J Orthop Trauma:髋臼骨折经皮微创前柱螺钉固定:一定是困难的吗?——髋臼前柱根部的轴位透射片在经皮微创治疗中的应用

2016-01-26 文章来源:张立海,张巍,Brain Mullis,刘道宏,熊琦,吕厚辰,季欣然,彭烨,唐佩福 点击量:1841   我要说

原文标题:Percutaneous Anterior Column Fixation for Acetabulum Fractures, Does It Have to Be Difficult?—The New Axial Pedicle View of the Anterior  Column for

Percutaneous Fixation

作者:张立海,张巍,Brain Mullis,刘道宏,熊琦,吕厚辰,季欣然,彭烨,唐佩福

译者:张立海  解放军总医院(301医院)骨科副主任,创伤骨科主任

单位:中国人民解放军总医院;印第安纳大学,Eskenazi医院;中国人民解放军309医院

出处:J Orthop Trauma Volume 30, Number 1, January 2016 :E30-E35

总结:髋臼前柱经皮螺钉固定治疗是一项具有挑战性的手术。此技术的目的是提供一个快速,安全,简单的方法来置入前柱螺钉。本文作者通过三维重建模型,尸体骨研究和临床实践,为之前提出的标准方法提出了一项替代性的新方法。

关键词:经皮,前柱,固定,轴位透射

简  介

即使是一名有经验的骨科医生,骨盆和髋臼骨折的治疗也是一项非常具有挑战性的工作。现今开放复位内固定已被广泛认可为骨盆髋臼骨折的标准治疗方法。然而,开放复位内固定存在着不可避免的并发症。同时,保守治疗也可能会造成不良的结果。经皮前柱螺钉微创固定技术克服了开放性手术过程带来的并发症,在近30年内被广泛应用,并取得了良好效果。不过此技术对术者技术上的要求很高。而且对于如何安全、准确地置入螺钉,目前骨科学界仍存在很多困惑。不仅如此,随着透射时间增加,暴露于射线环境的时间过长,还会影响医护人员的健康。

许多研究人员致力于研究前柱螺钉的进钉点和进钉方向,使螺钉能够进入髋臼前柱中的安全区。但是,根据4种不同的骨盆类型(男型、女型、扁平型、类人猿型)准确的进钉点和进钉方向也随之改变,因此进钉的过程仍然是非常复杂的。此外,术中常规应用多角度的X线透射片,相对于单一角度透射片增加了医护人员的射线暴露和手术时间。

三维重建模型和手术方法

髋臼前柱轴位透射的研究过程中,使用了30个无变形、无骨折、无肿瘤的骨盆三维重建模型,其中包括15名男性和15名女性,年龄:28~73岁,身高:160~180cm,体重:50~75kg(如图1)。我们将CT扫描的骨盆数据以DICOM格式导入相应图像处理软件中(MIMICS,Materialise’s Interactive Medical Image Control System; Materialise,Belgium)进行骨盆三维模型的重建。我们让骨盆三维图像透明化并将其旋转,直到得到髋臼前柱根部投影的轴位透射图。我们测量并记录了该视图在横断面和冠状面上的角度(如表1)。此图像展示的即为经皮前柱螺钉固定的髓质通路。为了使经皮螺钉置入后能位于最好的位置,导针的进针点应位于髋臼前柱根部投影的中央。而后将圆柱状螺钉固定于此三维模型中,并将其直径设定为6.5mm,检查螺钉与骨盆间的位置关系。

图1 骨盆三维重建模型的研究 A:半骨盆三维重建模型 B:经过透明化处理的半骨盆三维重建模型 C:骨盆三维重建模型的的轴位片 D:经过透明化处理骨盆三维重建模型的的轴位片 E:髋臼前柱螺钉骨路的四个最狭窄部位(用不同的箭头标示) F:经过透明化处理的轴位片上髋臼前柱螺钉骨路的四个最狭窄部位(用不同的箭头标示) G:轴位片上髋臼前柱最佳进钉点(小箭头)和最佳骨路(大箭头) H:髋臼前柱骨路的侧位片

我们通过对5个尸体骨(3男,2女)进行X线透射,研究此轴位片对于确定进针点及进针方向的有效性。同时用两枚克氏针定位了两侧的髂耻隆起(图2C)。当两枚克氏针的顶部边缘重合时,重叠图像的面积最大(图2E)。而后,髋臼前柱根部的投影在轴位上呈一个四边形,导针的进针点就在其投影的中心。导针的进针方向则应垂直于轴位像。随着进针点和进针方向的确定,导针和螺钉均可被正确置入。

图2 尸体骨研究 A和B:轴位片上尸体骨的位置 C:两侧的髂耻隆起均由两枚克氏针固定 D:X线透射轴位片显示两侧髂耻隆起的两条克氏针影 E:旋转C臂使两条线重合,可见髋臼前柱骨路的投影。F:最佳进钉点位于投影中央,由克氏针标记出来。

最终,20例未移位或较小移位(<20mm)的前柱骨折患者应用上述方法进行了经皮微创前柱螺钉固定手术。此研究中共有13名男性和7名女性,平均年龄38.47岁(23~55岁)。受伤机制包括交通伤12人,坠落伤8人。右侧前柱骨折10人,左侧8人,还有2人为双侧前柱骨折。从受伤至接受手术,平均时间为4.5天(2~7天)。所有手术均由一名主治医师(骨盆臼骨折处理经验五年以上)和一名副主任医师(盆髋臼骨折处理经验十年以上)完成。每个病例术后均做骨盆前后位,出后位,入口位平片。根据OTA分类,三例患者为61-A2.2 型,两例患者为61-A2.3 型, 八例患者为62-A3.3型, 其余七例为62-B3.3型。

手术过程中,患者呈仰卧位躺于一张射线可透过的手术台上,骨折侧贴近手术台的边缘。在常规麻醉完成后,通过X线透射拍摄轴位片。而后,既可以顺行螺钉置入,也可选择逆行螺钉置入。选择顺行前柱螺钉置入的目的主要是避免切口靠近会阴。经过常规的准备和消毒铺单后,根据轴位片上髋臼前柱根部投影的中心来确定最佳进针点的体表投影。在一侧髂骨的该体表投影点做一个小切口(接近1-2cm),而后用手将一个3.5mm的导针经皮置入骨中。导针的前端应位于轴位像的中央。随后用骨锤轻轻敲击导针尾部使其突破骨皮质(接近2mm)。此过程中应不断调整导针方向使其接近轴位像的中央。继续使用骨锤敲击,使导针在进针通路中前进。我们没有用钻的方法,因为在较大力量下,导针容易破坏进针通路的外侧皮质,而使用骨锤,力量和方向更容易控制。测量导针进入的长度,并通过导针将螺钉置入。我们使用直径7.3mm的前柱螺钉进行固定,其长度一般为120mm或125mm。最后拍摄轴位、出口位、入口位的X线片。

结  果

在30例骨盆三维重建模型中,均可观察到髋臼前柱根部在轴位像上的投影。轴位的重叠图像看起来和不规则的髋臼前柱根部相似。此重叠图像包括:耻骨上支和髋臼上壁(图1)。前柱根部的上边缘包括双侧髂耻隆起,而其下边缘为耻骨上支和髋臼上壁。前柱根部的两侧即为耻骨上支的两侧。我们将理想的角度定义为两个上边缘及下边缘均重合,将可以接受的角度定义为前柱根部的影像存在于髋臼上壁。

在不同的骨盆三维模型中,轴位像上髋臼前柱根部的形状也有所不同。30例骨盆三维模型中所有的螺钉均沿着预想的骨路成功置入。在轴位像的横断面上,男性理想的角度为83度,而女性为88度;在冠状面上,男性理想的角度为35度,而女性为41度。在轴位像的横断面上,男性可接受的角度为70~85度,而女性为75~90度;在冠状面上,男性可接受的角度为30~40度,而女性为35~45度(表1)。

表1 男性和女性在轴位片上的最佳角度(可接受角度)

轴位片上的角度

最佳角度(可接受角度)

横断面(度)

冠状面(度)

83(70~85)

35(30~40)

88(75~90)

40(35~45)

在尸体骨盆标本上,上述的角度均可在轴位像上重复实现。所有的螺钉用上述方法均可安全置入。

在临床工作中,所有未移位或仅有微小移位的前柱骨折患者均用此方法进行固定。此项技术的标准流程见图3。在手术中,其轴位像具有可重复性。运用上述方法,所有螺钉都能置入一个良好的位置。在成功置入髋臼前柱骨路的同时,也避免了血管损伤和穿透关节。X线透射的平均时间为32±5秒(17~54秒)。经皮前柱螺钉置入术的平均时间为38±7分钟(31~46分钟)。

图3 轴位透射用于前柱螺钉经皮微创固定的临床研究 A和B:轴位透射过程病人的位置 a:X线透射得到的标准轴位片,髋臼前柱骨路(黑色箭头) b:轴位片上用导针确定最佳进钉点(白色箭头)和进钉方向(黑色箭头)(位于重叠部分的中央)c:使导针的方向垂直于轴位片,并用骨锤将导针敲入骨中 d:当导针穿过骨折部位时(白色箭头)使用出口位和入口位片(e)观察导针的位置 f:使导针位于正确的位置 g:置入螺钉 h:前柱螺钉置入后的轴位片 图中可见空心螺钉(白色箭头)接近骨路的中心(黑色箭头)

患者术后8周内禁止负重,而后2个月内逐渐增加负重。术后,两名患者出现深静脉血栓,使用利伐沙班3周后均得到良好效果。所有患者经过一年随访,全部治愈。一名女性患者术后出现性交疼痛,通过五个月的治疗后好转。

讨  论

在本研究中,我们展示了髋臼前柱的解剖形态,髋臼前柱根部在轴位像上的投影,经皮螺钉固定用于治疗髋臼前柱骨折在临床上的应用情况。髋臼前柱骨折经皮螺钉固定的X透射图像可重复性好。能够较为容易地确定最佳进钉点和进钉方向。总之,经皮螺钉固定治疗髋臼前柱骨折这一方法具有安全、快捷、简单的特点。

髋臼骨折的经皮螺钉固定技术是由Routt和Starr首先提出。此项技术中应用的X线透射图像包括骨盆前后位、入口位、出口位、闭孔斜位和髂骨斜位。如今,经皮螺钉固定治疗髋臼前柱骨折的标准流程是在闭孔出口位图像上找到进钉点。在骨盆入口和闭孔出口双平面像的引导下,导针穿过骨折部位,到达一个理想的位置。此项技术在寻找最佳进针点时会耗费一定时间,并且错误的进针点会导致难以达到恰当的进针孔和骨通道。此外,入口和闭孔出口双平面像之间的切换会造成不能准确展示螺钉和整个安全区域的关系。因切换图像而增加的时间还会使放射线的暴露时间延长。因为缺少一个标准的X线透射图像用以展示安全区和螺钉全部的位置关系,髋臼前柱经皮螺钉固定对技术的要求仍较高。病人骨盆的独特性使透射图像在患者间存在差异。这导致掌握所需的透射图像需要一个较长的学习过程。

X线透射图像的进步促进了经皮微创技术对其他类型骨折的治疗。传统上,术者运用正交视图确定最佳进针点和进针方向。考虑到骨盆形状的多样性,这两张视图在病人间难以具有重复性,且会造成透射时间的延长。CT导航技术也曾被提出,但由于医院资源有限,难以将其应用于手术。

在三维模型的研究中,共有30例骨盆模型,均有髋臼前柱根部在轴位像上的投影。这个重叠图像看起来像不规则四边形。最佳的图像应该穿过该四边形的中心,并垂直于该平面。本研究发现,在横断面上男性理想的角度为83度,而女性为88度;在冠状面上,男性理想的角度为35度,而女性为41度。在轴位像的横断面上,男性可接受角度为70~85度,而女性为75~90度;在冠状面上,男性可接受角度为30~40度,而女性为35~45度。这意味着在进针点相同的情况下男性和女性有着不同的进针方向。圆柱形的螺钉被置入三维模型中,其直径被设定为6.5mm来模拟典型的螺钉。将螺钉的轴线作为髋臼前柱的轴线。研究发现所有螺钉均位于安全区,未穿透骨路。

在尸体骨的研究中,我们发现前柱根部的轴位像容易得到,且可重复性高。此外所有尸体骨皆发现了前柱根部在轴位的投影,且符合上述角度。我们用克氏针标记了髋臼前柱根部的隆起,并发现当两侧髂耻隆起重合时轴位像上投影的面积最大。以此图像引导导针,导针可安全穿过骨路并直接达到另一侧。

在临床研究中,我们建立了基于此技术的标准流程。此方法使经皮螺钉固定术更加安全、简单、快捷,并减少了放射暴露。我们还成功地将此技术应用于20例患者中。对于肥胖患者此技术相对于标准开放手术更加方便。当运用前柱根部轴位片这一单一图像时,也可以找到正确的进钉点并将螺钉放置于准确的位置。

前柱根部轴位片可以提高手术的效率。相对于传统X线透射影像,它可以提供一些潜在的优势。由于只需要一张影像图片去展示通路中最狭窄的部分并安全放置螺钉,所以它更为快速。并且因为C臂的位置不需要改变,所以可以减少病人及术者的射线暴露。总之,此视图可应用于所有的骨盆形状,也不用担心由于异常的螺钉位置和通路对血管神经造成的损伤。我们还推荐入口位和出口位片,用以观察导针是否通过骨折部位。在骨折移位的病例中,可能会出现导针穿出安全区的情况。前柱根部轴位片在概念上和用来引导LC-II螺钉的“泪滴”片相似,且具有相似的优点。

本研究具有一定的局限性。首先,所有的CT数据来源于亚洲人,这可能会限制此项研究结果向其他国家推广。第二,本研究中病例数量较少。最后,本研究中尸体骨盆的数量也较少,尤其是类人猿型骨盆并未通过此项技术进行测试。

综上所述,前柱根部轴位片可靠性好,可重复性高。因此我们建议将其作为经皮螺钉固定髋臼前柱骨折手术时参考的新的影像学图像。此X线透射图像可能会提供一个快速、简单、安全的方法。相对于之前提出的技术,可以减少射线暴露和手术时间。

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