三維導(dǎo)航技術(shù)輔助經(jīng)皮骶髂螺釘治療骨盆后環(huán)骨折

賈帥軍，呂尚軍，賀利軍，劉 建

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，由交通事故、高處墜落及生產(chǎn)意外引發(fā)的骨盆骨折發(fā)病率逐漸增加。AO B型及C型骨盆骨折主要涉及骨盆后環(huán)不穩(wěn)，多數(shù)伴有多發(fā)傷及血流動(dòng)力學(xué)改變［1］，如何及時(shí)、確切地恢復(fù)骨盆穩(wěn)定性，成為了提高骨盆骨折治療水平和改善患者預(yù)后的研究熱點(diǎn)［2］。目前經(jīng)皮骶髂螺釘置入已經(jīng)成為早期固定不穩(wěn)定骨盆環(huán)損傷的常規(guī)治療方法，但由于骨盆后環(huán)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、骶骨上段變異等因素，如何安全有效地使用該方法仍然充滿挑戰(zhàn)［3］。因而多種計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)(computer assisted orthopedic surgery，CAOS)技術(shù)被引入到該項(xiàng)手術(shù)中，以提高螺釘置入的安全性，減少放射線暴露時(shí)間［4］。三維導(dǎo)航技術(shù)正是近年來興起的具有代表性的技術(shù)之一，我院創(chuàng)傷骨科于2009年3月～2012年12月采取三維導(dǎo)航經(jīng)皮置入骶骨螺釘治療B型及C型骨盆骨折(AO)患者18例，旨在進(jìn)一步評(píng)價(jià)三維導(dǎo)航輔助經(jīng)皮骶髂螺釘置入治療骨盆后環(huán)骨折的安全性和有效性。

臨床資料

1 一般資料

本組男性13例，女性5例;年齡23～61歲，平均40．2歲。致傷原因:道路交通傷12例，墜落傷5例，房屋倒塌砸傷1例。傷后就診時(shí)間3h～5d，平均25h。按照按照AO骨折分型:B1．2型3例，B2．2型2例，C1．2型7例，C1．3型5例，C2．3型1例。其中伴有休克2例，腸道損傷1例，尿道損傷1例，胸部損傷3例，脊柱損傷4例，骶神經(jīng)損傷1例，髖臼骨折2例，股骨骨折3例。所有患者骨盆擠壓、分離試驗(yàn)均呈陽性，入院后常規(guī)拍攝骨盆正位片、入口位、出口位X線片，并行骨盆CT三維重建。

2 術(shù)前準(zhǔn)備

術(shù)前對(duì)患者合并損傷行相應(yīng)處理，維持生命體征穩(wěn)定。全部病例均行股骨髁上牽引5～7d，牽引配重為患者體重的1/5～1/7，持續(xù)牽引過程中不減輕重量，所有患者經(jīng)牽引后無明顯下肢縮短。手術(shù)時(shí)機(jī)選擇在患者生命體征平穩(wěn)、骨折基本閉合復(fù)位后，本組所有患者均在15d(平均6d)內(nèi)進(jìn)行手術(shù)。

3 手術(shù)操作

采用三維C型臂X線機(jī)(Arcadis orbic 3D，Siemens，Germany)，可 視 導(dǎo) 航 設(shè) 備(Laptop，Stryker，US)，6．5mm空心螺釘(Stryker，US)，可透X線的手術(shù)床，所有患者均全麻后取仰臥位，患側(cè)使用牽引床牽引，C型臂下透視見骨折復(fù)位良好。

3.1 注冊校準(zhǔn) 術(shù)者立于患者骨折側(cè)，導(dǎo)航設(shè)備置于患者頭側(cè)，工作站置于術(shù)者對(duì)面，C型臂X線機(jī)置于患者左側(cè)，并確保C型臂圍繞骨盆旋轉(zhuǎn)掃描時(shí)不碰撞任何物體，連接三維影像系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)。在對(duì)側(cè)髂前上棘固定示蹤器并注冊(安置完畢后禁止變動(dòng)其與骨盆相對(duì)位置)，開啟套筒安裝工具，通過校準(zhǔn)器對(duì)套筒進(jìn)行線校準(zhǔn)及點(diǎn)校準(zhǔn)，同時(shí)在C型臂機(jī)上安裝靶罩及示蹤器并開啟(圖1)，確保3個(gè)示蹤器均在導(dǎo)航儀探測范圍。

圖1 導(dǎo)航設(shè)備建立過程。a．套筒校準(zhǔn);b．C型臂注冊;c．C型臂旋轉(zhuǎn)掃描

3.2 圖像采集 術(shù)前采集每位患者的X線及CT影像資料以詳細(xì)確定損傷類型(圖2)，幫助設(shè)計(jì)骶髂螺釘進(jìn)針點(diǎn)、進(jìn)入方向、置入深度及螺釘數(shù)量。術(shù)中采集骨盆正、側(cè)位圖像作為選擇掃描中心的依據(jù)，將骶髂關(guān)節(jié)調(diào)整為投照中心，隨后C臂自動(dòng)環(huán)繞手術(shù)中心旋轉(zhuǎn)190°，獲取了手術(shù)部位12．5cm3容積的掃描數(shù)據(jù)并將100幀圖像傳輸至影像工作站，在屏幕上同時(shí)顯示矢狀面、橫斷面、冠狀面的圖像以指導(dǎo)手術(shù)(圖3)。

圖2 骨盆骨折患者術(shù)前影像資料。a．骨盆正位;b．骨盆入口位;c．骨盆出口位;d．骨盆CT

圖3 三維影像導(dǎo)航下虛擬導(dǎo)針進(jìn)入方向

3.3 螺釘固定 當(dāng)導(dǎo)航工具靠近骶髂關(guān)節(jié)外側(cè)面時(shí)，顯示器上出現(xiàn)虛擬導(dǎo)針，根據(jù)骶骨側(cè)位觀選擇合適的進(jìn)針點(diǎn)及進(jìn)針方向(圖3)。根據(jù)骨折情況選擇置入S1單螺釘或S1、S2平行雙螺釘固定骨折，于進(jìn)針點(diǎn)做2cm切口，鈍性分離皮下組織及肌肉直抵髂骨面。插入套筒再次確定虛擬導(dǎo)針方向，在多個(gè)平面上確認(rèn)其都能穿過骨折線。通過套筒打入直徑3mm導(dǎo)針，在透視下確認(rèn)導(dǎo)針軸向、長度、位置及骨折復(fù)位情況。依據(jù)導(dǎo)針長度擰入所選長度帶墊圈的6．5mm空心螺釘，最后透視確認(rèn)螺釘位置良好、長度適宜、骨折復(fù)位理想(圖4)。

圖4 3D導(dǎo)航下沿虛擬導(dǎo)針方向打入導(dǎo)針并沿導(dǎo)針擰入空心螺釘

4 術(shù)后處理

所有患者術(shù)后均拍攝骨盆正位、入口位、出口位X線片(圖5)，采用Matta［5］標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)骨折復(fù)位情況，根據(jù)骨折最大位移劃分為不同等級(jí):優(yōu)(位移≤4mm)，良(4～10mm)，可(10～20)，差(≥20mm)。術(shù)后指導(dǎo)患者在病床上活動(dòng)，訓(xùn)練腰腹部及腿部肌肉力量。術(shù)后第2d開始患側(cè)下肢不負(fù)重功能訓(xùn)練，術(shù)后6周第1次拍片復(fù)查，開始部分負(fù)重鍛煉，術(shù)后12周第2次拍片復(fù)查，開始完全負(fù)重鍛煉。采用Majeed［6］標(biāo)準(zhǔn)對(duì)患者術(shù)后功能恢復(fù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括疼痛(30分)、站立(36分)、坐下(10分)、工作能力(20分)、性功能(4分)等5方面，采用100分制，劃分為不同等級(jí):優(yōu)(＞85)，良(84～70)，可(69～55)，差(＜55)。

結(jié) 果

本組患者建立導(dǎo)航系統(tǒng)耗時(shí)15～35min，平均(20．03±2．10)min，每枚螺釘置入耗時(shí)20～38min，平均(29．12±3．00)min(其中包括導(dǎo)航系統(tǒng)建立、導(dǎo)航下經(jīng)皮螺釘置入總時(shí)間)，每枚螺釘術(shù)中透視時(shí)間3．5～5．2min，平均(4．55±0．80)min，同時(shí)行髖臼骨折固定術(shù)者術(shù)中失血1 000～1 600ml，其余患者每枚螺釘置入出血量約20ml。

所有患者術(shù)后通過X線及CT影像資料確定螺釘置入位置均較滿意(圖5)，未發(fā)生二次旋轉(zhuǎn)移位，無切口感染發(fā)生。采用Matta評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)骨折復(fù)位情況:優(yōu)12例，良5例，可1例，總體優(yōu)良率94%。

圖5 骨盆骨折患者術(shù)后影像學(xué)資料。a．骨盆正位;b．骨盆入口位;c．骨盆出口位;d．功能隨訪

所有18例均獲得隨訪，隨訪3個(gè)月～2年，平均13個(gè)月，其中3例超過1年。骨折愈合時(shí)間70～93d，平均(82±10)d。本組患者術(shù)后均未出現(xiàn)明顯神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，采用Majeed標(biāo)準(zhǔn)量化評(píng)估患者術(shù)后功能恢復(fù)情況顯示:優(yōu)11例，良7例，總優(yōu)良率100%(圖5)。

討 論

傳統(tǒng)X線透視下經(jīng)皮骶髂螺釘置入固定骨盆骨折能夠在微創(chuàng)條件下重獲骨盆生物力學(xué)穩(wěn)定性，已經(jīng)成為早期治療骨盆骨折的重要方法之一［3］，但患者肥胖［7］、腸道氣體［8］及骶骨變異等因素也限制了其使用。因而三維導(dǎo)航輔助經(jīng)皮骶髂螺釘置入技術(shù)由于具有良好的精確性和可操作性而逐漸受到重視，其主要優(yōu)勢在于高質(zhì)量的術(shù)中影像、良好的移動(dòng)性和可操作性，適用于多種復(fù)雜情況和手術(shù)要求。

1 三維導(dǎo)航手術(shù)主要優(yōu)勢

相對(duì)于傳統(tǒng)X線透視和2D導(dǎo)航技術(shù)，三維導(dǎo)航能夠提供更高分辨率的術(shù)中圖像，其質(zhì)量已經(jīng)非常接近CT圖像，同時(shí)其能夠顯示骨盆軸位圖像［9］，能夠?yàn)樾g(shù)者提供更多的觀察角度，幫助設(shè)計(jì)出更為安全的手術(shù)通道。其最核心的優(yōu)勢就在于其創(chuàng)傷小、精度高、并發(fā)癥少，安全有效是其突出特點(diǎn)。Zwingmann等［3］通過系統(tǒng)對(duì)比CT、2D、三維導(dǎo)航輔助骶髂螺釘置入技術(shù)，并對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行Meta分析后認(rèn)為，三維導(dǎo)航相對(duì)于CT導(dǎo)航的根本優(yōu)勢在于其適用于大多數(shù)骨盆骨折傷情并能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的手術(shù)要求，特別是需要進(jìn)行術(shù)中旋轉(zhuǎn)牽引復(fù)位或附加使用額外的固定方式時(shí)更為有效。

2 三維導(dǎo)航手術(shù)評(píng)價(jià)

本組全部18例骨盆骨折復(fù)位總體優(yōu)良率94%，Zwingmann等［10］通過Meta分析得出傳統(tǒng)透視下經(jīng)皮螺釘置入術(shù)后骨盆骨折復(fù)位優(yōu)良率為92%，與本研究結(jié)果類似。Gras等［11］利用2D導(dǎo)航輔助骶髂螺釘置入固定骨盆骨折，骨折復(fù)位優(yōu)良率達(dá)到100%(骨折移位＜5mm)。筆者認(rèn)為由于經(jīng)皮螺釘置入患者多數(shù)在手術(shù)前能夠通過牽引達(dá)到骨折復(fù)位，或在手術(shù)過程中經(jīng)皮螺釘置入前已經(jīng)通過微創(chuàng)或有限切開方法實(shí)現(xiàn)了骨折復(fù)位，因而傳統(tǒng)透視方法與導(dǎo)航輔助方法在骨折復(fù)位程度上不會(huì)有較大差異，其主要取決于手術(shù)者對(duì)于骨折復(fù)位方法的選擇和操作經(jīng)驗(yàn)。

本組病例中每枚螺釘置入耗時(shí)20～38min，平均(29．12±3．00)min，統(tǒng)計(jì)時(shí)間包含了導(dǎo)航系統(tǒng)建立、C型臂環(huán)繞掃描、經(jīng)皮螺釘置入總時(shí)間。Zwingmann等［4］對(duì)比了導(dǎo)航組手術(shù)時(shí)間52～106min，平均(72±16)min，傳統(tǒng)組手術(shù)時(shí)間30～133min，平均(69±38)min，兩組間并無顯著性差異。筆者認(rèn)為可能很難對(duì)比不同研究者間導(dǎo)航手術(shù)耗時(shí)差異，因?yàn)槊课皇中g(shù)者所使用的導(dǎo)航設(shè)備以及患者骨盆損傷的具體情況可能都不具有比較性，而且不同手術(shù)者對(duì)于骨盆骨折的治療經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)于導(dǎo)航設(shè)備的熟悉程度也是影響手術(shù)時(shí)間的重要因素之一，可能會(huì)對(duì)手術(shù)時(shí)間產(chǎn)生更多影響。

傳統(tǒng)透視下經(jīng)皮螺釘置入手術(shù)過程中，患者、術(shù)者及手術(shù)室人員經(jīng)常會(huì)暴露在較高的電離輻射中［12］。有研究顯示，傳統(tǒng)透視下單枚螺釘平均透視時(shí)間126s［9］，甚至有病例報(bào)道最長輻射時(shí)間18min［13］。Zwingmann等［4］對(duì)比了單枚螺釘置入所需放射時(shí)間和劑量在三維導(dǎo)航技術(shù)(63±15)s、(822±164)cGy/cm2和傳統(tǒng)經(jīng)皮技術(shù)間的差異(141±69)s、(1843±1052)cGy/cm2，顯示兩種方法在輻射暴露時(shí)間及暴露劑量上均存在顯著差異。本組病例中每枚螺釘術(shù)中透視時(shí)間3．5～5．2min，相較于傳統(tǒng)透視方法輻射時(shí)間并沒有顯著減少，主要是由于C型臂環(huán)繞手術(shù)中心掃描時(shí)所耗費(fèi)時(shí)間較多，但此時(shí)手術(shù)人員可以暫時(shí)撤離照射區(qū)域，并且其隨后手術(shù)過程中無需多次透視，因而其所受放射量相對(duì)傳統(tǒng)透視手術(shù)是減少的而非增加。

本組患者術(shù)后功能恢復(fù)總體優(yōu)良率100%。Zwingmann等［10］通過Meta分析發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法螺釘置入隨訪15～33個(gè)月，同樣采用Majeed標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)術(shù)后功能，結(jié)果優(yōu)良率90%，可7%，差3%。同時(shí)有多位學(xué)者報(bào)道［9］，骨盆骨折患者采用導(dǎo)航方法術(shù)后功能恢復(fù)優(yōu)于傳統(tǒng)透視方法，可能與導(dǎo)航輔助操作具有更高的螺釘置入準(zhǔn)確率和更低的釘?shù)佬拚视嘘P(guān)。

本組18例患者隨訪周期3個(gè)月～2年(平均13個(gè)月)，其中3例超過1年，所有患者術(shù)后均未出現(xiàn)明顯神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。Zwingmann等［14］依托全德國范圍內(nèi)創(chuàng)傷登記制度，針對(duì)經(jīng)皮骶髂螺釘固定骨盆后環(huán)骨折(B型和C型)進(jìn)行了多中心回顧性調(diào)查顯示，導(dǎo)航手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)在術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥上并沒有顯著性差異(并發(fā)癥包括血栓栓塞、器官衰竭、醫(yī)源性神經(jīng)損傷、創(chuàng)傷綜合征、內(nèi)植物并發(fā)癥、骨折再次移位、泌尿系感染、肺部感染等多種情況)。導(dǎo)航手術(shù)并沒有減少術(shù)后并非癥，可能的原因在于強(qiáng)大暴力導(dǎo)致嚴(yán)重骨盆骨折多伴有神經(jīng)損傷和血管滲出等軟組織損傷。本組患者量較少，因而無法對(duì)于術(shù)后并發(fā)癥做出確切結(jié)論。筆者認(rèn)為針對(duì)國人的骨盆骨折經(jīng)皮骶髂螺釘置入固定術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，還需依賴于大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)聯(lián)合進(jìn)行多中心隨訪及更加完善的統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)方能得出可靠結(jié)論。

3 三維導(dǎo)航技術(shù)局限

三維導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用中主要存在的局限性在于［9］:(1)骨折塊復(fù)位困難:雖然在大塊骨折模型上使用效果非常好，但針對(duì)手術(shù)室實(shí)際遇到的骨盆粉碎性骨折仍存在問題，多塊骨折碎片復(fù)位仍不滿意，使用范圍受到限制;(2)治療花費(fèi)過高:由于導(dǎo)航設(shè)備采購費(fèi)用過高，目前僅在3級(jí)甲等以上的大型醫(yī)院使用，導(dǎo)致患者手術(shù)費(fèi)用可能會(huì)大幅升高;(3)導(dǎo)航系統(tǒng)具體操作困難:建立導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間并導(dǎo)致額外的時(shí)間成本，在使用初期可能會(huì)比傳統(tǒng)透視方法更加耗時(shí);(4)導(dǎo)航系統(tǒng)學(xué)習(xí)曲線較長:針對(duì)沒有導(dǎo)航使用經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師建議先從骨盆模型和動(dòng)物模型上練習(xí)，再實(shí)際操作［15］。要求術(shù)者具備全面的解剖學(xué)基礎(chǔ)、良好的三維影像分析能力、扎實(shí)的骨折復(fù)位基本功，而且應(yīng)當(dāng)能夠熟練使用導(dǎo)航設(shè)備，以快速獲取圖像，縮短手術(shù)時(shí)間。

三維導(dǎo)航下經(jīng)皮骶髂螺釘置入早期重建骨盆穩(wěn)定性具有較高的安全性，其相較于傳統(tǒng)的透視下經(jīng)皮螺釘置入技術(shù)主要優(yōu)勢在于螺釘置入精度高、放射暴露時(shí)間少，同時(shí)其術(shù)后骨折愈合及功能恢復(fù)較好。但也應(yīng)熟悉骨盆解剖，關(guān)注骶骨變異，具備豐富手術(shù)經(jīng)驗(yàn)與導(dǎo)航設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)也是保證導(dǎo)航手術(shù)順利開展并避免并發(fā)癥的關(guān)鍵。

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