一些特殊部位的骨折塊,如腕舟骨、跟骨載距突、肩胛骨喙突骨折,屬于必須獲得良好復位和固定的骨折,但因骨塊形態不規則[1-3],內固定螺釘置入難度相當大。筆者設計術前骨折虛擬復位、虛擬內固定物導入,結合術中導向器兩點定位,以虛實結合的方法準確打入內固定螺釘,可極大降低手術難度,已實施3例,效果滿意。

1 臨床資料

1.1 導向器及骨折虛擬復位法 導向器由合肥市五洋醫療器械有限公司生產,為多功能瞄準器Ⅱ型,產品編號:218078。CT機為東芝16排螺旋CT,以層厚1 mm常規掃描后,DICOM格式數據輸入Mimics 14.0軟件(由南方醫科大學基礎醫學院人體解剖教研室提供)。將閾值設定(thresholding)調整為滿足獲取最大骨折塊信息的數值(默認值為226),在蒙版(Mask)上執行Region Growing命令選定感興趣區域,以Calculate 3D from Mask完成骨折的三維重建,此時可多角度觀察骨折的真實空間形態。在3D Objects中,運用SegmentationEdit Mask in 3D工具以醫師對骨折邊界的判斷為基礎,分離出目標骨折塊使之便于虛擬復位。菜單操作 SimulationReposition,交替使用Move with Mouse 和 Rotate with Mouse功能將骨塊虛擬復位。在MedCAD菜單中用CylinderDraw工具可在立體空間上畫出圓柱體,以此作為虛擬內固定螺釘,不斷調整其空間位置,直至在三維平面上都能證實其位置良好。此時該圓柱體進、出骨折塊的位置即可作為實際螺釘的進、出針點,可以測量進出針點相對于明確骨性標志的距離,作為術中真實選擇的判斷依據,還可以改變圓柱體的直徑以判斷適合的螺釘直徑,也可以測量圓柱體骨內段的長度作為螺釘長度的依據。

1.2 治療方法

1.2.1 病例1 男,37歲。打籃球時摔傷,左手掌撐地,出現左腕部腫脹、疼痛、活動受限,“鼻煙窩”處壓痛明顯。X線拍片、CT掃描+三維重建示:左腕舟骨腰部骨折(Herbert-Fisher分型:B2)。術前虛擬復位并制定手術方案。受傷至手術時間為7 d。手術采用雙切口:腕背偏橈側縱弧形切口約4 cm,經拇長伸肌腱鞘的尺側進入并打開關節囊,顯露舟骨骨折,復位骨折端畸形;掌側切口以舟骨結節為中心,長約2 cm,沿大魚際肌纖維方向鈍性分開,顯露大多角骨嵴。進針點為舟骨的橈骨關節面近端弧形頂點沿舟骨長軸方向旁開4 mm處;出針點為大多角骨嵴頂點偏外側3 mm處。在進、出針點表面安放導向器,打入導針,透視證實位置良好后,打入一枚2.5 mm無頭空心加壓螺釘。患者術前術后CT見圖1。

圖1 左腕舟骨腰部骨折患者(男,37歲)術前及術后CTA.術前CT三維重建;B、C.虛擬復位,手術前設計;D.術后CT三維重建;E、F.術后螺釘固定位置復盤。

1.2.2 病例2 女,50歲。高處墜落傷致左足跟部腫痛、淤青,足跟無法著地行走。X線拍片、CT掃描+三維重建示:左跟骨載距突骨折(Sanders 分型:ⅡC),左跟骨結節內側突骨折。術前虛擬復位并制定手術方案。受傷至手術時間為10 d。手術采用雙切口。外踝下方橫弧形切口約4 cm,切斷腓骨肌下支持帶,牽開腓骨肌鞘管,打開距下關節囊,顯露跟骨后距關節面,找到進針點:一處位于Gissane角頂點向下、向前各5 mm處;另一處位于跟骨后距關節面弧度頂點向圓心方向旁開5 mm。內踝下方橫行切口約2 cm,部分切開屈肌支持帶,在脛后肌腱上方覓及并定位載距突的邊界,在其頂點兩旁各選取一處作為出針點。復位骨折端,觸診斷端間的縫隙消失后,在進、出針點表面分別安放導向器,打入導針,透視證實位置良好后,按正常步驟打入二枚4.0 mm無頭空心加壓螺釘。患者CT及X線片見圖2。

圖2 左跟骨載距突及跟骨結節內側突骨折患者(女,50歲)術前及術后情況A.術前CT三維重建;B、C.虛擬復位,手術前設計;D、E.術后X線片;F.術后CT三維重建。

1.2.3 病例3 男,30歲。騎電動車被電線絆倒摔傷,左側肩背部先著地撞向水泥地面,出現左肩部疼痛、活動受限。X線拍片、CT掃描+三維重建示:左喙突骨折波及肩胛盂和肩胛骨上緣,肩鎖關節無脫位(Eyres分型:ⅤB)。術前虛擬復位并制定手術方案。受傷至手術時間為7 d。手術采用雙切口。切口一,肩峰指向肩胛骨內上角的直切口,長約12 cm。順岡上肌前、后鈍性分離,顯露肩胛骨上緣骨折,見其延及喙突基底部和肩胛盂,骨折端間最大分離移位約1.5 cm。該切口前方在切斷部分三角肌鎖骨前上緣附著后,可顯露喙突并探查喙鎖韌帶,術中證實該韌帶完整性好。在喙突的水平部打入一枚3.0 mm骨圓針,作為搖桿控制喙突骨塊的位置,以肩胛骨上緣骨塊靠攏作為喙突骨折整體復位良好的標志。切口二,相當于小圓肌走行方向的縱切口,長約8 cm。深部經岡下肌和小圓肌間隙進入,定位肩胛骨外側緣和盂下結節。進針點為喙突水平和垂直部的交界區;出針點為肩胛骨盂下結節。骨折復位良好后,在導向器的引導下打入一枚4.5 mm半紋空心螺釘。另以一塊6孔微型LCP鋼板橋接固定于肩胛骨上緣基底和肩胛岡之間,以增強喙突螺釘的穩定性并控制喙突骨塊可能產生的旋轉。患者相關影像見圖3。

圖3 左喙突骨折患者(男,30歲)術前、術中及術后情況A.術前CT三維重建;B、C.虛擬復位,手術前設計;D.術中透視(可見導向器);E、F.術后CT三維重建。

1.3 術后處理 腕舟骨及跟骨載距突骨折患者術后予以功能位石膏托外固定3周,解除外固定后開始無負重關節功能活動并逐漸增大活動范圍,術后6周起小負荷負重練習并過渡至全負重狀態。喙突骨折患者術后予以三角巾懸吊3周,逐漸開始肩關節鐘擺運動,6周后過渡至全范圍被動活動,術后3個月可以進行全范圍負重活動。

1.4 評價指標 術后拍攝X線片,進行CT掃描和三維重建,了解內固定螺釘的位置是否與術前設計吻合。末次隨訪時腕舟骨骨折采取改良Mayo腕關節功能評分,跟骨載距突骨折采取美國足踝外科協會(American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS)踝與后足評分,喙突骨折采取Constant-Murley評分進行評價。

1.5 結果 3例手術用時分別為90、70、150 min,手術切口全部甲級愈合,術后CT復查提示:內固定螺釘均按照術前規劃準確打入骨折塊內,病例1、2、3分別隨訪17、14、10個月,末次隨訪時評分分別為95、90、84分。所有患者術后均無感染、神經血管損傷等并發癥。

2 討 論

2.1 特殊骨折塊螺釘固定方法選擇回顧 本文所稱“特殊骨折塊”泛指臨床上一些形態結構復雜,但功能重要須獲得準確復位和堅強固定的骨折塊,文中病例所列舉的3種骨折即符合這種類型。腕舟骨骨折屬于完全關節內骨折,必須獲得解剖復位;跟骨載距突和肩胛骨喙突屬于局部的“力學中心”,解剖地位重要,且毗鄰重要的血管、神經結構。這幾個部位骨折都需要準確復位和良好固定是大家的共識,但不規則的解剖形態和狹窄的置釘通道使它們獲得精準固定并不容易[4-9]。

有鑒于此,很多作者做了有益的探索。傳統的方法是,術中準確判定進釘點、牢記進釘方向的解剖角度數據、術中特殊體位透視以獲得可靠置釘[10,11]。但即便如此,二維透視影像仍不能提供足夠的術中三維空間支撐依據,吳曉明等[12]通過對喙突骨折螺釘固定術后CT檢查發現,拉力螺釘沒有位于正確位置而不能提供足夠有效的把持力,可能是導致手術失敗的主要原因。依靠透視輔助的置釘方法如果打入的導針位置不準確,則改變釘道并不容易,往往會再次打入原先的道內,對于如腕舟骨這樣的小骨塊,反復的克氏針進出,骨塊內的多個釘道容易使螺釘固位力下降。因此傳統方法置釘的準確性與術者經驗密切相關,需要有很多積累和高超的技巧。

在機器人手術出現后,置釘精確性大大提高。但這類手術需要全麻,術中要確保置釘骨塊手術全程處于固定位置,任何微動都會影響置釘精度,而且昂貴的設備更不是一般醫院可以奢望的,這也讓此類技術難以推廣[13]。作為另辟蹊徑而且成效比頗高的技術,3D導航模板輔助下的置釘技術近年來方興未艾。將CT掃描數據輸入計算機,設計針對手術部位個性化的3D導航模板,可以實現準確置釘[14]。但制作導航模板時,通常需要一個較大且骨性標識清晰的“面”,以便使導航模板卡在該“面”上與之貼合匹配,然后才能根據需置釘的方向設計導向孔柱。而一旦目標骨塊太小,則導航模板的“面”就無所依托,模板就無法設計出來,肩胛骨喙突和腕舟骨都屬于這種情況。在對特殊部位關鍵骨塊精確固定的極致要求下,有作者專門研制了各類針對性的導向器[15-17],但這類專用器械上的角度和方向多是根據人體局部解剖參數的均值設定,精確程度因人而異,甚至有報道其與徒手技術相比并無明顯優勢[7]。

2.2 虛實結合的兩點定位法 骨折的治療模式已逐漸由“切開后再設計”的傳統粗獷模式向“先設計再切開”的數字化精確模式轉變[18]。骨折薄層CT掃描配合Mimics14.0軟件,使臨床醫師可以自行完成骨折的三維重建和虛擬復位[19],在術前對骨折復位后形態有了直觀的認識。對于腕舟骨、跟骨載距突、肩胛骨喙突等特殊骨折塊而言,其可供置入內固定螺釘的通道狹窄,而虛擬內固定螺釘的引入,可以幫助術者規劃螺釘在骨內最佳“行進路線”以便獲得最好的把持力,同時可以準確了解螺釘進、出針點,直徑大小、長度等參數。而術中使用點對點或兩點法,在導向器的輔助下,兩點一線實現螺釘進入的準確方向并不是一個新鮮的方法,是受運動醫學科交叉韌帶重建技術的啟發,事實上張翅等[20]在跟骨載距突骨折的治療中,使用的點對點定位器正是交叉韌帶重建術中所使用的。這種方法的優點是,只要確定了進、出針點,在導向器的輔助下即可較精確完成導針打入和螺釘置放的任務。但這種方法的前提是骨折斷端需要精確復位,術中如果骨折復位不良,則術中固定的方向就可能出現偏頗。因此,術前骨折的虛擬復位就成為術中準確內固定的“關鍵步驟”,因為只有在此基礎上,術中才能知道螺釘置放的合理位置。以此步驟為“橋梁”結合局部解剖學知識,由“虛”到“實”即可完成切口設計、術中關鍵點把握等術前規劃。

2.3 兩點定位法的優缺點和注意事項 在術前骨折虛擬復位指導下,術中完成骨折復位后,只要按照規劃好的點放置導向器,就可以按部就班完成螺釘固定,從而讓手術更精準、高效,還可降低術中透視頻次,從本文3例患者治療的經驗看,置釘的準確性是滿意的。對于不能經常碰到同一部位特殊骨折的醫師而言,有了本法輔助,可以降低手術難度、提升治療水平。更大的好處是,可以在術后復查的CT三維重建圖像中重疊真實釘道與虛擬圓柱體,對螺釘位置進行復盤評價,以完成手術的總結提高。本法的缺點是,為顯露出針點需另做一個切口,增加了創傷和感染的機會。但筆者認為與錯誤置釘、不準確置釘、術中反復透視、手術時間延長等不利因素比較,這個缺點是可以接受的。

兩點定位法在操作過程中還應注意如下問題:(1)術中準確復位仍是精準內固定的基礎;(2)準確辨別進、出針點骨性結構是實現“精準”目標的必要條件,要選擇可以被完整顯露的部位作為進、出針點,且該部位盡量滿足淺表易顯露、周邊毗鄰結構簡單、安全性高的要求,不要為了使用“兩點法”而勉強為之;(3)必要的術前溝通,例如,對需要多一個切口問題應取得患者的認同;(4)由于筆者使用的導向器為市售產品,其內套筒直徑與空心釘導針直徑并不完全匹配,因此出針點略有偏差,但并不影響治療的準確性。

綜上所述,在3例特殊骨折塊固定中使用術前虛擬復位、內固定螺釘路徑規劃,術中兩點定位法在導向器的輔助下準確找到進、出針點,可以準確置入固定螺釘,方法簡便易行,成功率高,適合同類病例少、手術經驗不足的各隊屬醫院開展。隨著各部位關節鏡技術的成熟,期待上述兩點定位技術可以在關節鏡輔助下完成,則可達到創傷更小、位置更精確的效果。