三维成像技术结合精确定位导向器在股骨颈骨折中的应用

孙成群 张炯华 高峰 任应清 赵丽敏 陈建意

股骨颈骨折是老年人常见的骨折。随着社会老龄化，骨质疏松人数的增加［1］，老年人发生股骨颈骨折的概率呈上升趋势［2］。作者利用CT三维成像技术结合自行研制的精确导向器治疗股骨颈骨折［3］，可显著提高置钉成功率，缩短手术时间。报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 选择2009年6月至2016年12月期间，选取符合标准的股骨颈骨折患者94例，排除有严重骨质疏松及内科疾病患者13例。其中男36例，女58例；年龄51～82岁，平均66.5岁。按照Garden分型：Ⅰ型11例、Ⅱ型48例、Ⅲ型35例。纳入标准：（1）Garden分型为Ⅰ～Ⅲ型股骨颈骨折，通过下肢外展牵引床能获得良好复位者；（2）要求行保股骨头治疗，拒绝髋关节置换者；（3）经骨密度测试，T值＞-2.5者，无明显的骨质疏松症；（4）无重大内科疾患及明显手术禁忌者。排除空心钉固定标准：（1）病理性骨折患者；（2）头下型股骨颈骨折患者；（3）经骨密度测试，T值＜-2.5有明显的骨质疏松症患者；（4）Garden分型Ⅳ型，骨折为粉碎性或者完全移位，股骨头翻转移位，甚至伴有股骨头骨折患者；（5）部分偏瘫患者，存在行动障碍或者严重的内科疾病，不能耐受手术者。94例患者按照双盲随机数字法，取每个病例的末位尾数，按照单双数进行分组，分为采用传统三枚螺钉组与使用三维成像技术结合定位器组。

1.2 术前股骨颈三维数据库的建立 采用Superimage三维重建软件，通过输入CT影像数据后，在重建出骨折三维数字化模型并进行测量的基础上，进行模拟复位并和健侧数据进行对比，将三维重建的螺钉固定模板与之拟合，明确内固定置入的方向、长度、角度等数据。使医生在术前进行一次无损伤的“解剖”［4-5］，确定骨折复位方法，并通过自行设计的精确定位导向器确定螺钉的进针点、方向及内固定长度位置等，减少手术中软组织的剥离程度，缩短手术所需要的时间，提高手术的安全性及手术质量，减少术后感染，有利于骨折的早期愈合。

1.3 术中闭合复位方法 根据患者的身体情况采用蛛网膜下腔阻滞麻醉或连续硬脊膜外麻醉（39例）和全身麻醉（55 例）者，麻醉起效后将患者移于骨科牵引复位床，会阴部以软垫保护，双侧足踝部固定，健侧行对抗牵引，在C型臂X线机荧屏监测下根据骨折移位情况完成复位动作并评估复位效果，满意后将患肢固定于牵引床并维持复位状态。复位步骤多采用内收内旋、牵引、外展的顺序，术中荧屏监测观察骨折复位情况，必要时可重复上述复位动作，注意避免过度纠正旋转。复位Garden Ⅱ、Ⅲ型骨折移位过程中采取的对策：（1）一般患侧下肢及患足处于内旋位，根据术前测量的患者股骨颈前倾角度调整患侧下肢内旋角度，以期在进针时可行水平位进针；（2）部分患者平卧于牵引床上，牵引复位过程中可能出现因重力原因导致骨折近端骨折块产生向上移位，或者术前三维CT提示近端骨折向腹侧移位，应将患侧臀部放置胶垫垫高以利于复位；（3）对于体型较瘦的患者可将患者骨盆置于骨盆架上，有利于患者骨盆稳定；（4）将C型臂X线机接收器端以无菌套加以保护，消毒铺单后置于患者两腿之间，监测时旋转C型臂X线机90°即可获得良好的股骨颈正侧位显露；（5）闭合复位时，骨折难于复位时，有时需作小切口暴露，应用点式复位钳、骨钩等复位工具，去除牵引力后处理骨块，直至复位满意；（6）部分Garden Ⅳ型骨折因股骨颈骨折导致复位困难者，应采取切开复位，老年头下型骨折患者建议早期行关节置换术。

1.4 手术及定位器使用方法 手术主要采用经皮内固定技术，内固定空心螺钉由瑞士Synthes公司提供的钛质空心加压螺钉，钛材料的弹性模量与骨组织更为接近，组织的生物相容性更佳。定位器由3部分组件构成（见图1）：组件A：设计4个颈干角角度：125°-127°-129°-131°，并且在纵轴上，各进针点有2mm的水平差，方便调整进针点；组件B：安置两个可以调节角度的导向孔，并通过螺纹调节两个导向孔的间距；组件C：三孔导向器，平行排列的三孔导向管，可根据第一根定位针快速打入另外两枚定位针。根据体外克氏针荧屏监测投影确定进针点的位置，并将该进针点和计算机三维模型上的进针点进行对比，适当调节合适的进针点位置。利用导向器组件A在进针点处闭合穿针，打入第1枚导针后通过C型臂X线机荧屏监测确认位置是否合理。若第一枚定位针位置不理想，暂时不必拔出该导针，根据荧屏监测结果，利用导向器组件B进行角度及间距微调，通过组件A和B，能快速方便的打入第一枚导针，提高置钉的准确率。经荧屏监测确认无误后再依次通过导向器组件C的导向孔打入另外2枚导针并通过荧屏监测确认，导向器的引导孔打入导针直至针头达到距离股骨头软骨下骨约0.5cm处。撤出瞄准器后测量导针钻入骨质的深度，为避免空心钉穿出股骨头应选用比测得深度稍短5mm的空心钉，沿导针拧入空心螺钉，根据患者术前骨密度及拧入空心钉时阻力判断是否加用垫圈。术后再次荧屏监测确认复位质量、空心钉位置，确认无误后方可撤出导针。置钉要求：初始1枚钉靠近股骨距上方的中央，此枚螺钉尤为重要，可作为上方2枚螺钉的定位针，3枚螺钉均靠近骨皮质，尽量分散排列，并尽量靠近股骨颈皮质以增强螺钉的把持力，螺钉呈倒三角或品字形打入，空心钉末端距股骨头软骨下0.5cm左右，避免穿出骨皮质。

1.5 术后处理 术后一般不需要给予抗生素预防感染，若患者术前合并呼吸道及泌尿系感染等情况，可酌情给予敏感抗生素预防感染。股骨颈骨折多为老年患者，术后长期卧床易导致并发症，故术后应积极给予物理（下肢气压治疗）及药物抗凝治疗，预防下肢深静脉血栓形成。术后患肢可行皮肤牵引或丁字鞋固定于外展中立位，数天内要求患者在不负重情况下行下肢屈伸功能锻炼。

1.6 疗效标准 Garden指数评价骨折复位质量［6］：所有患者内固定术后进行标准正位、侧位髋关节X线摄影。骨折复位质量分为4级：Ⅰ级：股骨干内缘与股骨头内侧压力骨小梁呈160°交角，侧位片上股骨头轴线与股骨颈轴线呈一直线（180°）；Ⅱ级：正位片股骨干内缘与股骨头内侧压力骨小梁夹角（160±5）°或者侧位片股骨头轴线与股骨颈轴线夹角处于180°～185°；Ⅲ级：正位片股骨干内缘与股骨头内侧压力骨小梁夹角（160±5）°并且侧位片股骨头轴线与股骨颈轴线夹角处于180°～185°；Ⅳ级：正位片上述夹角＜155°或侧位片上述夹角＞185°。Harris髋关节功能评分标准［7］：包括疼痛（44分）、功能（47分）、关节活动度（5分）及畸形（4分）4个方面。根据总得分进行优良评定：Harris评分≥90分为优，80～89分为良，70～79分为中，＜70分为差。

1.7 统计学分析 采用SPSS 16. 0统计软件。计量资料以（x±s）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为差异有统计学意义。

2 结果

94例患者中89例获得随访，随访12～36个月，平均28.2个月，81例患者骨折愈合良好，8例患者骨折不愈合，于术后12个月行髋关节置换术，其中2例患者股骨颈骨折术后发生断钉。按照Garden复位标准及Harris评分标准：传统3枚钉治疗组优良率为81.39%，其中优24例、良11例、中5例、差3例；三维成像技术结合定位器组优良率为93.48%，其中优27例、良16例、中2、差1例（见表1）。其中传统3枚空心钉置钉方法手术时间平均72min，采用三维成像技术结合定位导向器置入3枚空心钉时间为49min。

3 讨论

社会老龄化的来临以及交通事故的增加，股骨颈骨折年发病率呈逐年增多的趋势。手术技巧的提高及内固定设计的完善，患者的康复得到了明显的改善。但如何提高患者术中置钉的准确率、缩短手术时间一直是医生努力的方向。对于高龄的股骨颈骨折患者，无论骨折有无移位，在无手术禁忌的情况下均主张采取手术治疗，手术方式为闭合复位空心钉内固定。

空心钉作为股骨颈骨折最常用的手术治疗方法，其抗压、抗张及抗扭转强度均在其他内固定之上。空心螺纹钉的主钉力线与股骨颈方向一致，位于股骨距上方并紧贴股骨距，显著增强固定的作用和抗疲劳特性，是一种简便可靠的内固定，愈合率高。如何在手术治疗中快速准确置钉，降低手术伤害及术后并发症的发生已为大家所共识。目前应用三维CT（ 3D -CT）技术做股骨颈骨折三维影像重建已有报道［8］。3D -CT重建能够对股骨颈结构进行立体形态学再现，给术者提供术前设计所需的有关股骨颈骨折、移位的详细信息，尤其是在通过软件将股骨颈骨折复位之后，在各观察平面上进行参数的测量，精确的三维形态参数对于空心钉进针点的确定，进针方向、角度及进针深度具有重要意义。在术前由骨科病区图形工作站（Pacsview）实时调用影像中心工作站中所需病例CT高清数据，将数据导入至Superimage软件中，根据需要对骨折区域进行三维重建，利用软件中的模块功能将骨折断端模拟复原，并根据骨组织解剖外形对骨折进行复位操作，同时在术前规划合适的进针点及进针角度，显著减少术中穿刺时间和荧屏监测次数。由器械供应商提供所需内固定物（如螺钉）的详细几何数值，采用3D Max软件构建内固定物的三维模型，并将其结果以Excel表格格式保存并输入至Superimage软件中，根据各种不同的骨折类型及手术需要，调用相应的内固定物三维模型进行匹配，选择出与骨折区域解剖外形相匹配的内固定物。根据骨折线的走向及骨组织解剖结构选择相应的螺钉模型、螺钉长度及打入的角度。在常规的手术过程中，无论是克氏针定位还是置针后动态荧屏监测定位，均存在进针点定位不准确，颈干角及前倾角偏差，从而导致术中反复荧屏监测、穿针。这种操作必将导致手术时间延长、麻醉风险增加、骨折端血运及周围的骨质进一步破坏、患者及医护人员放射伤害增加。微创技术在提供良好固定的同时，兼具创伤小，手术时间短，患者恢复迅速等优点，但微创手术治疗该病的难点在于进针点的定位及进针方向的选择。

总之，通过优化钉针空间构型，最大限度发挥了3枚空心钉各自力学优势，且利于骨折端稳定性，提高骨折愈合率，降低股骨头坏死率。