计算机导航系统辅助置入空心螺钉内固定术治疗股骨颈骨折

吴铭杰，庄伟达，郑杰，李修往，陈敏，樊晓海，吴家昌，桑宏勋

南方医院大学深圳医院骨科中心，广东 深圳 518101

髋部周围骨折已成为全球主要的公共健康卫生问题之一，每年约450万人因髋部周围骨折而残疾，预测2050年髋部骨折将达到626万例/年，其中50%以上的骨质疏松性骨折将发生在亚洲[1,2]。国人髋部周围骨折最常见类型是股骨颈骨折，约占全身骨折的3.6%，髋部骨折的48%～54%[3]。股骨颈骨折损伤机制在老年人多为跌倒等低能量损伤引起，而年轻人多为高能量暴力损伤造成[4]。目前绝大部分股骨颈骨折的患者首选手术治疗，空心螺钉内固定术是治疗所有年龄组股骨颈骨折的有效方法，特别是年龄小于65岁的“年轻患者”[2,5]。

本研究回顾分析本院自2017年1月至2020年7月采用计算机导航系统辅助空心螺钉内固定术治疗的29例股骨颈骨折患者资料，并与C型臂X线机透视下徒手置入空心螺钉内固定术治疗的30例股骨颈骨折患者进行比较，探讨计算机导航系统在股骨颈骨折空心螺钉内固定术中的应用及疗效。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究通过南方医科大学深圳医院医学伦理委员会批准（NYSZYYEC20200046），所有患者签订知情同意书。共纳入59例患者，计算机导航辅助空心螺钉内固定术组（导航组）29例，男17例，女12例；平均年龄（50.2±9.2）岁；骨折按Garden分型，Ⅰ型3例，Ⅱ型15例，Ⅲ型8例，Ⅳ型3例；损伤因素：跌倒摔伤17例，交通事故7例，高处坠落伤5例。徒手空心螺钉内固定术组（非导航组）30例，男17例，女13例；平均年龄（49.8±9.9）岁；按Garden分型，Ⅰ型2例，Ⅱ型12例，Ⅲ型12例，Ⅳ型4例；损伤因素：跌倒摔伤20例，交通事故5例，高处坠落伤5例。导航组与非导航组患者术前一般资料比较无统计学差异（P>0.05，表1），具有可比性。

表1 两组股骨颈骨折患者术前一般资料（）Tab.1 Comparison of preoperative general information of patients with femoral neck fracture in the two groups(Mean±SD)

表1 两组股骨颈骨折患者术前一般资料（）Tab.1 Comparison of preoperative general information of patients with femoral neck fracture in the two groups(Mean±SD)

纳入标准：①术前根据症状、体征及影像学资料确诊单侧闭合性股骨颈新鲜骨折；②年龄＜65岁；③生命体征稳定，无其他严重合并症，无明显手术禁忌。排除标准：①股骨颈骨折伴随股骨粗隆间或髋臼骨折的患者；②年龄≥65岁的行关节置换的患者；③不能耐受手术或并存血管神经损伤的患者；④严重复合伤或感染延迟治疗（受伤后超过14 d）及应力性骨折的患者；⑤术后失访的患者。

1.2 研究方法

1.2.1 术前准备 其中46例股骨颈骨折患者因合并内科疾病或软组织挫伤未在入院24 h内手术，予患肢制动、止痛、抗凝等对症治疗，待软组织条件好转或内科疾病稳定后限期手术治疗。

1.2.2 手术方法 手术均为同一组医生完成。麻醉成功后患者仰卧于骨科牵引手术床上，会阴部放置对抗牵引柱，行患肢持续牵引及闭合复位，C型臂X线机（德国Siemens Arcadis）进行正侧位透视，使股骨颈骨折复位达到Garden复位标准Ⅰ级[6]。

复位成功后，牵引床持续牵引患肢。安装C臂跟踪器，连接C型臂X线机及美敦力计算机辅助手术导航系统（S7）网络，固定导航参考架，拍摄股骨颈正侧位存储于导航计算机中备用。校验导航工具。设计手术方案，按照“倒三角形”布局，用导航跟踪钻孔导向器规划3枚螺钉置入的进针点及方向，导航系统自动测算螺钉的合适长度。一旦螺钉轨迹达到最符合生物力学的位置，切开皮肤、钝性分离皮下组织及深筋膜，将导航钻孔导向器插入股骨外侧皮质，根据规划置钉的路径及长度，通过钻孔导向器套管依次置入3枚3.5 mm的导针，沿导针置入3枚合适长度的空心螺钉。最后正侧位X线摄影验证[7]，见图1A～D。

图1 术中导航资料A：股骨颈正侧位X线 B：计手术方案，在计算机导航辅助下置入3枚空心螺钉 C：中正侧位X线 D：术切口情况Fig.1 Intraoperative navigation dataA:Anteroposterior and lateral X-ray films of femoral neck;B:The surgical plan was designed,and 3 hollow screws were placed with the assistance of computer navigation;C:Intraoperative anteroposterior and lateral X-ray films;D:The surgical incision

非导航组在C型臂X线机透视下，术者徒手置入3枚导针，根据螺钉的生物力学位置透视及调整导针，然后测深尺测量螺钉的长度，沿导针置入3枚相应长度的空心螺钉。

1.2.3 术后处理 术后予抗凝、消炎镇痛治疗，麻醉清醒后开始行股四头肌等长收缩及踝泵运动，预防深静脉血栓形成。患肢逐渐部分负重至术后3个月完全负重。

1.2.4 观察指标 对比两组患者术中出血量、术中透视次数、导针钻孔次数、总手术时间、术中人员流动情况（透视时手术相关人员进出次数的总和）、术后住院时间、术后Harris评分、术后每例患者正侧位X线片任意2枚螺钉的夹角[8]、术后每例患者正侧位X线片2枚最远距离的螺钉在股骨颈的离散程度（测量2枚最远距离螺钉的外缘宽度和股骨颈最大宽度，离散程度=最大距离螺钉外缘宽度÷股骨颈的最大宽度）[9,10]。Harris评分90分以上为优，80～89分为良，70～79分为可，＜70分为差。

1.3 统计学处理

应用SPSS 22.0软件进行统计学分析，计量资料首先使用Shapiro-Wilk检验判断是否为正态分布，若为正态分布数据，且方差齐性，以（）表示，计量资料的比较采用两独立样本t检验。计数资料比较采用χ2检验。检验水准α取双侧，P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般结果

导航组术中出血量20～80 ml，术中透视5～16次，导针钻孔5～13次，总手术时间55～84 min，手术相关人员流动10～25人次，明显少于对照组（100～200 ml、24～40次、16～28次，80～120 min、20～38人次），差异均有统计学意义（P<0.05）。导航组术后住院时间（7.1±3.7）d，非导航组（7.3±3.3）d，二者差异无统计学意义（P>0.05），见表2。

表2 两组患者手术指标（）Tab.2 Comparison of intraoperative and postoperative data of patients in the two groups(Mean±SD)

表2 两组患者手术指标（）Tab.2 Comparison of intraoperative and postoperative data of patients in the two groups(Mean±SD)

2.2 螺钉间夹角及2枚最远距离螺钉在股骨颈的离散程度

术后导航组患者正、侧位X线片任意2枚螺钉的夹角分别为（4.14±1.30）°（1～7）°，（2.84±0.87）°（1～5）°，其中2枚最远距离的螺钉在股骨颈的离散程度分别为（67.6±4.9）%（60%～80%），（71.9±4.6）%（61%～82%），明显优于非导航组相应指标（6.97±1.40）°（4～10）°，（4.69±1.50）°（2～8）°，（57.7±5.2）%（51%～68%），（61.8±3.2）%（55%～68%），差异均有统计学意义（P<0.05），见表3及图2，3。

图2 导航组典型病例 患者，女，45岁，右股骨颈骨折（GardenⅢ型）A：术前骨盆正位X线片 B：前骨盆CT C：术后第1 d右股骨正侧位X线片 D：后第1 d双髋关节CT E：术后3个月右股骨正侧位X线片 F：术后1年骨盆正位及右股骨侧位X线片 G：术后1年双髋关节CT H：术后1年空心螺钉内固定取出术后正侧位X线片Fig.2 Typical patient in the navigation group,female,45 yearsold,right femoral neck fracture(GardenⅢtype)A:Anteroposterior X-ray film of the pelvis before operation;B:Preoperative pelvic CT;C:Anteroposterior and lateral X-ray films of the right femur one day after operation;D:CT of both hip joints on the 1st postoperative day;E:Anteroposterior and lateral X-ray films of the right femur 3 months after operation;F:Anteroposterior X-ray film of the pelvis and lateral X-ray film of the right femur one year after operation;G:CT of both hip joints one year after operation;H:The anteroposterior and lateral X-ray films of the hollow screwstaken out after internal fixation one year after operation

表3 患者术后正侧位X线片任意2枚螺钉夹角及距离最远的2枚螺钉在股骨颈的离散程度（）Tab.3 The average angles of any two screws in the anteroposterior and lateral X-ray films、the dispersion degree of the two screws with the farthest distance in the femoral neck X-ray films(Mean±SD)

表3 患者术后正侧位X线片任意2枚螺钉夹角及距离最远的2枚螺钉在股骨颈的离散程度（）Tab.3 The average angles of any two screws in the anteroposterior and lateral X-ray films、the dispersion degree of the two screws with the farthest distance in the femoral neck X-ray films(Mean±SD)

2.3 术后患肢功能及并发症

术后导航组随访时间为（16.3±9.6）月，非导航组随访（15.8±9.6）月，末次随访Harris评分，导航组平均（88.6±2.5）分，非导航组平均（88.0±3.3）分，差异无统计学意义（P>0.05，表2）。两组患者伤口均Ⅰ期愈合，无患者出现伤口感染、骨不连及深静脉血栓形成等并发症。其中非导航组出现1例内固定物穿透股骨头皮质及股骨头缺血坏死。

3 讨论

3.1 股骨颈骨折疗效影响因素

股骨颈骨折内固定术疗效受多项因素影响。有荟萃分析显示股骨颈骨折的再次手术发生率为20%，股骨头缺血性坏死发生率为14.3%，骨不连发生率为9.3%，手术部位感染发生率为5.1%[4]。为提高疗效、减少并发症，除了尽早手术，解剖复位股骨颈，避免破坏股骨颈血供等，精确的置钉技术也很重要。研究表明使3枚空心螺钉相互平行并离散分布于股骨颈内，尖端位于股骨头软骨下骨5 mm内，两侧在股骨颈皮质3 mm范围内，空心螺钉在股骨颈中呈倒三角形构型分布比其他构型具有更高的峰值载荷、更小的位移和更大的能量储备[11,12]。Gurusamy等[10]认为3枚空心螺钉在股骨颈的空间离散分布减少将增加骨折不愈合的风险。非导航手术需要依靠术者临床经验，且不能完全保证置钉精准分布均匀，采用C型臂X线机术中透视评估螺钉位置，可观察到单平面视图，缺乏空间立体概念，造成置钉精准度低，可重复性差，需多次调整C臂透射角度以确保置钉的精确性[12]，耗时耗力。

3.2 计算机导航系统在股骨颈骨折空心螺钉内固定术中的优势

计算机导航系统辅助可提高置钉平行性及离散性。本研究中导航组患者术后正侧位X线任意2枚螺钉的夹角及2枚最远距离螺钉在股骨颈的离散程度均优于非导航组，表明计算机导航系统辅助下置入3枚空心螺钉平行线更好，离散程度更优，使得股骨颈获得更好的支撑及稳定，有利于骨折愈合。

计算机导航系统辅助下置钉可减少辐射暴露，保护医患健康。在股骨颈骨折空心螺钉内固定手术中，辐射暴露对医生、护士、麻醉医生及患者造成的潜在影响不容忽视，辐射影响研究基金会报告称，1西弗的累积辐射暴露后，会使任何年龄的个体患癌症的风险增加60%，死于癌症的绝对风险增加5%[13,14]。本研究中计算机导航辅助下股骨颈骨折空心螺钉内固定术总手术时间和术中透视次数明显少于非导航组。

计算机导航系统辅助可提高置钉安全性及可视性，减少并发症。本研究中导航组导针钻孔次数明显少于非导航组。术中多次调整导针及螺钉的位置会破坏股骨颈外侧皮质完整性，降低股骨颈内骨强度以及破坏股骨头血供，降低空心螺钉内固定的稳定性及把持力，导致内固定失败、骨不连及股骨头缺血坏死。计算机导航辅助设计了3枚导针在股骨颈内的生物力学位置并显示合适长度，手术医生按图索骥精准地置入导针，而且在置入导针时能从正侧位多角度实时观察，减少导针钻孔次数及更换次数，避免穿透皮质，预防医源性穿孔及骨折。钻孔次数及透视次数减少，减少了术中出血及相关人员流动次数。研究表明，术中工作人员流动次数增加，将增加手术间活跃的含菌颗粒，空气中浮游菌产生速度超过层流间有效滤过率，会恶化手术间空气质量。空气中菌落计数的增多将增加切口感染率。因此为控制切口感染率应减少术中人员流动[15]。

3.3 计算机导航系统辅助股骨颈空心螺钉置入注意事项

计算机导航辅助置入股骨颈空心螺钉内固定术是一项精准定位的新技术，操作时需注意：①所有导航工具需消毒灭菌，清洁摄像机镜头，检查灭菌反射球。导航中摄像机镜头和参考架上灭菌反射球之间的视野范围不能被遮挡；②操作时需维持参考架的稳定性，置入导针及螺钉时应轻柔操作，避免患者身体位移，若发生位移，需重新定位及校准计算机导航系统，否认会引起导航系统偏差；③计算机导航系统只是辅助作用，不能完全依赖，术中仍需术者根据解剖知识及临床经验技术进行空心螺钉置入规划调整；④置入导针时应确保导针锋利无弯曲，否则当导针穿过股骨颈皮质时，由于较硬的骨屏障引起导针弹性变形出现位置偏移，从而导致与原规划图偏差，术中需及时调整纠正。

综上所述，计算机导航系统辅助下置入空心螺钉安全可行，提供了更加精准和固定的螺钉通道，使得空心螺钉具有更优的平行性及离散程度。节省手术时间，减少钻孔次数及透视次数，避免医源性骨折；减少辐射暴露时间，保护医患人身安全；减少术中出血及人员流动次数，降低切口感染率。提高手术质量，实现精准化、微创化、快速康复的目标。但本研究为回顾性分析，数据可能存在观察偏倚，如术中出血量的估算、X线透视角度及放大率对术后测量造成的误差。另外3枚空心螺钉尖顶距、术后并发症及髋关节功能等数据需要进一步的随访观察及统计。