胫骨髓内针术前计划及数字影像测量应用进展

郑艮强，赵恩哲，田亮，郑上团，吴斗

(1.山西医科大学，山西 太原　030001；2.山西医科大学附属大医院骨科，山西 太原　030032)



胫骨髓内针术前计划及数字影像测量应用进展

郑艮强1，赵恩哲1，田亮1，郑上团1，吴斗2*

(1.山西医科大学，山西 太原030001；2.山西医科大学附属大医院骨科，山西 太原030032)

随着髓内固定技术的发展，髓内针已被广泛应用于长骨骨干骨折的临床治疗，其适应证也在逐渐拓宽，胫骨髓内针最初主要应用于胫骨干中段横行、短斜形等较为稳定的骨折，有着严格的手术适应证。随着各种新型髓内针被推广应用，尤其是交锁髓内针的应用，对不稳定性胫骨干骨折术后恢复其长度纠正畸形、减弱应力遮挡效应等方面都有着其独特的优势，其适应证也从胫骨干中段骨折逐渐扩展至靠近远近干骺端的骨干骨折[1-3]。在欧美发达国家，长管状骨折髓内针治疗的采用率已达到90%以上，而我国髓内针在相关方面的应用率仅为1/4[4]，骨科医师在对髓内钉的术前计划方面还存在很多不足，重视程度不够，甚至于术中才开始对胫骨髓内针的所用长度进行测量，缺乏必要的术前测量，选择理想规格的髓内针更多是依靠医师的经验，而这种经验需要时间的积累，这也影响着髓内针技术的发展与普及。

1　术前计划的重要性

1950年，Küntscher[5]提出革新性的植入物和手术技巧，引入了扩髓概念以增加髓腔与髓内针间的接触、闭合髓内针治疗骨折的技术，为髓内针铺平了发展的道路，髓内针得到广泛的应用，但随之越来越多的并发症也被报道[6]。Galbraith等[7]认为，术前准确估计髓内针的长度可以缩短手术时间，减少出血及局部损伤，降低术中放射量，减少术中及术后膝关节周围疼痛等并发症，完善的术前计划对保证手术的顺利进行以及手术疗效十分重要。根据国内外文献报道，目前胫骨髓内针适用于大多数类型的闭合性或开放性胫骨干骨折，为获得满意的固定效果，置钉的相关技术要求也在不断提高，尤其对髓内针规格的选择上也有了更高的要求[8]。理想规格(包括长度、直径)的髓内针，对于维持骨折断端的稳定性，恢复患肢长度及纠正旋转畸形都有着重要的作用，而不恰当的髓内钉可能会造成医源性骨折、骨不连、复位失败、慢性膝前痛甚至内固定断裂等并发症的发生[7]。

2　术前测量方式

临床上预测胫骨髓内针规格常用技术有：a)术前测量技术；b)术中透视测量技术。术前测量技术主要包括：体表标志测量、X线胶片测量以及数字化测量这三大类。

2.1体表标志测量方式这也是临床上最为常用的术前测量方式，根据AO髓内针内固定操作建议[9]，术前通过测量体表标志，即测量健侧胫骨髁至外踝的距离，减去30～40 mm，即为所需髓钉长度。术前按此长度进行准备，同时备用长或短15 mm的钉，当骨折为粉碎性骨折或肢体短缩明显时可使用该方式。此外，还有通过其他体表标志测量肢体长度来测算胫骨髓内针长度的方法，包括：a)患肢膝关节水平线到踝关节水平线距离；b)膝关节内侧到内踝尖距离；c)胫骨结节最高点到内踝尖距离；d)尺骨鹰嘴到第5掌骨头距离[10]；e)人身高系数等[11]。Galbraith等[7]对上述五种测量方式的准确性进行了研究，发现测量患肢膝关节水平线到踝关节水平线的距离，与尺骨鹰嘴到第五掌骨头的距离较其他体表测量方式精确度高，但也只能达到56%。Stephen等[10]比较了测量胫骨结节最高点到内踝尖距离与尺骨鹰嘴到第5掌骨头距离这两种方式，认为当不能测出胫骨结节最高点到内踝尖距离时，可使用尺骨鹰嘴到第五掌骨头的距离来预测髓内针长度，髓针长度应在测得距离值与减去50 mm的范围内。考虑到体表标志测量受主观因素的影响较大，对于经验丰富的医师，体表标志测量可以基本确定术中所用髓内针规格，但不能保证不同医师对同一体表标志的定位完全一致，甚至同一医师对于不同患者的体表标志的定位也会有所不同，因此，通过体表标志测量方式预测胫骨髓内针的长度更多是依靠医师的经验来把握。

2.2胶片测量方式罗先正教授[4]提到在胫骨髓内针的术前计划中，通过患侧肢体胫腓骨的X线正侧像以及测量健侧肢体的长度预测术中所用髓内针规格，对手术的准备非常重要。可根据胫骨正位像测量髓内针的长度，根据侧位像测量髓内针的直径。测量长度时，髓钉上端位于平台下5～10 mm，下端于踝穴上10～30 mm，减去照相的缩放率，即为所需髓内针的长度。与已知的X线胶片缩放率不同，X线图像的放大失真问题一直是医师关心的问题。Conn等[12]在X线发射管与显像板距离不变的情况下，通过比较并记录骨骼距离显像板不同高度下数字化摄影(Digit Radiography，DR)成像大小，得出随着骨骼与显像板的距离增大DR成像越大的结论，其在距离显像板200 mm时，其放大率可达到20%以上。Venkateswaran等[13]通过回顾性调查与前瞻性研究结合，对比31名采用胫骨髓内针治疗的患者X线胶片测量以及体表标志测算这两种方式的精确性，统计分析发现在通过体表标志测量方式所推测的胫骨髓内针长度值与理想的髓内针长度值之间有良好的相关性，是一种简单而精准度较高的方法，而该研究中X线胶片的测量方式并不比体表标志测量更有优势。

2.3数字化测量方式

2.3.1数字影像测量软件的应用随着数字化信息时代的发展，诊断成像设备中各种先进计算机技术和数字化图像技术的应用为医学影像存档与通信系统(picture archiving and communication systems，PACS)的发展奠定了基础。术前计划利用PACS系统中相关测量工具软件对数字化影像资料进行直接测量[14]，预测术中使用内固定物的规格并进行模拟手术，避免了胶片测量的误差，省去胶片测量结果需换算缩放比例等繁琐的工作，进而减少了手术过程中的失误率，争取术后良好的疗效[15]。随着数字化影像资料的广泛使用，不同类型的数字化测量工具不断被研发。目前利用PACS系统相关软件进行术前计划较为成熟的方向主要是人工关节置换术前假体型号的选择，将以往的胶片式模板数字化处理，并内置于PACS系统中，与患者数字影像资料直接匹配，无需人工换算等过程，提高了假体型号与关节的匹配程度，并能够保存相关数据[16]。

2.3.2髓内针数字影像测量技术目前对DR影像资料的数字测量软件使用方法都较为便捷，France等[17]结合PACS系统中距离测量工具模块对40 例胫骨髓内针手术患者的胫骨DR正位像进行术前测量并进行多种方式校正，发现在同一DR影像资料中，通过已知尺寸物体影像的大小对数字测量值进行校正，所得结果与术后实际所用髓内针长度的相差值最小，该研究并未对体表标志测量方式进行评价。Heep[18]提出与之相似的方式去预测人工髋关节假体型号大小，即将已知尺寸的硬币与骨盆一同拍摄，得到骨盆DR正位像，以硬币大小校正骨盆大小，取得了较为满意的结果。

在胫骨髓内针的数字化影像测量方面，一些商业公司开始尝试应用胫骨髓内针数字模板技术帮助医师进行术前计划，即采集内固定物参数，并导入DR影像中，以匹配髓腔宽度与骨干长度，目前对这一技术的精确性评价尚未见报道。而胫骨DR影像的精确距离测量是髓内针数字模板技术能否推广应用的前提，没有DR影像的精确数字测量，就不能保证数字模板对内固定物型号大小预测的准确性。而DR影像的测量精度，一方面受数字影像资料质量(包括成像原理、软组织厚度所造成的放大率及失真率)的影响，一般方面也受测量软件自身校正能力的影响[19]。

Galbraith等[7]通过尸体标本试验证实了单纯胫骨的X线影像对于判断胫骨长度及预测髓内针的长度有着很高的准确性，也支持罗先正教授根据胫骨正位像测量髓内针长度的这一建议。尤其正位像的测量结果对胫骨实际全长的相符率可达到100%，侧位相可达90%以上，而多种体表标志的测量对于估计胫骨全长的准确性只有50%左右。该研究中许多变量可控，可获得胫骨全长这一金标准，并进行了模拟胫骨髓内针手术证实结果，可信度高，从根本上说明通过影像测量，理论上可达到很高的精确度，为术前数字化影像测量方式预测髓内针理想尺寸提供了可靠依据。但该研究是对离体胫骨行X线测量，未考虑软组织的影响，仍需对在体胫骨的数字影像测量精确性进一步研究。

3　数字化技术展望

随着精确医学的提出，骨科手术越来越精细化，为取得最佳疗效，新的髓内针技术也在不断推广应用，包括髌上入路髓内钉技术[20]、逆行髓内钉技术、弹性髓内钉技术、阻挡钉技术等[21-22]，其对内固定物选择的精确性要求也越来越高，单依靠骨科医师自身的经验已不能满足手术要求，也不利于骨科年轻医师的规范化培养。因此，不仅在人工关节假体置换中需精确的术前测量技术，在髓内针的术前计划中也需一套相关的数字化测量工具。目前，数字化影像测量与体表标志测量对术前评估髓内针规格精确性的比较研究还较少，仍需骨科医师结合临床具体情况，充分利用科室条件，寻找更为理想的术前评估方式，进一步提高手术疗效。

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1008-5572(2016)09-0817-03

山西省科技基础条件平台项目(2015091002-0105)；*本文通讯作者：吴斗

R687.3

A

2015-11-16

郑艮强(1990- )，男，研究生在读，山西医科大学，030032。