研究背景随着我国现代化及工业化进程的高速发展,工业建筑和交通事故以及各种自然灾害的发生率逐年增多,使得一般由高能量,严重暴力导致的髋臼骨折发生率较以往明显增加。创伤性髋关节炎、股骨头坏死、异位骨化以及骨折畸形愈合等并发症严重限制髋臼骨折的预后,对患者的生活质量产生了非常不利的影响,又因为髋臼周围解剖结构复杂,位置深在,使得髋臼骨折的治疗越发被创伤骨科医生重视,并且也是让创伤骨科医生比较束手的一个难点。髋臼复杂的解剖结构,以及受伤机制的复杂性使得髋臼骨折方式亦丰富多样,为了对髋臼骨折有更好的认识,帮助临床诊断,辅助手术治疗,自1961年美国马萨诸塞州州立总医院Rowe和Lowell报道了93例髋臼骨折后至今,国际上出现了多种髋臼骨折的分类方法,其中以1964年Judet提出并由Letournel改进的Judet-Letournel分类方法较为流行。其中累计前柱的骨折包括单纯前柱骨折,横行骨折,T形骨折,双柱骨折,前柱伴后半横行骨折。根据骨折线走向的高低,前柱骨折常可分为高、中、低位前柱骨折。高位前柱骨折累及髂嵴前部或髂前上棘,可导致头臼匹配不良,低位仅累及髂前下棘,中位前柱骨折介于高位和低位之间。目前前柱骨折常用的手术治疗方法为拉力螺钉固定及切开复位钢板内固定,二者各有优缺点,拉力螺钉创伤小,操作简单,较少发生并发症,但其适应症亦相对局限,对于简单无明显移位的骨折,经皮或有限切开即可对骨折进行复位,此时即可使用拉力螺钉进行固定,减少了切开复位造成的较大创伤。较小的创伤及较少的失血让老年人更加耐受。再者对于老年人来讲,对功能复位的接受能力更明显高于年轻人,所以老年人也是拉力螺钉固定的适用对象。而且老年人常伴有骨质疏松,使用切开复位钢板螺钉固定时有固定失效的可能性。另一方面来讲老年人即使需要二次手术或行髋关节置换术,拉力螺钉的使用为二次手术保留了充足的骨量,而且闭合复位对周围解剖结构影响明显小于切开复位,对以后置换术的实施提供了便利的条件。对于髋臼前柱骨折粉碎,移位明显的病例,闭合或有限切开均无法进行良好复位,尤其对功能要求较高的年轻人来讲,手术切开,较好的解剖复位是术后功能恢复的关键,拉力螺钉无法达到良好复位及固定效果,此时就要首选切开复位钢板固定。前柱骨折常用手术入路为髂腹股沟入路及改良stoppa入路等前方入路,而受术中无法显露关节面的限制,使钢板螺钉穿透关节面等严重并发症时有发生。为此,一些学者研究并采用各种方法来预防这种并发症,比如扩大显露范围并切开关节囊在直视下观察关节面,或者通过活动髋关节时用听诊器贴近髂骨内板进行听诊,和增加术中透视频率等方法,但这些方法要么加大了创伤,要么增加了手术时间,还有就是增加了术者及患者吃线的次数。这时靠近髋臼边缘内侧1cm范围内尽量不打螺钉的概念被部分学者提出,然而髋臼骨折线经过此区域的病例不在少数,这就意味着靠近骨折线的螺孔内尽量不拧入螺钉,对此Shazar等进行了一项生物力学研究,第一部分为在使用前柱钢板技术时,不同的置钉数量及置钉位置对骨折固定强度的影响。实验表明用钢板固定髋臼骨折时,远离骨折端放置螺钉较靠近骨折端放置螺钉,其固定强度要低50%,部分髋臼骨折术后复位丢失的案例与此可能不无关系。从这个角度讲,在髋臼区置入螺钉是有生物力学意义的。另一方面,当前壁骨折时,如果不在髋臼区置钉,无法对翘起的前壁进行复位固定,现用的方法有弹性钢板与重建钢板交叉固定,弹性钢板自骨盆缘向外压住翘起的前壁骨块。但这种固定方法明显多使用了一块钢板,延长了手术时间,而且增加了手术费用。因此可以说在髋臼区置钉是有意义,有时也是无可避免的。在使用了各种辅助方法预防螺钉穿入关节效果不明显时,对髋臼区的解剖结构进行深入了解显得尤为重要。目前关于髋臼前柱钢板技术的定量解剖学资料非常少。Shiramizu等研究提示沿骨盆界线放置钢板时,只要钻孔深度和螺钉长度控制在12-14mm,螺钉即很少进入关节,但我们发现在整个前柱均应用短螺钉,内固定的强度略显不足。在Benedetti等的研究中,以前柱前表面的垂线做为螺钉进钉角度的参考,但前柱前表面并非一个平整的面,以此作为参照可靠性较差。王先泉等对骨盆标本行断面切割,虽然没有以前柱前表面作为参照,而是选择相对较平整的四方区,但四方区同样也存在多个弧度,而且四方区平面距进针点仍有一段空间距离,以四方区平面作为参考时,术者对螺钉进钉角度的把握主观性很大,术中仍需丰富的手术经验及多次透视。另外,王先泉等的试验是针对男性半骨盆测量,未进行同性别骨盆左右侧的对比,也没有对女性标本进行测量及对比。对女性髋臼前柱骨折患者使用切开复位钢板内固定时,没有解剖学依据可循。再者使用尸体标本测量,样本数量有限,可重复性不高,手工切割时误差较大,也会对试验结果造成较大影响。因此对前柱髋臼区的解剖结构深入了解对预防螺钉穿透关节非常必要。而目前关于髋臼前柱钢板技术的定量解剖学资料非常少,每种实验的设计各有优缺点,为此本课题综合前人研究的优点及不足,设计新的实验并进行初步研究,通过数字骨科技术建立骨盆三维模型,对其精确划分、测量,并以常用标准Synthes3.5mm14孔重建钢板的钉孔对髋臼危险区进行量化；在髋臼危险区固定的钉孔模拟置入螺钉,对其进钉角度及长度测量。为使用髋臼前柱钢板内固定技术时,减少螺钉进入关节等并发症提供解剖学依据以及更加直观的界定方法。研究目的1.通过搜集完整、健康成人的骨盆三维CT数据,利用Mimics软件重建,得到精细、完整的骨盆模型,对模型进行数字化划分、测量,为深入了解髋臼解剖结构提供一种新方法。2.髋臼前柱骨折使用切开复位钢板内固定技术时,利用Synthes3.5mm14孔重建钢板的钉孔来量化髋臼危险区的范围,为术中界定髋臼前柱钢板放置的危险区提供更加直观便捷的方法。3.通过模拟植入螺钉,为螺钉安全进钉点的确定,螺钉安全进钉的方向,与螺钉长度的选择提供解剖学依据。4.为髋臼前柱骨折切开复位复位钢板内固定的个性化术前设计提供一种实验方法。材料与方法1.收集2010年7月至2013年8月在我院行完整骨盆螺旋CT(GE MediCal systems/lightsDeed16型)扫描的成年人数据共156例,排除骨折、骨质病变和解剖异常的病例,最终纳入研究40例(男20例,女20例),年龄18-76岁,平均(41.5±12.4)岁。扫描条件：电压为120kv,层厚为1.25mm,512×512矩阵。将CT图像以.DICOM格式储存并导入医学影像交互软件(Mimics10.01),界定阈值(Thresholding)选用‘’bone CT’’,然后用区域增长(Region growing)进行三维重建。2.在髋臼内模拟置入球体,使其与髋臼缘相切,旋转骨盆至入口位,利用画线工具画出球体直径L,且该直径与对应的骨盆界限平行,于两端点处做该线的垂面,自后向前分别为P1和P3,与髋臼前后缘相切,交骨盆界限于D、B两点。自髂前下棘向骨盆界限做直径L的垂面P2交骨盆缘于点C。定义耻骨联合为点A,骶髂关节最前缘为点E。分别测量AB、BC、CD、BD、DE的距离。分别代表耻骨联合到髋臼前缘的距离、髂前下棘在骨盆界限的投影到髋臼前后缘的距离、髋臼直径在骨盆界限的投影,髋臼后缘到骶髂关节的距离。3.选择常用的Synthes3.5mm14孔重建钢板在我院行螺旋CT (GE MediCalsystems/lightsDeed16型)扫描,得到427张原始数据,将钢板CT图像以.DICOM格式储存并导入医学影像交互软件(Mimics10.01),界定阈值(Thresholding),然后用区域增长(Region growing)进行三维重建,将重建钢板以.STL格式文件保存备用。4.将.STL格式的钢板文件导入到重建的骨盆三维模型中,利用移动及旋转功能将钢板放置在骨盆缘前表面,模拟术中钢板的放置位置,根据前文中画出的P1和P3平面,将钢板模型分为三部分,自耻骨联合至P3平面内为耻骨支安全区,其中钢板的钉孔均可以安全置入螺钉,没有进入关节的风险。数出其个数并记录为N。P1/P3平面内的钢板为髋臼进钉的危险区。5.根据观察我们发现自前向后钢板的第5孔及第10孔位置不定,有时在关节内,有时在关节外,所以不能作为髋臼危险区的边界,但第4孔及第11孔一定在关节外,可以作为髋臼危险区的界限。第6孔及第9孔均位于髋臼危险区范围内,且靠近髋臼前后缘,根据Shazar等研究表明,在靠近骨折线放置螺钉对增加固定强度有明显意义。所以我们在第6孔及第9孔分别模拟置入螺钉,使其恰好与髋臼外侧壁相切,读取各螺钉参数,利用勾股定理计算螺钉与冠状面的夹角,即我们在术中对钉尾方向的把握。测量进钉点及出钉点距离即可置入螺钉的长度。6.对所有测量结果进行统计。数据采用(χ±s)表示。对性别之间和左右两侧之间是否存在差异进行独立样本t检验(P<0.05有统计学意义)。本实验数据采用SPSS13.0统计分析。结果1.髋臼前柱钢板技术髋臼危险区的界定：髋臼前后缘的距离BD在男性为：(56.63±2.05)mm,女性为(49.07±5.08)m,两者有统计学差异；髂前下棘到髋臼前后缘的距离BC及CD在男性为：(27.71±1.34) mm,(29.38±1.79) mm,在女性为：(27.74±3.75) mm,(23.24±4.24) mm;耻骨联合到髋臼前缘的距离AB在男性为：(52.16±1.71)mm,在女性为：(57.52±3.46)mm,两性别之间有统计学差异；骶髂关节到髋臼后缘的距离DE分别为男：(21.39±5.61)mm,女性为：(26.14±4.77)mm,两性别间有统计学差异。2.耻骨联合到髋臼前缘对应的钢板钉孔数目N分别为男：(4.56±0.51)个,女：(4.86±0.36)个,两者无明显统计学差异。因为该统计对象为计数资料,所以在钢板的前4孔范围内是耻骨支的安全区。第4孔之前及第11孔以后一定在髋臼区以外,可安全植入螺钉。3.自前向后钢板的第6孔及第9孔均在髋臼区,且靠近髋臼前后缘,模拟置入螺钉,与髋臼外侧壁相切未穿入关节时,螺钉与冠状面的夹角分别为男：(64.72±5.79)°,(34.98±4.18)°;女：(56.33±6.02)。,(34.70±8.91)°。4.自前向后在钢板的第6孔及第9孔安全置入螺钉,与髋臼外侧壁相切并未穿入关节时,螺钉的长度分别为男：(28.89±2.77)mm,(45.98±3.36) mm;女：(21.74±1.83) mm,(35.43±2.62) mm.结论1.通过搜集完整、健康成人的骨盆三维CT数据,利用Mimics软件重建,得到精细、完整的骨盆模型,对模型进行数字化划分、测量,为深入了解髋臼解剖结构提供了一种新方法。2.髋臼前柱骨折使用切开复位钢板内固定技术时,利用Synthes重建钢板的钉孔来量化髋臼危险区的范围,可以更加直观、准确界定髋臼前柱钢板放置的危险区。3.根据实验所得数据,为螺钉安全进钉点的确定,螺钉安全进钉的方向,与螺钉的长度的选择提供解剖学依据。4.为髋臼前柱骨折切开复位复位钢板内固定的个性化术前准备提供了一种实验方法。