三维重建技术在成年男女髋臼后柱内髂坐钢板置钉安全性分析中的应用

临床中，针对髋臼前后柱骨折的治疗主要以外科手术内固定为主，由于以上部位的骨表面存在不规则性，因此较难在手术过程中充分预弯钢板，影响了手术治疗效果[1～3]。近年来，随着三维重建技术的快速发展，部分学者发现三维重建技术的应用，对骨折疾病的治疗产生积极的影响，尤其是在内髂坐钢板螺钉置入手术当中，由于方形区的骨质较为薄弱，因此在置钉过程中一旦出现角度偏差，则会穿入关节，造成关节软骨损伤[4～6]。因此，有必要利用三维重建技术针对髋臼后柱内髂坐钢板置钉的安全区域及安全角度进行分析[7]。基于此，本研究收集50例成年患者的正常骨盆CT 数据，利用三维重建技术，分析不同性别患者髋臼后柱内髂坐钢板置钉的安全区域及安全角度，期望以此为髋臼骨折患者的临床治疗提供依据，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料收集2018年12月～2019年6月在我院接受治疗及检查的50例成年患者的正常骨盆CT 数据，排除CT 扫描结果为骨盆骨折、畸形或有手术治疗史者，其中男25例，年龄20～73岁，平均（48.29±5.51）岁；女25例，年龄19～75岁，平均（47.53±5.79）岁。所有患者均签署相关知情同意书，且本研究经过医院伦理委员会的批准。扫描条件为120kV 电压，层厚和矩阵分别为1.0mm 和512×512。

1.2 方法将患者的骨盆CT 原始数据进行保存，并将其以Dicom 格式导入医学影像交互控制系统（LEADTOOLS Medical Imaging）中，通过阈值界定、区域增长等方式对患者的右髋骨3D 模型进行重建。

1.2.1 安全区域测量 模型重建后，将其转换为STL格式，并导入处理软件（Geomagic 公司，Studio12.0 软件系统）中，利用Zhang 等[8]提出的方法对内髂坐钢板置钉安全区进行测量，方法：①将髋臼分离后，进行5mm的增厚处理；②将已经增厚的髋臼模型以STL 格式导入影像交互控制系统当中，并将其与原始髋骨模型进行装配；③于软件的3D 视窗界面下，找到置钉危险区（即为骨质的最薄弱区域，通常表现为髋臼模型向内侧所突破的方形区域）。在危险区后缘做一条与坐骨大切迹平行相切的直线，直线与坐骨大切迹之间所产生的区域即为内髂坐钢板可放置的最佳安全区域，对安全区域的宽度进行测量。同时，测量闭孔管的最高点至坐骨大切迹之间的垂直距离，计算二者之间的比值[9]。

1.2.2 安全角度测量 利用影像交互控制系统中的Draw Sphere 功能，于髋臼窝当中填充所设计的最佳球体，对髋臼关节面进行全面模拟，并将球体的中性点设定为O。以O点为起点，作一条与方形区和坐骨大切迹平面相垂直且与髋骨相切的直线，将其所产生的截面标记为M，M点即为髋臼关节面向方形区最为突出的截面，而M 面与方形区面所产生的交线即设定为m 线，其与坐骨大切迹产生的交点即为P点。分别在男性和女性成年患者的m 线上做不同切点，男性切点距离分别为1.0、1.5、2.0 和2.5cm（距离P点），女性切点距离分别为1.0、1.5 和2.0cm，按照顺序将其分别标记为A、B、C、D点（女性不包含D点），以各点为基础作增厚髋臼边缘切线，分别测量不同性别患者的切线与m 线形成的角度，将其分别设定为∠A、∠B、∠C 和∠D（女性不包含∠D）[9]。

1.3 统计学方法使用SPSS 19.0 统计软件对统计数据进行处理，计数资料使用χ2检验，计量资料根据检验判定其是否符合正态分布，本研究内所设计的计量资料均为正态分布，因此使用独立样本t检验，P＜0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全区域比较所有患者在髋臼模型增厚5mm 后均突破了方形区，对患者的置钉安全区域调查，50例患者的平均安全区宽度（d）为（27.52±4.16）mm，闭孔管最高点至坐骨大切迹之间的平均垂直距离（w）为（45.87±3.69）mm，d/w 值为（0.60±0.08），男性与女性的w 值相比差异无统计学意义（P＞0.05），但男性的d 值和d/w 值均明显高于女性（P＜0.05），见表1。

表1 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全区域比较（±s）

表1 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全区域比较（±s）

性别例数 d（mm） w（mm） d/w男性 25 29.31±4.27 46.02±3.58 0.64±0.05女性 25 23.46±3.35 45.37±3.87 0.52±0.07 t 7.336 1.583 8.149 P 0.043 0.179 0.039

2.2 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全角度比较50例患者的内髂坐钢板置钉平均安全角度分别为∠A（88.93±4.32）°、∠B（76.97±4.11）°和∠C（64.38± 4.58）°，男性的∠D 平均值为（55.96±4.57）°，男性与女性的∠B 平均值相比差异无统计学意义（P＞0.05），但男性的∠A 平均值明显低于女性（P＜0.05），且∠C平均值明显高于女性（P＜0.05），见表2。

表2 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全角度比较（±s，°）

表2 不同性别患者内髂坐钢板置钉安全角度比较（±s，°）

性别例数 ∠A ∠B ∠C男性 25 88.57±3.74 77.03±4.24 69.26±4.37女性 25 92.15±4.53 76.85±3.96 62.33±4.81 t 6.931 1.219 7.786 P 0.046 0.219 0.041

3 讨论

髋臼骨折作为临床中常见的骨折类型，其手术入路方式的选择通常与患者的骨折类型存在较强的相关性[10]。其中，针对髋臼前柱骨折的患者通常选择前方髂腹股沟入路进行手术内固定，而后柱骨折通常会选择后方入路进行手术内固定，但相较于前柱骨折，后柱骨折的手术入路操作难度系数相对较高，且髋臼周围的解剖结构较为复杂，因此对术者的临床治疗技术提出了较高的要求[11～13]。目前，临床中常见的髋臼后柱骨折固定方式包括微创拉力螺钉内固定以及切开复位钢板内固定，前者主要是指从骨盆内骶髂关节前方以及弓状线上方进行置钉，其具有创伤小、牢固性高等优势，但却无法在直视下实现对骨折块的复位，因此只能应用于移位程度相对较小的髋臼骨折中[14～16]。近年来，随着医疗技术的快速发展，部分学者针对髋臼后柱骨折的手术治疗方式进行了大量研究，并发现改良Stoppa 入路在髋臼骨折的治疗中有较好的治疗效果[17～20]。相较于传统的治疗方式，改良Stoppa 入路可以充分暴露方形区，同时也有利于扩大手术视野，可以将钢板支撑于方形区表面，提高了治疗后的稳定性[21～23]。

大量临床经验表明，改良Stoppa 入路可以进一步实现对髋臼后柱骨折患者的治疗，而髋臼后柱也被称为髂骨-坐骨柱，其后侧即为髋臼后壁，内侧即为方形区，而坐骨大切迹前方的骨质即为髋臼后柱的骨盆内侧投影[24～26]。Kourkoulis 等[27]发现在投影区域即可实现对髋臼后柱的有效固定，其中用于固定的钢板即为内髂坐钢板。然而，由于改良Stoppa 入路在临床中的应用尚未普及，因此仍有部分术者缺乏改良Stoppa 入路的治疗经验，加之方形区的骨质较为薄弱，增加了内髂坐钢板螺钉置入的手术难度和风险[28]。临床中，由于有关改良Stoppa入路的研究相对较少，因此骨科医师通常会根据既往的手术经验进行置钉，而随着近年来三维重建技术的快速发展，有学者发现应用三维重建技术可以进一步明确改良Stoppa 入路治疗中内髂坐钢板放置的安全区域及其角度，对提高临床治疗效果产生了积极的影响[27～29]。

Sakellarios 等[30]在相关研究中选取了28例成人骨盆CT 数据进行研究，结果发现在方形区的螺钉置入安全区与患者的同侧股骨头直径大小存在较强的相关性，当其直径超过47mm 时，置钉安全区则位于骶髂关节前方28mm 之内的范围，但若其直径不足47mm，置钉安全区则会有所缩小，位于骶髂关节前方23mm 之内的范围。但由于该方法需要在手术过程中充分暴露骶髂关节，且需要在方形区表面垂直置钉，因此无法在临床中广泛应用和推广。Wang 等[31]通过增厚髋臼模型的方式，利用改良Stoppa 入路的显露范围对方形区置钉的绝对危险区域进行了分析，并分别划分出了绝对危险区（弓状线以下3.07cm、闭孔管缘以远2.85cm）和绝对安全区（弓状线以下3.55cm、闭孔管缘以远3.85cm），二者之间的区域即为相对危险区域。然而，临床中针对不同性别髋臼后柱骨折患者的内髂坐钢板置钉研究却相对较少，不利于不同性别患者的内髂坐钢板置钉区域选择。

本研究主要利用了三维重建技术，相较于其他方式，三维重建技术的利用可以有效实现对样本数据的快速分析，且计算结果较为精准。通过对50例成年患者骨盆CT 数据的分析，结果发现50例患者的平均安全区宽度（d）为（27.52±4.16）mm，闭孔管最高点至坐骨大切迹之间的平均垂直距离（w）为（45.87±3.69）mm，d/w 值 为（0.60±0.08），男 性 与女性的w 值相比差异无统计学意义（P＞0.05），但男性的d 值和d/w 值均明显高于女性（P＜0.05）；50例患者的内髂坐钢板置钉平均安全角度分别为∠A（88.93±4.32）°、∠B（76.97±4.11）°和∠C（64.38± 4.58）°，男性的∠D 平均值为（55.96± 4.57）°，男性与女性的∠B 值相比差异无统计学意义（P＞0.05），但男性的∠A 值明显低于女性（P＜0.05），且∠C 值明显高于女性（P＜0.05），因此在对不同性别髋臼后柱骨折患者进行内髂坐钢板置钉的过程中，必须根据患者的性别选择合适的安全区域和安全角度，才能提高临床治疗效果。

综上所述，髋臼骨折作为临床中常见的骨折类型，针对髋臼骨折的治疗主要以内固定为主，后柱内髂坐钢板置钉为近年来被广泛应用于临床中治疗髋臼骨折的方式。本研究发现不同性别成年患者的髋臼后柱内髂坐钢板置钉安全区域和安全角度不同，应当在临床中根据患者性别的不同选择不同的安全角度进行治疗，才能发挥出较好的临床应用价值。