魏 巍1,王 晖2,夏志勇2,王 磊3*
(1.哈励逊国际和平医院骨二科,河北 衡水 053000;2.冀中能源峰峰集团总医院邯郸院区骨四科,河北 邯郸 056002;3.河北医科大学基础医学院人体解剖学教研室,河北 石家庄 050017)
[摘要] 目的实施精确骶髂螺钉钉道参数的CT测量,为骶髂螺钉治疗骶髂关节损伤提供理论基础。方法对20例(40侧骶髂关节)正常中国成人骨盆标本进行研究,模拟骶髂螺钉内固定手术方法,进行螺旋CT扫描,对骶髂螺钉的理想钉道参数包括进针点与不同解剖结构之间的距离、进针方向、螺钉长度、安全角度等进行测量。结果骶髂螺钉的理想长度为(86.927±1.813) mm,最大直径为(20.541±1.412) mm。进针点距臀肌线的距离为(20.121±2.986) mm,距坐骨大切迹的距离为(40.424±2.018) mm。距髂后上棘及下棘的距离分别为(36.987±1.596) mm、(37.412±1.328) mm。距对侧前皮质、椎体中点、及椎弓根中心的距离则分别为(86.967±4.210) mm、(71.615±3.932) mm和(52.428±2.981) mm。骶髂螺钉与冠状面、水平面的夹角分别为(25.065±1.121) °和(20.019±1.524) °。冠状位及轴位CT测量进针与髂骨外板的交角分别为(90.621±3.672) °和(90.476±2.993) °。骶髂螺钉在冠状面、轴状面上的安全角度分别为(19.623±1.617) °和(24.514±1.672) °。结论骶髂螺钉治疗骶髂关节脱位具有效果好、创伤小、费用低、操作简单、定位准确等优点。术前行CT扫描,可为患者骶髂螺钉治疗骶髂关节损伤提供安全、快速、准确的个体化手术方案。
[关键词]骶髂关节;创伤和损伤;骶髂螺钉
doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.03.011
骶髂关节损伤主要由高能量损伤导致,其中不稳定型骶髂关节损伤约占68.3%,是一种严重的创伤,文献报道病死率高达19%[1]。骶髂关节损伤传统的治疗方法包括骨盆悬吊、牵引及手法复位等,但在治疗中会出现复位不理想、畸形愈合、创伤性关节炎等并发症,使其应用受限[2]。因此,提高不稳定型骶髂关节损伤的治疗效果、减少并发症、降低病死率已势在必行。骶髂螺钉固定骨盆环属于“两点”固定,螺钉经过三层皮质骨进入第一骶椎内,可提供稳定的固定[3]。本研究通过对20例防腐保存的正常成人骨盆标本左、右骶髂关节进行模拟骶髂螺钉内固定手术,并行CT扫描,对进针点与不同解剖结构间的距离、方向、进针深度以及第一骶椎骶孔上方的骶骨翼的前后径和上下径等参数进行测量及置钉准确性验证,旨在为骶髂螺钉内固定的骶髂关节骨折脱位手术方式提供实验数据及参考,现报告如下。
1.1一般资料 选取20例正常中国成年人的骨盆标本(所用标本均防腐保存),其中男性11例,女性9例。肉眼观察及X线摄片均证实无风湿、结核、脊柱强直、肿瘤等病变,标本均来自河北医科大学基础医学院解剖学教研室。所有数据的测量均由同一医生执行,最大程度降低人为因素的误差,每个数据均连续测量3次,取测量结果平均值。
1.2CT扫描与图像重建 所有骨盆标本均仰卧位,外固定架固定骨盆,在骨盆平面与水平面的夹角为60 °、0 °时应用螺旋CT进行横断面扫描,层厚1.25 mm,扫描所得连续图像以dicom格式储存于移动数据储存设备中。将获得的原始数据导入图像软件处理工作站进行数据整理与分析。
1.3骶髂螺钉钉道参数的定义与测量
1.3.1骶髂螺钉的进针点测量 本研究在骨盆CT图像中找出平行于骶翼与椎体连接的部分(第一骶椎椎弓根)的中轴,找出经过其上下缘中点及前后缘中点的第一骶椎椎弓根轴状和冠状面图像。确定好上述位点后,即分别调整图像中第一骶椎椎弓根轴状、冠状及矢状面定位线的位置,最终使三条线定位于第一骶椎椎弓根最窄处的中心位置。骶髂螺钉在冠状、轴状面的最佳行针路径即为冠状面图像中轴状定位线及轴状面图像中冠状定位线的走行路线,而骶髂螺钉的最佳进针点则为此时轴状、冠状定位线与髂骨外侧面的交叉点(图1~3)。
1.3.2骶髂螺钉长度的测量 骶髂螺钉进针点与第一骶椎椎体对侧前皮质之间的距离即定义为本研究中骶髂螺钉的最佳进针长度(图3)。
1.3.3骶髂螺钉的直径测量 其主要参考因素为第一骶椎椎弓根的高度及宽度。由于第一骶椎椎弓根最窄处为椭圆形,其高度即最窄处上下缘的距离则为第一骶椎椎弓根的宽度。因此,本研究中将第一骶椎椎弓根的高度大小作为骶髂螺钉最佳螺钉直径(图3)。
1.3.4骶髂螺钉的进针方向测量 进针方向的选择涉及水平面、冠状及轴状面的夹角,具体的确定方法为冠状面图像中轴状定位线的走行方向即为冠状面的进针方向,同理,轴状面图像中冠状定位线的走行方向亦为轴状面的进针方向(图3~5)。
1.3.5骶髂螺钉与水平面、冠状面的夹角测量 骶髂螺钉与水平面的夹角为冠状面图像中轴状定位线与水平线的夹角,而骶髂螺钉与冠状面的夹角为轴状面图像中冠状定位线与水平线的夹角(图4,5)。
1.3.6骶髂螺钉的安全角度测量 骶髂螺钉冠状面安全角度定义为:冠状面图像中经进针点与第一骶椎椎弓根最窄处边缘两点形成的2条切线的夹角。同理,轴状面安全角度则为:轴状面图像中经进针点与第一骶椎椎弓根最窄处边缘两点形成的2条切线的夹角(图3~5)。
2.1骶髂螺钉物理参数测量结果 骶髂螺钉进针点的位置确定后,骶髂螺钉的理想长度为65.764~88.972 mm,平均(86.927±1.813) mm,最大直径为18.256~23.527 mm,平均(20.541±1.412) mm。
2.2骶髂螺钉进针点距各结构的距离 进针点是骶髂螺钉固定手术的关键点之一,本研究采用的确定方法与之前的研究一致,即冠状、轴状定位线与髂骨外侧面的交叉点。此时,进针点距臀肌线的距离为17.231~23.923 mm,平均(20.121±2.086) mm,进针点距坐骨大切迹的距离为37.587~43.281 mm,平均(40.424±2.018) mm,而进针点距髂后上棘的距离为34.265~39.187 mm,平均(36.987±1.596)mm, 进针点距髂后下棘的距离为34.990~39.177 mm,平均(37.412±1.328) mm。值得注意的是,骶髂螺钉进针点距对侧前皮质距离为83.192~89.396 mm,平均(87.967±1.210) mm,该距离的测量与应用直接关系到螺钉是否穿出对侧第一骶椎椎体皮质,若超出这个距离则极易损伤其邻近的血管和神经,故测量及应用时应格外注意。此外,进针点距椎体中点距离为67.229~75.313 mm,平均(71.615±3.832) mm,距椎弓根中心距离为49.018~55.210 mm,平均(52.428±2.381) mm,此距离亦为骶髂关节螺钉固定时最易穿出第一骶椎椎弓根皮质的距离。
2.3骶髂螺钉进针方向及安全角度的CT测量结果 骶髂螺钉与冠状面的夹角为22.582~28.315 °,平均(25.065±1.121) °,骶髂螺钉与水平面的夹角为17.473~24.612 °,平均(20.019±1.524) °;冠状位CT测量进针与髂骨外板的交角为86.261~93.277 °,平均(90.621±3.672) °,轴位CT测量进针与髂骨外板的交角为86.718~94.592 °,平均(90.476±2.993)°;骶髂螺钉在冠状面上的安全角度为14.523~22.491 °,平均(19.623±1.617) °,骶髂螺钉在轴状面上的安全角度为21.339~27.828 °,平均(24.514±1.672) °。
骨盆后环具有重要的承重作用,其对骨盆的稳定作用约占骨盆环的60%[4]。骨盆解剖结构十分复杂,其创伤时易导致盆腔脏器、血管及神经等损伤,故临床治疗也十分复杂[5]。如果无法安全有效地固定骶髂关节,那么极有可能导致畸形愈合、疼痛、神经功能障碍,同时也是导致患者高致残率和病死率的潜在因素[6-7]。因此,骶髂关节安全有效、稳定的内固定十分重要。
应用骶髂螺钉是治疗骶髂关节损伤非常有效的办法,它可以在垂直和旋转2个方向上提供稳定性。此外,应用骶髂螺钉对骨盆区软组织的要求相对不高,手术的安全性就相对高。术前应用影像学手段探寻快捷、精确的骶髂螺钉钉道参数的测量方法可极大节约手术时间、减少手术风险,对治疗骶髂关节损伤的安全实施事半功倍[8-9]。临床实践证实,骶髂螺钉具有创伤小、恢复快、效果好等优点,是治疗骶髂关节损伤非常有效的办法。
近年来,随着螺旋CT扫描技术在骶髂螺钉内固定技术中的应用,其显著的指导意义愈发明显[10]。螺旋CT检查可以在多个平面上显示骨盆及骶髂关节的形态及内部结构,发现骨折与关节移位情况以及骨盆内软组织和血管的情况。此外,经CT检测到髋关节骨折片中约80%左右不能为X线片显示。因此,本研究应用术前螺旋CT扫描检测不仅可以直观了解患者骨盆骨折及相关损伤情况,而且可为骶髂螺钉的安全、准确植入提供详细的手术数据,从而在为患者实施个体化治疗、准确评估手术参数、减少手术时间等方面具有极大优势[8-9]。确定进针点及方向的各个参数均可依据螺旋CT扫描结果直观获得,实现了患者的个体化定位目标,最大程度地排除了医生的主观因素。
骶髂螺钉固定术中进钉点和进钉方向至关重要。第一骶椎椎体在骶骨翼上方的三角形区域视为“非安全区”,螺钉置入此区域易进入盆腔可能产生严重并发症[11]。本研究中,测得进针点至第一骶椎椎体对侧前皮质的平均距离为(87.967±1.210) mm,实际应用时一般选择60~70 mm为宜。此外,进针点至椎弓根中心距离的长短亦可能影响螺钉是否到达椎弓根最窄处,如若过长极可能穿出椎弓根皮质进入椎管,故实际应用时应借助C形臂机等X线透视设备判断钻头是否穿出椎弓根,本研究中测得进针点距离椎弓根中心处距离为(52.428±2.381) mm。因髂后上、下棘位置恒定且体表亦触及,故临床应用时可根据此方法简单确定骶髂螺钉的进针位点。本研究中测得骶髂螺钉的进针方向与水平面的夹角为(20.019±1.524) °,与冠状面夹角为(25.065±1.121) °。此进针方向垂直于第一骶椎椎弓根周径最小处横截面,研究结果中的冠状位进针与髂骨外板的交角和轴状位进针与髂骨外板的交角均为90 °,亦可证明此进针方向。
骶髂螺钉直径的选择亦十分重要。目前,对于骶髂螺钉直径的选择主要参考第一骶椎椎弓根的高度。由于第一骶椎椎弓根最窄处为椭圆形状,其上下缘的距离即为最窄处,此距离则为第一骶椎椎弓根的宽度。因此,本研究中将第一骶椎椎弓根的高度大小作为骶髂螺钉最佳螺钉直径,结果显示CT测量的理想螺钉直径为(20.541±1.412) mm。
骶髂螺钉数量的选择十分关键。生物力学证实2枚骶髂螺钉与可调式微创接骨板固定骨盆后环的效果相似,均由于张力带接骨板[12]。另有研究称2枚骶髂螺钉同时置入第一骶椎是临床常用的固定技术,被认为是最坚强的内固定方式[13]。还有学者通过生物力学试验证实应用2枚骶髂螺钉比1枚骶髂螺钉更加稳定[14]。因此,在保证有效固定强度的情况下,本研究认为植入2枚直径为6~7 mm的骶髂螺钉固定较为安全可行。
骶髂螺钉的长度亦是手术成败的关键。如果骶髂螺钉的长度过长,则可能穿出第一骶椎椎体前方骨皮质,进而引起如髂血管和神经损伤等手术并发症。而与之相反的是,如果螺钉过短,其对骶髂关节的固定力不够,导致螺钉松动,不能为骨盆提供足够的生物力学稳定,导致手术失败[15]。本研究中,骶髂螺钉长度为(86.927±1.813) mm。由于实际操作中考虑到个体差异及螺钉固定强度,建议60~70 mm的第一骶椎螺钉较为适宜,且固定手术中应实时监测。
本研究显示,不同的个体之间对于骶髂螺钉的长度、直径具有差别,本着临床实际应用时提倡的个体化诊治原则,术前行螺旋CT检测钉道参数的各项指标对于术中安全、快速、准确地置入骶髂螺钉固定骶髂关节脱位具有很好的指导价值。
总之,骶髂螺钉治疗骶髂关节脱位具有效果好、创伤小、定位准、固定牢的优点。术前行CT扫描可以为患者提供安全、准确的个体化手术方案。在保证有效固定强度的情况下,推荐选择单枚直径6~7 mm、长度65~70 mm的第一骶椎骶髂螺钉固定较为适宜,骶髂螺钉的长度、直径越大,其可调整角度
越小。骶髂螺钉最佳进针方向与第一骶椎冠状面夹角均值为(25.065±1.121) °,水平面的夹角为(20.019±1.524) °。
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WEI Wei1, WANG Hui2, XIA Zhi-yong2, WANG Lei3*
(1.Second Department of Orthopedics,Halixun International Peace Hospital,Hebei Province,Hengshui053000,China; 2.Fourth Department of Orthopedics,Handan Branch of Jizhong Energy Fengfeng Group General Hospital,Hebei Province,Handan056000,China; 3.Department of Anatomy,the School of Medical College,Hebei Medical University,Shijiazhuang050017,China)
[Abstract]ObjectiveTo explore a more accurate and simple method which measures the screwing trajectory′s parameters of the sacroiliac screw by the computed tomography, so as to provide the related theoretical basis for the safty of the sacroiliac screw path during the iliosacral screw fixation for iliosacral joint disruption.MethodsTwenty pelvis specimens(40 sacroiliac joint) of native adults were studied. The iliosacral screw fixation had been taken on all pelvis specimens, and then the CT scans were done. The screwing trajectory′s parameters of the sacroiliac screw were measured, including the distances from the inserting point to various structures of pelvis, such as the inserting direction of the guidewire, the length from the inserting point and the safety angle.ResultsThe diameter of the deal screw was(86.927±1.813) mm, and the maximum length was(20.541±1.412) mm. The diatance from the entry point to the crista glutea, the greater sciatic notch, the posterior superior iliac spinethe, posterior inferior iliac spine, the contrary anterior cortex of vertebral body, the central part of vertebral body, and the most narrow part of pedicle of vertebral arch were(20.121±2.986) mm, (40.424±2.018) mm, (36.987±1.596) mm, (37.412±1.328) mm, (86.967±4.210) mm, (71.615±3.932) mm, and(52.428±2.981) mm, respectively. The angles of the ideal screw was(25.065±1.121) ° to coronal plane, and(20.019±1.524) ° to the horizontal plane. The angles between guide wire and iliac surface in axial CT scans and in coronal CT scans were(90.621±3.672) ° and (90.476±2.993) °. The safe angle of the screw trajectory was(24.514±1.672) °to the axial plane, and (19.623±1.617) ° to the coronal plane.ConclusionThe techinque of the sacroiliac screw fixation for iliosacral joint disruption has the advantage of good results, mall trauma, and little cost, which was a simple and accurate method. The measurement of the screwing trajectory′s parameters of the sacroiliac screw through the computed tomography before the operation of internal fixtion, could provide a safe, simple and accurate method for the percutaneous placement of sacroiliac screw fixation for iliosacral joint disruption.
[Key words]sacroiliac joint; wounds and injuries; helical computed tomography
[收稿日期]2017-07-24;
[修回日期]2017-09-18
[基金项目]河北省科技计划项目(15277751D)
[作者简介]魏巍(1982-),男,河北衡水人,哈励逊国际和平医院主治医师,医学硕士,从事脊柱关节疾病诊治研究。
*通讯作者。E-mail:wangleiliong1@126.com
[中图分类号]R684.75
[文献标志码]A
[文章编号]1007-3205(2018)03-0293-05
(本文编辑:赵丽洁)