计算机导航引导下骨盆和髋臼骨折微创经皮空心拉力螺钉技术的基础及应用研究

【摘要】： 目的:骨盆与髋臼骨折内固定术通常需要广泛的手术暴露,这可能会引起相关的严重并发症,包括感染、伤口愈合问题、大血管或神经损伤、外展肌的去神经或去血管化、异位骨化等。这些并发症大部分与手术显露直接相关,更胜于创伤本身导致的损伤。因此,为了避免较大的手术显露所带来的并发症,对于适合的骨盆与髋臼骨折病例来说,微创经皮拉力螺钉固定是一个比较好的选择。近几年,已有人报道了有关骶髂螺钉、髋臼前柱拉力螺钉技术的解剖学基础研究,临床上也已经相应地得到应用,但有关髋臼后柱顺行拉力螺钉、耻骨联合拉力螺钉的基础研究及临床研究还未见报道。以往上述微创技术的临床应用,多采用传统C臂透视下引导,由于透视只是二维平片图像,手术者需要多个角度反复透视,往往费时、费力,而且螺钉植入的误植率较高。 计算机辅助骨科手术(CAOS)通过多重实时显示的C型臂二维或三维图像(虚拟图像)更进一步的发展了微创技术。当前最常用的这两种影像导航手术系统都是在手术中利用光学追踪系统(远距离摄像和数字转换器)追随患者和手术植入物的相对位置。手术器械相对于储存影像的位置在电脑屏幕上可以显示出来,这个过程就是所谓的手术导航。骨科医生在手术室用标准的C臂机获得多重二维或三维影像。在C臂机进行透视时,照相机记录其位置,这些图像迅速被传输、储存并显示在工作站上。照相机可以追踪并显示专门的器械的位置及其在储存图像中的相对位置。虚拟C臂机的出现大大拓宽了CAOS在创伤外科的应用前景。任何传统上需要依靠C型臂透视导航的手术过程多可以应用计算机辅助技术。 本研究的目的为1.结合基础解剖和计算机辅助导航技术确定并证实髋臼后柱顺行拉力螺钉的钉道中心轴在骨盆髂骨翼内板的投影点,进钉角度及长度;2.计算机辅助导航技术和传统透视引导下,在骨盆标本上模拟手术中经皮空心拉力螺钉植入操作,评估计算机辅助导航技术的准确性、优点及不足;3.将计算机辅助导航技术引导下微创经皮拉力螺钉植入技术应用于临床,治疗耻骨联合分离,并进行随访,分析治疗效果。 方法:1.共30具人半侧骨盆干性标本和5具完整骨盆干性标本应用于本部分研究中。在骨盆髂骨内板确定髋臼后柱中心轴的投影点,从而确定髋臼后柱顺行拉力螺钉的进钉点。测量从进钉点到骨盆界线的垂直距离并定义为外侧距离。然后,沿骨盆界线测量从进钉点至骨盆界线与骶髂关节交界点的垂直距离,并将该距离定义为后侧距离。测量钉道的深度以及相应的外倾角和后倾角。根据并参考该研究所得上述数据,在C臂透视或ISO-C~(3D)术中计算机导航系统引导下,在另外5具骨盆完整标本上模拟手术中操作,分别将6.5mm空心拉力螺钉植入两侧髋臼后柱。术后对上述标本行X线平片及三维CT重建,并对螺钉的位置进行评估,以印证该研究所获得的结果。所得数据输入SPSS10.0软件分析并以平均值±标准差(Mean±Standard Deviation)表述。2.分别在经典透视、计算机辅助2D导航及Iso-C~(3D)导航(Medtronic Surgical Navigation Technologies,Louisville,CO)引导下对6具完整骨盆标本的双侧的每一侧,经皮植入S1,S2骶髂螺钉、顺行髋臼后柱空心拉力螺钉、顺行髋臼前柱空心拉力螺钉和耻骨联合水平空心拉力螺钉,评估计算机辅助导航引导的准确性。同时记录三种不同引导技术操作过程中引导螺钉植入时所用时间、所需放射时间通过术后X线平片及CT扫描分析螺钉的位置,并对螺钉的偏移进行评估。所得数据以平均值±标准差表示,统计方法采用标准t检验,计算p值,对比组与组间的差异。3.自2006年10月-2007年6月,在ISO-C~(3D)计算机辅助导航引导下,对共8例创伤性耻骨联合分离的病人采用经皮拉力螺钉治疗。其中,男性6例,女性2例。多数合并有复合伤。根据AO分型,B1型4例,B2型2例,C1型1例,C2型1例。5例为受伤后24小时实施手术,2例为3天后手术,1例为7天后手术。所有病人随访时间大于1年。 结果:1.拉力螺钉的长度为104.8±4.2 mm;外侧距离平均为16.8±2.1 mm;后侧距离平均为23.5±3.4 mm;相应的后倾角和外倾角分别为57°36′±4°28′和119°18′±2°32′。根据上述所得结果,在传统透视技术或ISO-C~(3D)术中计算机辅助导航系统引导下,将合适长度的6.5空心拉力螺钉植入到双侧髋臼后柱是可行的,术后X线平片及三维重建CT显示螺钉位置良好,没有发生螺钉穿出骨皮质或穿入髋关节的情况。2.Stealth-Station~(?) ISO-C~(3D)(MedtronicSurgical Navigation Technologies)三维计算机辅助导航技术工作站提供的准确性比2D计算机辅助导航技术和传统透视的准确性都高,平均每枚螺钉植入所用时间最短。传统透视引导准确性最低,平均每枚螺钉植入所用时间、所需放射时间最长。3.计算机辅助导航引导下,经皮植入拉力螺钉治疗耻骨联合分离的平均总出血量为10ml。每枚螺钉的平均手术时间为57min(30-80min),平均透视时间为118s(平均90-167s)。均获得所有8例病人的临床评估及随访X线平片和CT扫描资料。资料显示,直到最后一次随访,所有植入螺钉均在耻骨皮质内,骨盆复位位置维持良好。没有发生感染的术后并发症。 结论:1.该研究得出了髋臼后柱顺行螺钉内固定技术安全钉道植入的方法,在传统透视或计算机辅助导航引导下沿该钉道植入合适长度的空心拉力螺钉是可行的。2.计算机辅助导航尤其是3D导航引导下植入螺钉比经典透视引导的准确性要高,平均每枚螺钉植入所用时间及所需放射时间短。由于导航系统比传统C臂透视操作起来要复杂的多,手术者需要花费时间熟悉并掌握导航系统中软件及硬件的操作方法。3.耻骨联合分离脱位获得闭合复位后,在Iso-C~(3D)计算机辅助导航技术引导下经皮拉力螺钉植入技术是治疗耻骨联合创伤性不稳的安全可靠、快捷有效的治疗方法。