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《南方医科大学》 2010年
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骶髂关节经皮拉力螺钉固定钉道解剖参数的数字模型研究

游景扬  
【摘要】: 研究目的 现代社会高能、高速损伤日益增多,骨盆髋臼骨折发病率逐年增多。骨盆稳定性的建立很大程度上依赖于骨盆后环的稳定性,骶髂关节复合体影响头侧的骶髂关节及尾侧的髋关节,占整个骨盆功能的60%左右。骶髂关节复合体损伤直接导致骨盆后环的不稳定,因而骶髂关节复合体的处理在骨盆骨折处理中显得尤为重要。骶髂关节损伤经历了前路钢板、后路骶骨栓螺钉的切开复位内固定、X线透视下经皮拉力螺钉内固定到CT引导下闭合复位经皮内固定的发展历程。临床实践和生物力学研究也表明骶髂关节螺钉自髂骨翼后外侧面穿过骶髂关节进入骶骨中上部椎体成为较为优越的内固定方式,但不良的置钉可能会损伤髂血管、腰骶干、骶管等重要结构而造成严重并发症。限制这一技术推广应用的根本原因是确定体表进针点的定位技术没有解决,因此如何在体表确定进针点以及进针角度是这一技术的关键所在。数字骨科学的出现为骨科的应用基础研究提供了一种全新的研究方法,与传统的尸体解剖学研究相比,具有精度高、一致性好、可重复性强以及节约医学研究资源等优点。本研究利用Mimics软件对经皮骶髂关节螺钉固定的钉道参数进行解剖学测量,试图为骶髂关节螺钉固定手术导航模板的设计提供理论依据。 1、利用骨盆的骨性标志为参照,在骨盆三维重建模型上模拟骶髂关节经皮拉力螺钉固定,为骶髂关节复合体损伤经皮拉力螺钉固定的应用基础研究提供一种全新的研究方法。 2、为骶髂关节复合体损伤经皮拉力螺钉固定手术导航模板设计的可行性提供应用解剖学基础 3、为骶髂关节复合体损伤经皮拉力螺钉固定的术前个性化准备和治疗提供实验方法和依据。 材料与方法 一、数据获取及三维重建模型的构建 选取2008年6月至2009年7月在我院行骨盆螺旋CT (GE MediCal systems/lightspeed 64型)扫描的成年患者,排除骨质病变和解剖异常,获得正常骨盆CT 50例,男28例,女22例;年龄20~80岁,平均(50.7±19.1)岁。扫描条件:电压120 kV,层厚1.25 mm,512×512矩阵。将CT图像以.dicom格式储存并导入医学影像互交控制系统(Mimics 10.01),界定阈值(Thresholding)选用"bone CT",然后采用区域增长(Region growing)进行三维重建。 二、模拟置入骶髂关节拉力螺钉 取骨盆三维模型后位,模拟术中行骶髂关节拉力螺钉固定的体位(俯卧位),予以透明化处理。从髂骨翼外板经骶髂关节、骶骨翼至S1椎体前正中皮质置入直径为7 mm的拉力螺钉。第1枚骶髂关节螺钉(M1)与骶骨翼相切,第2枚骶髂关节螺钉(M2)与第1骶孔上缘相切,确保骶髂关节螺钉不穿出骨质。 三、骶髂关节拉力螺钉解剖参数测量 利用二维长度测量工具在水平面二维图像上测出拉力螺钉的长度;直接从软件上读取定义拉力螺钉方向的三维坐标(X轴、Y轴、Z轴),利用勾股定理及反三角函数计算它们与水平面、冠状面和矢状面的夹角(公式1-3),即拉力螺钉的进针角度。第1枚骶髂关节螺钉(M1)的进针点为(A),测量其所在平面S1椎弓根的宽度,记为D1,点(A)到髂后上棘突出点(C)的距离,记为AC;第2枚骶髂关节螺钉(M2)的进针点为(B),测量其所在平面S1椎弓根的宽度,记为D2,点(B)到髂后上棘突出点(C)的距离,记为BC。S1椎弓根的宽度,即容纳骶髂关节拉力螺钉的最大直径为(DI+D2)/2,计算M1至M2的CT扫描层数,记为n,椎弓根的高度为1.25 n,即S1椎弓根内能容纳骶髂关节拉力螺钉的有效范围。 公式1-3:骶髂关节螺钉与水平面的夹角骶髂关节螺钉与冠状面的夹角骶髂关节螺钉与矢状面的夹角 四、数据统计与分析 对骶髂关节拉力螺钉的长度(M2/M2)、进针角度、进针点(A/B)到髂后上棘突出点(C)距离AC/BC、S1椎弓根的宽度(D1+D2)/2、S1椎弓根的高度1.25n进行统计,数据采用(x±s)表示。在对性别之间和左右两侧之间是否存在差异进行独立样本t检验(P0.05有统计学意义)。本实验数据采用SPSS 13.0统计分析。 结果 骶髂关节M2至S1椎体正中前皮质的距离为(76.08±4.32)mm,M2至S1椎体正中前皮质的距离(77.62±3.98)mm;S1椎弓根宽D(即容纳骶髂关节螺钉的最大直径)为(20.43±1.63)mm,S1椎弓根高1.25n(即S1椎弓根容纳骶髂关节螺钉的有效范围)为(20.26±0.99)mm。骶髂关节螺钉(M2)进针点(A)至髂后上棘突出点(C)的AC为(49.87±6.80)mm,骶髂关节螺钉(M2)进针点(B)至髂后上棘突出点(C)的BC为(51.11±7.15)mm,骶髂关节螺钉与水平面夹角为0°,冠状面夹角为(18.35±5.20)°,矢状面夹角为(77.62±3.98)°其中骶髂关节的长度、椎弓根的宽度和高度、进针点至髂后上棘突出点的距离、进针点与冠状面的夹角在男性和女性之间的差异有统计学意义。 结论 1、正常成人在S1椎弓根水平均可置入直径为6.5 mm的拉力螺钉的2枚。钉道参数的解剖学测量为骶髂关节拉力螺钉固定手术导航模板的设计提供了理论基础。 2、骶髂关节拉力螺钉钉道解剖参数的测量为骶髂关节复合体复合体损伤手术导航模板的设计提供了路径导航。 3、骨盆的数字模型不仅为骶髂关节复合体损伤经皮拉力螺钉固定的应用解剖学研究提供了一种全新的研究方法,而且能为该技术的使用提供简便、直观的个性化术前准备。
【学位授予单位】:南方医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R687.3

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