中国人髋臼下部螺钉三维位置研究

朱琦，娄楠，余志才，慕晶晶

(1.香港大学深圳医院骨科，广东 深圳 518053；2.香港大学深圳医院麻醉科，广东 深圳 518053)

髋臼骨折是一种高能量损伤，近年来发生率有增加的趋势[1]，目前主要使用手术内固定处理[2]。髋关节骨关节炎是髋臼骨折重要并发症之一[3]，发生的原因有很多[4]，未达到坚强内固定效果是其中一个重要原因，尤其是对于骨质疏松的老年患者[5]。如果髋臼骨折累计髋臼方形区，造成前柱和后柱的分离，术后发生髋关节骨关节炎的风险会增加[6]。为了解决这一问题，国内外学者研究了很多方法用于支撑髋臼方形区，髋臼下部螺钉就是其中之一[7]，髋臼下部螺钉连接了髋臼前柱和后柱，与前后柱的内固定形成完整闭合的髋臼周围固定支架，使固定更加牢靠。然而，由于卵圆窝处的骨皮质很薄，髋臼下部螺钉置入需要的技术要求很高。后续的研究[8]都着眼于找到最佳的螺钉置入位置，包括螺钉入口位置和螺钉置入角度。然而，这些研究是以西方人为研究对象，或是以二维CT为研究对象，目前还没有针对中国人骨盆三维形态的螺钉位置研究。本文旨在研究中国人的髋臼下部螺钉位置同时与两方人群相关数据做比较，为临床提供参照。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准：年龄20～40岁的中国人，无骨盆受累。排除标准：髋关节骨关节炎，类风湿性关节炎，股骨头坏死，先天性髋关节发育不良等。选择2013—2018年香港大学深圳医院因非骨盆疾病需要进行骨盆CT扫描的研究对象，其中男性22例(44髋)，平均年龄(33.5±5.1)岁；女性33例(66髋)，平均年龄(35.1±5.6)岁。本研究通过本院伦理委员会批准。

1.2 CT扫描 标准仰卧位螺旋CT扫描(GE公司Fairfield，64位)。CT扫描厚度0.625 mm，管电压120 kV，管电流80 mA。扫描图像以DICOM格式进行保存。

1.3 建模和测量 将DICOM图像导入Mimics 19.0软件(Materialise，Leuven，Belgium)进行3D重建并导入3-matic research 11.0(Materialise，Leuven，Belgium)。标记髋臼下部骨皮质外表面，自动生成最贴合标记表面的圆柱体，对骨盆及圆柱体进行布尔运算，显示二者重叠部分(见图1)。标记并生成最贴合骨皮质内表面的圆柱体，此圆柱体代表钉道需通过的最狭窄处(见图2)。有一些研究对象髋臼下部两层骨皮质互相贴合，不存在髓腔及钉道(见图3)。

图1 布尔运算后得到的重叠部分(粉色)

图2 灰色圆柱体为螺钉需通过的最狭窄处 图3 不存在髓腔及钉道 图4 延长圆柱体，确定钉道入口

延长圆柱体，穿出骨皮质，确定钉道入口(见图4)，以圆柱体的长轴进行后续测量。标记并生成骨盆入口平面，确定髂前上棘最突出点，耻骨联合中点，生成骨盆冠状面，通过双侧髂前上棘最突出点的中点和耻骨联合中点并垂直于冠状面得到骨盆矢状面。

测量钉道在骨内的长度。测量髂前上棘到耻骨联合的距离A，耻骨联合到钉道入口的距离B，计算A/B(见图5)。以骨盆入口平面建立草图，生成钉道和矢状面在草图上的投影，测量骨盆入口平面上钉道与矢状面的夹角，在矢状面上钉道与骨盆入口平面的夹角，在冠状面上钉道与矢状面的夹角，在矢状面上钉道与冠状面的夹角。隐藏研究对象信息，由第一和第四作者分别对随机的10例研究对象进行测量，2个月后第一作者再重复测量。观察者间和观察者内测量一致性通过组内相关系数评价。

1.4 假骨模型操作 在骨盆模型上模拟从骨盆入口置入导针，拧入3.5mm直径螺钉，切开模型可见髋臼下部骨质空间足够容纳此直径的螺钉(见图6)，具有实际操作意义。

图6 骨盆模型上可见髋臼下部骨质空间足够容纳3.5 mm直径螺钉

1.5 统计学处理 数据采用SPSS 23.0统计学软件进行分析，计量资料使用Shapiro-Wilk检验判断数据是否为正态分布，Levene检验判断方差齐性。正态分布资料采用独立样本t检验，非正态资料采Mann-Whitney U检验。P<0.05为差异有统计学意义。

注：A髂前上棘到耻骨联合的距离，B耻骨联合到钉道入口的距离

2 结 果

各项测量数值在观察者间和观察者内的一致性较好(ICC0.80～0.98)，后续分析使用一位测量者的数据。27%的男性研究对象不存在钉道，36%的女性研究对象不存在钉道。男性钉道长度为(89.0±10.1)mm，女性为(83.6±8.7)mm，两者比较差异有统计学意义(P<0.05)，男性长于女性。男性钉道直径为(4.3±1.0)mm，女性为(3.4±0.8)mm，两者比较差异有统计学意义(P<0.05)，男性大于女性。男性骨盆入口平面上钉道与矢状面的夹角为(5.1±2.1)°，女性为(18.0±7.6)°，两者比较差异有统计学意义(P<0.05)，男性小于女性。男性矢状面上钉道与骨盆入口平面的夹角为(75.5±12.5)°，女性为(70.6±11.5)°，两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。男性冠状面上钉道与矢状面的夹角为(11.0±6.1)°，女性为(18.1±10.1)°，两者比较差异有统计学意义(P<0.05)，男性小于女性。男性矢状面上钉道与冠状面的夹角为(60.0±13.8)°，女性为(57.1±12.9)°，两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。男性A/B为(2.5±0.3)，女性为(2.6±0.3)，两者比较差异无统计学意义(P>0.05)，男性小于女性(见表1)。另外，本研究与相关文献报道对比提示，与西方人相比，中国人存在钉道的人群占比较小，钉道直径更小而长度更长，中国人钉道入口更加靠近耻骨联合(见表1)。

表1 本研究钉道位置与文献对比

3 讨 论

髋臼下部螺钉是髋臼周围固定支架系统的重要组成部分，对于骨折线从髋臼窝上壁延伸至闭孔，从而造成前后柱分离的所有髋臼骨折类型都是髋臼下部螺钉的适应证，具体包括前柱骨折、前柱/壁+后半横形骨折、“T”形骨折、双柱骨折[7]，尤其是累及髋臼方形区的骨折[9-11]。对于这些类型的骨折，通常使用3.5 mm螺钉和重建钢板进行固定，使用髋臼下部3.5 mm螺钉可垂直于骨折线固定，使得固定更牢靠[12]。而且后柱螺钉和髋臼下部螺钉都可以通过髂腹股沟上入路一个切口完成，使得手术创伤更小，术中出血更少[13]。虽然髋臼下部螺钉有以上优势，但是由于钉道在髋臼窝处狭窄[14]，置入此螺钉相对困难，因此，研究钉道的位置具有明显的临床价值。另外，本研究所使用确立钉道的方法也同样适用于对患者进行术前计划，指导术中在导航条件下置入髋臼下部螺钉[15-17]。

与Gras等[8]的研究相比，本研究不存在钉道的研究对象比例较高，可能因为本研究建立钉道的方法是使钉道完全在髓腔内，而Gras等[8]的研究是基于髋臼下部骨皮质外表面建立钉道。在钉道长度方面，本研究与Kanezaki等[18]使用亚洲人为研究对象得到的结果相似，而均比Baumann等[19]的研究结果长，可能原因是人种差异。本研究中，钉道直径与Kanezaki等[18]的结果类似，而均小于Gras等[8]的研究结果，可能原因除了人种差异外，还可能因为Kanezaki等[18]的研究都是基于髓腔内建立钉道，而Gras等[8]的研究是基于骨皮质外表面建立钉道。本研究中，骨盆入口平面上钉道与矢状面的夹角大于Kanezaki等[18]的结果，可能是由于在他们的研究中，骨盆入口平面在任何研究对象中都假设为与水平面呈25°角，而在本研究中，骨盆入口平面是因人而异的。对于在矢状面上钉道与骨盆入口平面的夹角，本研究得到与Baumann等[19]类似的结果，提示人种差别不大。在冠状面上钉道与矢状面的夹角方面，本研究大于Gras等[8]的研究结果，在矢状面上钉道与冠状面的夹角方面与Gras等[8]的研究结果差别不大，提示与中国人相比，西方人的钉道更加平行于矢状面。A/B值方面，本研究大于Gras等[8]的结果，提示与西方人相比，中国人钉道入口更加靠近耻骨联合。

综上所述，中国男性比女性更有可能存在髋臼下部螺钉的钉道，钉道长度和直径男性大于女性。男性骨盆入口平面上和在冠状面上钉道与矢状面的夹角均小于女性，提示男性钉道更加平行于矢状面。与西方人相比，中国人存在钉道的人群占比较小，钉道的直径更小而长度更长。中国人钉道入口更加靠近耻骨联合，而西方人钉道更加平行于矢状面。