应用MIMICS软件对髋臼后柱顺行螺钉骨性通道参数的测量

徐嵩

摘   要：目的  運用MIMICS软件重建骨盆3D模型，研究髋臼后柱骨性结构，测量髋臼后柱顺行拉力螺钉骨性通道参数，为临床安全置入髋臼后柱螺钉提供理论依据。方法  随机收集2017年1月～12月我院CT 室健康成人的完整骨盆图像数据30例，男女各15例，应用Mimics软件重建骨盆3D模型。以坐骨结节为出钉点在髋臼后柱顺行置入虚拟螺钉，测量后柱顺行拉力螺钉骨性通道安全区的参数，比较各个参数在不同性别间的差异。结果  螺钉 AB及AC的长度、与矢状面夹角及与冠状面夹角在不同性别之间比较，差异有统计学意义（P<0.05）。螺钉 AD的长度、与矢状面夹角在不同性别之间比较，差异有统计学意义（P<0.05）;螺钉 AD的长度与冠状面的夹角在不同性别之间比较，差异无统计学意义（P>0.05）。结论  在髋臼后柱存在一个近似“四面体”的安全骨性通道，安全入钉点区域呈“三角形”。在安全骨性通道内置入6.5 mm的拉力螺钉在矢状面及冠状面可以有一定的调整角度。利用MIMICS软件有助于髋臼后柱拉力螺钉骨性通道的解剖学研究，为临床安全置钉提供理论依据。

关键词：MIMICS;髋臼后柱;拉力螺钉;骨性通道;3D重建

中图分类号：R687.3                                   文献标识码：A                               DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.24.027

文章编号：1006-1959（2018）24-0098-03

Abstract：Objective  To reconstruct the pelvic 3D model with MIMICS software， study the acetabular posterior column bone structure， and measure the osseous channel parameters of the acetabular posterior column anterior lag screw to provide a theoretical basis for clinically safe placement of the acetabular posterior column screw. Methods  A total of 30 cases of intact pelvic image data of healthy adults in the CT room of our hospital from January to December 2017 were randomly collected. 15 cases of male and female were used to reconstruct the pelvic 3D model using Mimics software. The virtual screws were placed in the acetabular posterior column with the ischial tuberosity as the nailing point. The parameters of the posterior column antegrade lag screw bone passage safety zone were measured， and the differences of various parameters between different genders were compared. Results  The lengths of the screws AB and AC， the angle between the sagittal plane and the angle between the sagittal plane and the coronal plane were statistically significant （P<0.05）. The length of the screw AD and the angle between the sagittal plane and the sagittal plane were statistically significant （P<0.05）. The length of the screw AD and the angle of the coronal plane were compared between different genders. The difference was not statistically significant（P>0.05）.Conclusion  There is an approximately "tetrahedral" safety bony channel in the posterior column of the acetabulum. The safe entry point is "triangle". A 6.5 mm lag screw built into the safety bony channel can be adjusted at a certain angle in the sagittal and coronal planes. The use of MIMICS software can help the anatomy of the acetabular posterior column lag screw ossicular channel， providing a theoretical basis for clinical safety.

Key words：MIMICS;Acetabular posterior column;Lag screw;Osseous passage;3D reconstruction

髋臼骨折（fracture of  acetabulum）是一种特殊类型的骨盆骨折，在青壮年中最常见，受伤机制为高能量损伤引起。随着我国经济飞速发展，工业生产及建筑业生产事故和交通事故逐渐增加，骨盆骨折及髋臼骨折的发生率也呈现出上升趋势[1]。对累及后柱的髋臼骨折，目前常规的手术方法是切开复位钢板内固定，伴随骨科领域微创理念及技术的不断发展，最近几年微创治疗髋臼骨折成为创伤骨科研究的热门课题，经皮逆行螺钉固定骨盆髋臼骨折在临床上得到广泛开展[2]。由于髋臼后柱位置深，解剖结构不规则，周围毗邻腹腔、盆腔脏器及重要的血管神经，骨性通道形状不规则，拉力螺钉置入手术要求髙，进针点及进针角度难以确定，螺钉置入过程中可能损伤腹腔盆腔脏器及周围的血管神经，螺钉进入髋关节的风险较大。有国内外学者通过尸体标本对髋臼后柱拉力螺钉的解剖学参数进行了研究，但差异较大，对临床应用的指导意义有限[3]。随着数字化技术的发展，目前的骨科基础研究也进入了数字化时代。本研究中我们运用三维CT重建技术研究髋臼后柱结构，对髋臼后柱顺行拉力螺钉固定技术的相关钉道参数进行影像学测量。

1 资料与方法

1.1一般资料  收集2017年1月～12月在天津市宁河区医院行完整骨盆部螺旋CT扫描的健康成年患者的骨盆数据30例，男女各15例，其中男性年龄20～67岁，平均年龄（44.62±5.72）岁，女性年龄21～64岁，平均年龄（42.33±5.29）岁。

1.2检查方法  采用GE64排128层Light Speed 螺旋 CT扫描，扫描范围：髂骨嵴最顶点至坐骨结节以远。扫描条件：管球电压120 kV，管球电流100 mA，扫描层厚0.625 mm，矩阵 512×512。所有被检查者的CT断层图像经工作站处理后以DICOM格式储存，刻录在DVD光盘上。

1.3置钉安全区参数的测量  将患者原始CT扫描数据以DICOM 格式导入 MIMICS 17.1软件，重建骨盆三维模型。以坐骨结节中点为出钉点在髋臼后柱置入直径6.5 mm顺行拉力螺钉，将螺钉的螺纹切割出骨皮质;螺钉进入关节腔，螺钉损伤关节面者剔除，所有位于髋臼后柱三角形髓腔内的螺钉被保留，即为位于置钉安全区内的螺钉。测量螺钉的长度、拉力螺钉与矢状面夹角及与冠状面夹角。

1.4统计学分析  将测量得到的数据导入 Excel 文件保存，使用SPSS 20.0软件进行统计学分析，计量资料采用（x±s）表示，采用独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

利用MIMICS软件对 30 例髋臼后柱顺行拉力螺钉的置钉安全区的相关参数进行测量后，发现以坐骨结节中点为螺钉的出钉点，所有位于髋臼后柱骨性通道内的顺行拉力螺钉的入钉点在髂骨内板表面形成一个近似“三角形”的安全置钉区域（图 1），“三角形”的三个顶点分别标记为B、C、D，坐骨结节中点标记为A，做各点之间的连线，因此形成一个以 A 点为顶点的“四面体A-BCD”，AB、AC 及 AD 分别为四面体的三个边，该四面体即为拉力螺钉的安全骨性通道。其中螺钉 AB和AC的长度、与矢状面夹角及与冠状面夹角在不同性别之间比较，差异有统计学意义（P<0.05）。螺钉 AD的长度、与矢状面夹角在不同性别之间比较，差异有统计学意义（P<0.05）;螺钉 AD的长度与冠状面的夹角在不同性别间比较，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1～表3。

3 讨论

微创置入髋臼后柱拉力螺钉的优点包括：①手术时间短，不需要大范围暴露，减少软组织损伤，降低术中失血量。②微创治疗有利于合并其他部位损伤的患者的救治，减少术后感染等并发症，降低死亡率。③可早期进行功能锻炼。经皮逆行拉力螺钉固定术后，一般在2周之内患者就可以部分负重练习，不需要在骨折完全愈合之后进行。④对于多发伤和不能耐受切开复位内固定手术的患者，能够有效固定骨折断端，使骨盆具有稳定的前后环骨性结构[4]。与传统的切开复位重建钢板固定髋臼后柱骨折相比，经皮逆行置入拉力螺钉具有较好的优势和发展前景，但是经皮逆行植入螺钉的可靠性和安全性依然存在着很多的问题，国内外学者对拉力螺钉的钉道参数进行了大量研究，但是由于研究方法不同，目前对于拉力螺钉的入钉点、置针方向、螺钉的直径及长度等方面的研究结果存在很大差异[4-7]。

陈鸿奋[5]等通过三维CT测量发现，髋臼后柱顺行拉力螺钉的最佳入钉点位于距弓状缘（13.62±2.19）mm 及骶髂关节前缘（15.27±4.01）mm的交点上，螺钉的出钉点位于坐骨结节，螺钉与矢状面夹角为（6.65±2.93）°，与冠状面夹角为 （15.47±4.01）°。Feng XR[6]等运用三维重建软件对髋臼后柱髓腔进行透明化处理测量髋臼后柱顺行拉力螺钉的钉道参数，结果显示拉力螺钉的平均直径男性为17.54 mm，女性为15.75 mm。基于此，我们认为髋臼后柱解剖结构复杂，但有足够的空間能容纳拉力螺钉。同时，本次研究显示，拉力螺钉的置钉安全区为四边形。

对于髋臼后柱拉力螺钉的直径国内外学者尚未达成一致意见，Wright RD Jr等建议使用直径7.3 mm半螺纹空心钉[7]。范永盛等应用骨盆3D重建模型经坐骨小切迹中点置入髋臼后柱拉力螺钉，测量结果显示：髋臼后柱拉力螺钉长度男性为（105.04±4.29）mm、女性为（101.80±3.20）mm，男女之间存在明显差异。螺钉直径男性为（13.04±2.34）mm，女性为（12.28±2.13）mm，男性选择直径为8.5mm的拉力螺钉、女性选择直径为6.5 mm的拉力螺钉较为合适[8]。

本研究中，我们在髋臼后柱模拟置入直径 6.5 mm 的拉力螺钉，并在髂骨内板上测量获得置钉安全区的相对位置参数。髋臼后柱髓腔呈三角形，在后柱置入顺行拉力螺钉，只要保证螺钉始终位于髖臼后柱的三角形髓腔内，不切割出骨皮质即可。故本研究中我们采用的方法是利用MIMICS软件重建骨盆3D模型，以坐骨结节中点为出钉点在髋臼后柱置入直径6.5 mm顺行拉力螺钉，各个方向旋转骨盆三维模型，并通过三个平面的二维图像观察，将螺钉的螺纹切割出骨皮质;螺钉进入关节腔，螺钉损伤关节面者剔除，所有位于髋臼后柱三角形髓腔内的螺钉被保留。发现所有位于置钉安全区内的虚拟拉力螺钉的入钉点在髂骨内板上形成了一个近似“三角形”的区域，该区域即为拉力螺钉的安全置钉区域。在本研究中，我们将螺纹切割穿出骨皮质;螺钉进入髋关节腔，损伤关节面的所有螺钉剔除，因此位于置钉安全区的拉力螺钉均不存在切割出骨皮质和误入髋关节腔、损伤关节面的风险。我们做出钉点A与三角形的三个顶点B、C、D之间的连线形成近似“四面体A-BCD”，即为拉力螺钉的骨性通道。我们测量AB、AC、AD与矢状面夹角及与冠状面夹角，并比较各个参数在不同性别间差异，结果显示所有拉力螺钉与矢状面夹角及与冠状面夹角在不同性别之间存在统计学差异，男性大于女性。

综上所述，在髋臼后柱存在一个近似“四面体”的安全骨性通道，安全入钉点区域呈“三角形”。在安全骨性通道内置入6.5 mm的拉力螺钉在矢状面及冠状面可以有一定的调整角度。且利用MIMICS软件有助于髋臼后柱拉力螺钉骨性通道的解剖学研究，为临床安全置钉提供理论依据。

参考文献：

[1]吴新宝.老年髋臼骨折治疗的研究进展[J].中华创伤杂志，2017，33（1）：3-5.

[2]Schwabe P，Altintas B，Schaser KD，et al.Three-dimensional fluoroscopy-navigated percutaneous screw fixation of acetabular fractures[J].J Orthop Trauma，2014，28（12）：700-706.

[3]Dienstknecht T，Müller M，Sellei R，et al.Percutaneous screw placement in acetabular posterior column surgery： gender differences in implant positioning[J].Injury，2014，45（4）：715-720.

[4]Banerjee S，Starr AJ，Banerjee R.Computed Tomography-Based Software Safely Guides Anterograde Percutaneous Anterior and Posterior Column Acetabular Screws[J].J Surg Orthop Adv，2016，25（2）：80-85.

[5]陈鸿奋，王富明，隆腾飞，等.顺行拉力螺钉固定髋臼后柱骨折进钉的解剖学参数研究[J].中华创伤骨科杂志，2012，14（2）：153-156.

[6]Feng XR，Zhang S，Luo Q，et al.Definition of a safe zone for antegrade lag screw fixation of fracture of posterior column of the acetabulum by 3D technology[J].Injury，2016，47（3）：702-706.

[7]Wright RD Jr，Hamilton DA Jr，Moghadamian ES，et al. Use of the obturator-outlet oblique view to guide percutaneous retrograde posterior column screw placement[J].J Orthop Trauma，2013 ，27（6）：e141-e143.

[8]范永盛，尹维刚，史增元，等.三维重建模型模拟拉力螺钉固定髋臼后柱骨折的研究[J].中国临床解剖学杂志，2013，31（3）：241-245.

收稿日期：2018-11-26;修回日期：2018-12-20

编辑/成森