数字化技术指导胫骨交锁髓内钉个性化置钉及临床应用研究

龚冲丞 刘林⋆

胫骨骨折是骨科常见的长管状骨骨折［1-2］，中、下段骨折尤为多见，在所有骨折患者中占有约13.7%的比例［3］，治疗方式主要有钢板固定、髓内钉固定及外支架固定等［4］。在众多治疗胫骨干骨折的方法中，交锁髓内钉法目前已被广泛接受，成为一种标准的治疗方法。多年来众多骨科医生根据手术经验总结出胫骨髓内钉固定的合理进针点为胫骨平台前缘取胫骨髓腔和髁间隆起外侧结节的连线点，也就是胫骨结节垂直胫骨平台沿线偏内约0.5cm［5］。不过在实际工作中发现，由于个体差异及手术操作技术的不同，而且髓内钉直径及长度难以做到完美，从而无法达到对胫骨骨折最大程度的中心固定，影响手术质量及预后。近年来，数字化技术开始广泛指导应用于临床工作，并达到了较好的效果。本研究期待通过证明数字化技术能够在术前合理计划胫骨髓内钉的手术操作，并指导临床应用，从而解决临床上最困扰骨科医生的这个问题，而使该技术在临床上得到普及。

1 临床资料

1.1 一般资料 2014年10月至2017年10月运用数字化技术指导胫骨骨折髓内钉治疗中个体化置钉并实际应用。病例共34例，其中男20例，女14例；年龄20～68岁，平均年龄44岁。受伤原因：车祸伤22例，骑车跌倒8例，其他类型外伤4例。所有病例分为两组，观察组为17例，根据AO分型分类，A型7例，B型8例，C型2例。观察组病例均术前采用数字化技术术前测量髓内钉直径、长度、进针点和胫骨结节垂直胫骨平台沿线距离，在术前选择好合适利用的髓内钉，术中寻找到合理的进针点并实际应用于手术。对照组为17例，根据AO分型来分类，其中A型6例，B型9例，C型2例。均采用常规经验置钉的手术方案。两组急诊手术共16例，其中观察组8例，对照组8例，余均在3～7d内完成手术，平均4d。

1.2 术前计划 采用高速多排螺旋CT，术前对患者双侧胫骨进行螺旋CT薄层扫描（层厚选择1.0～1.5mm），并将获得的原始Dicom格式图像数据刻盘后转入Mimics软件软件，结合Pacs系统进行三维图像建模（图1～4）。在图像工作站上进行模拟置入髓内钉的长度、直径、进针点分析，供手术参考，并实际应用于手术。

图1 患肢及健肢影像

图2 术前测量的髓内钉最长长度

图3 术前测量的髓内钉最大直径

图4 术前测量出髓内钉最佳进针点和胫骨结节垂直胫骨平台沿线的距离

1.3 手术方法 腰麻或硬膜外麻醉，仰卧位，不上止血带，于髌骨下缘至胫骨结节间髌韧带内缘或劈开髌韧带入路，切开皮肤皮下组织，屈髋屈膝，劈开或向外侧牵引髌韧带，观察组根据术前测量进针点和胫骨结节垂直胫骨平台沿线距离值找到并显露进针点，对照组以胫骨平台前缘取胫骨髓腔和髁间隆起外侧结节的连线点，即胫骨结节垂直胫骨平台沿线偏内约0.5cm为进针点，以尖锥开孔，闭合复位，髓腔锉依次扩髓，并留取髓腔锉上松质骨，观察组根据术前测量直径与长度选择合适髓内钉并连接手柄及连杆装置，对照组根据术前测量小腿长度和术中测量进入髓腔的导针长度以及扩髓的情况选择髓内钉，将主钉插入髓腔，装置远端定位杆及瞄准器，锁入两枚锁钉，C型臂X线机荧屏透视，检查骨折端，纠正旋转，如骨折端有分离，回敲主钉加压，节段性粉碎性骨折注意维持胫骨长度。如骨折端有较大骨抉分离，可有限切开复位，植入留取的松质骨，最后锁入近端2枚锁钉。

1.4 术后处理 术后不予放置引流及外固定。术后第1天即要求患者尽可能使患肢高于心脏进行膝关节及踝关节功能锻炼，以促进肌力恢复和消除肢体肿胀。待术后复查X线片了解固定情况后根据患者具体条件及术中固定程度制定进一步康复训练计划。术后每个月复查X线片至骨折愈合。

1.5 功能评定标准 术后采用Johner-Wruh评分标准［6］，评分为优良中差制。

1.6 统计学方法 采用SPSS17.0统计软件。计量资料以（）表示，组间比较采用t检验。计数资料组间比较采用χ2检验。p＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

总体34例均为单侧胫骨骨折患者，并以交锁髓内钉完成手术，切口均I期愈合。术后34例均获随访，随访时间8～15个月，平均13个月；全部骨性愈合，愈合时间14～42周，平均愈合时间（16.2±1.3）周。平均手术时间（47.8±8.5）min、透视检测次数（8±1.9）次、进针点至胫骨结节垂直平台沿线距离（6.6±0.7）mm、无骨不连。术后1年按Johner-Wruh评分标准，优23例，良9例，中1例，差1例，优良率94.12%。记录观察组、对照组平均手术时间、透视次数、实际进针点与计划进针点距离（绝对值）、术后力线情况等并进行比较（表1），结果表明透视检测次数、实际进针点和计划进针点距离两组间差异有统计学意义（p＜0.05），手术时间和术后力线情况没有明显统计学差异。并对术后1年观察组和对照组患者进行Johner-Wruh评分（表2-3）。同时对于术后1年观察组和对照组实际进针点与计划进针点距离（绝对值）、透视次数进行比较，分析显示差异有统计学意义（p＜0.05）。

表1 两组患者术中及术后随访资料记录（x±s）

表2 观察组术后1年随访Johner-Wruh评分（n）

表3 对照组术后1年随访Johner-Wruh评分（n）

3 讨论

髓内钉通过中轴线弹性固定，依赖于骨折断端均匀地承受压力，力学传导应力为分享式［7］，髓内钉与骨髓腔的密切接触产生磨擦作用力，从而最大限度地克服因偏心固定所产生的应力遮挡效应［8］。可是如何在术前精确定位胫骨髓内钉进针点、长度、直径并应用于手术，一直是广大骨科医生无法准确回答的问题。所以，找到一种合理的方式来解决这个问题就成为本课题的研究方向。结合目前国内外数字化指导手术技术的发展，作者发现胫骨髓内钉个性化置钉同样也能通过数字化指导的方式来完成，能过提高手术的有效度，并能使置入的髓内钉更好的做到中心固定的理念。数字化骨科技术的应用和发展为胫骨骨折髓内钉的个性化置钉提供了方便。通过数字化骨科的建模技术，在术前可以获得患者双侧胫骨的三维立体图形，并选择合理长度、直径的髓内钉以及精确的进针点为手术设计和模拟提供参考，从而显著提高置钉准确率，降低手术风险。这与传统的髓内钉置钉技术相比，无疑是技术上的一种进步。当然，在手术具体应用过程中也存在精度控制和把握的问题。为了提高精度，要求术前CT扫描的厚度尽量控制在1mm左右。这样获得的数字模型也具有较高的平滑性和精确度，以便和术中的实际情况获得精准匹配。

数字化技术虽然给我们带来了很多的方便和准确率，不过在采用数字化技术结合临床的过程中，也发现和遇到了一些问题。（1）胫骨髓腔过细或者胫骨弧度过大不适合髓内钉固定的患者，只能选择钢板或者外固定支架等其他固定方式。（2）虽然双侧胫骨是基本对称的，但是始终存在微小的差距，在实际操作中要尽量避免测量误差的产生，这样才能更好的贯彻本课题的想法，达到更好的个性化置钉的目的。（3）数字化确定的髓内钉直径和长度及进针点都是根据术前健侧胫骨CT影像学图像而确定的，不能监测及避免术中操作不当或骨折粉碎明显而使患肢因各种原因产生骨折移位、复位旋转、复位短缩、复位成角等造成的误差。所以作者选择的胫骨骨折类型基本以A型和B型为主，C3型骨折时不适合本课题治疗方法的。（4）虽然数字化技术可以解决和指导很多手术可能遇到的问题.但价格昂贵，尚不能在临床广泛应用。

数字化技术对现代骨科医学具有深远的影响，随着软件和硬件的不断改进和发展，作用领域诸如：（1）经皮中空螺钉固定股骨颈骨折。（2）长骨干骨折的交锁髓内钉固定。（3）转子部骨折的髓内固定。（4）骶髂关节骨折脱位的经皮固定。（5）髂骨翼骨折的经皮固定。（6）髋臼骨折的经皮固定。（7）复杂关节骨折的Ilizarov张力钢丝插入固定。（8）椎体成形术与椎弓根螺钉固定。（9）许多需要X线透视监控的经皮固定程序等多种手术项目。数字化技术结合临床，能完善术前计划、指导手术完成、优化手术操作步骤，成为骨折治疗的一个热点研究方向。相信随着科学技术的日新月异及骨科医生对于数字化技术重视程度的加强，在不远的将来，数字化技术在胫骨骨折等多种骨科创伤手术上的应用将越加广泛。本课题的初衷即在于此，作者将继续不懈努力，完善细节，力争在使这一技术在临床上起到更大的作用。