項(xiàng)泱，譚軍，任甜甜，魏鵬，王毳

·專家論壇·

髂骨螺釘置入技術(shù)研究進(jìn)展

項(xiàng)泱，譚軍，任甜甜，魏鵬，王毳

近年來，髂骨螺釘置入技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于脊柱-骨盆固定融合術(shù)，取得令人滿意的腰骶間穩(wěn)定固定效果。最近隨訪研究表明，對于椎體滑脫后固定融合、脊柱長節(jié)段側(cè)凸矯形及骶骨腫瘤切除后重建的患者，髂骨螺釘固定效果較為顯著。髂骨螺釘入路通道可供選擇較多，各種觀點(diǎn)尚不能統(tǒng)一。理論上，髂骨釘固定技術(shù)最好是盡可能避免內(nèi)置物突出，同時最大限度增加髂骨后方固定節(jié)段的長度，并能使螺釘錨定強(qiáng)度最強(qiáng)。釘棒不需要使用額外的連接器直接連接，但由于髂骨解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且毗鄰重要器官、神經(jīng)及血管，經(jīng)常會發(fā)生螺釘穿進(jìn)髖關(guān)節(jié)內(nèi)或損傷重要的血管和神經(jīng)等嚴(yán)重的并發(fā)癥，成為困擾此項(xiàng)手術(shù)開展的瓶頸。

1 脊柱-骨盆結(jié)構(gòu)的解剖學(xué)特點(diǎn)

骨盆結(jié)構(gòu)較為特殊，由骶骨及兩側(cè)髖骨組成。髖骨由髂骨、坐骨、恥骨構(gòu)成，各骨之間需要靠骨盆面的軟組織、韌帶、恥骨支、恥骨聯(lián)合及骶髂關(guān)節(jié)加強(qiáng)。骨盆前環(huán)由恥骨聯(lián)合以及兩側(cè)恥骨上下支組成，后環(huán)由骶骨、骶髂關(guān)節(jié)以及髂骨組成。骨盆前環(huán)連接兩側(cè)承重弓，起了穩(wěn)定盆腔臟器作用，并且與承重弓互相穩(wěn)定和加強(qiáng)，參與骨盆40%的穩(wěn)定作用；后環(huán)相比于前環(huán)，承載了更多的載荷，參與骨盆60%的穩(wěn)定作用。髂骨由髂骨體和髂骨翼兩部分組成，是髖關(guān)節(jié)的重要組成部分，還是髖骨的組成部分之一，其作用在于增強(qiáng)股四頭肌的肌力，保護(hù)膝關(guān)節(jié)，所以在人體內(nèi)的意義重大。骨盆的解剖結(jié)構(gòu)較為特殊，厚薄不均，可看出髂骨從前到后由厚到薄到最厚，從上到下也由厚到薄到最厚，髂骨螺釘置入時有較多通道可選擇。

Berry等研究白種人骨盆相關(guān)參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)髂前下棘至髂后上棘之間存在一可置釘安全通道。劉斌等發(fā)現(xiàn)從髂后上棘上方24mm處到髖臼上緣方向存在一釘?shù)?，該通道厚度及長度均最佳。骨盆毗鄰許多臟器、血管及神經(jīng)，骶骨前方有直腸、乙狀結(jié)腸、髂總動靜脈等組織結(jié)構(gòu)，坐骨大切跡內(nèi)側(cè)經(jīng)過閉孔神經(jīng)、髂外靜脈等。文獻(xiàn)報(bào)道，骶髂關(guān)節(jié)在骨盆環(huán)外距離腰骶干外側(cè)緣為（9.6±3.6）mm，距離L5神經(jīng)前支的水平距離為（23.4±4.0）mm，距離L4神經(jīng)前支的外側(cè)緣間的水平距離為（17.8±4.8）mm，上述重要神經(jīng)均距離骶髂關(guān)節(jié)較近，置釘時外向偏角過小，螺釘突破內(nèi)側(cè)皮質(zhì)容易造成上述重要血管、神經(jīng)的損傷。

2 髂骨螺釘置入技術(shù)的發(fā)展歷史及其應(yīng)用范圍

髂骨螺釘置入技術(shù)最早起源于20世紀(jì)50年代Harrington內(nèi)固定系統(tǒng)，然而當(dāng)屈伸、左右旋轉(zhuǎn)、側(cè)屈時，此種內(nèi)固定系統(tǒng)無法提供足夠的力學(xué)強(qiáng)度，容易發(fā)生假關(guān)節(jié)。70年代出現(xiàn)Luque內(nèi)固定系統(tǒng)，此系統(tǒng)相比于Harrington內(nèi)固定系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，該系統(tǒng)借助于L型的固定棒，并且通過椎板下鋼絲固定，一定程度上減小了棒在頭尾側(cè)的移動，穩(wěn)定性較佳；然而此系統(tǒng)不能完全抵抗腰骶部屈伸及壓縮力矩，仍然可能發(fā)生假關(guān)節(jié)。再之后King等發(fā)明了Luque-Galveston技術(shù)，該技術(shù)在Luque系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將棒遠(yuǎn)端穿入髂脊，使得棒的遠(yuǎn)端固定在髂骨中，然而其仍然會發(fā)生假關(guān)節(jié)及相應(yīng)并發(fā)癥。1984年Allen以及Ferquson首次將水平棒借由髂后上棘置入髂骨內(nèi)外板障間，將縱向棒用鋼絲固定于腰椎上（后來將縱向棒用椎弓根釘或鉤的方法固定），該系統(tǒng)稱為GaLveston固定系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的抗屈曲及側(cè)屈的力學(xué)強(qiáng)度，明顯降低了假關(guān)節(jié)發(fā)生率及相關(guān)并發(fā)癥。然而該系統(tǒng)也存在缺點(diǎn)，比如置入髂骨的光滑棒抗拔出力低，術(shù)中損傷肌肉組織等。1985年Cotrel-Dubouset（CD）系統(tǒng)被發(fā)明并開始使用，該系統(tǒng)通過椎弓根釘固定于骶骨上，進(jìn)一步增強(qiáng)了錨定作用，然而固定于骶骨上的椎弓根釘仍然無法提供足夠的力學(xué)穩(wěn)定性，假關(guān)節(jié)及術(shù)后相關(guān)并發(fā)癥仍有發(fā)生。

髂骨螺釘固定技術(shù)在Galveston系統(tǒng)的基礎(chǔ)發(fā)展而來，該技術(shù)通過在髂骨內(nèi)外板之間置入全螺紋螺釘，通過折彎的金屬棒與腰椎上的椎弓根釘相連接，髂骨處的螺釘抗撥出力是Galveston技術(shù)的3倍。另外，該系統(tǒng)釘棒連接系統(tǒng)較為靈活，髂骨上可置釘部位及方向選擇較多，并可置入多枚螺釘，增強(qiáng)脊柱遠(yuǎn)端的固定作用。然而該技術(shù)仍有其缺點(diǎn)，手術(shù)切口大，需分離大量的肌肉等軟組織，增加術(shù)后感染的風(fēng)險；另一方面，手術(shù)部位靠近維持骨盆平衡的重要肌肉韌帶，特別是分離腰骶部的韌帶，容易造成背側(cè)骶髂關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。此外，髂骨螺釘進(jìn)釘點(diǎn)位于髂后上棘突出處，與皮膚較近，其內(nèi)固定釘容易突出，疼痛、壓瘡及皮膚破潰等是其最常見的并發(fā)癥。

髂骨螺釘目前在臨床上適用于以下情況：神經(jīng)源性及特發(fā)性脊柱側(cè)彎患者行側(cè)彎矯正手術(shù)；骶骨腫瘤患者行骶骨切除術(shù)后的穩(wěn)定性及功能性重建；腰椎滑脫患者聯(lián)合椎弓根釘內(nèi)固定手術(shù)；骨盆骨折中的骶骨不穩(wěn)定骨折以及髂骨后部不穩(wěn)定骨折。然而此項(xiàng)技術(shù)同時要求髂骨后方完整未損傷以利于髂骨螺釘?shù)姆胖?。目前髂骨螺釘放置方式可歸納為二類：一為閉合式復(fù)位髂骨螺釘固定技術(shù)，二為切開復(fù)位髂骨螺釘固定技術(shù)。前者適用于骶骨縱形骨折及骶髂關(guān)節(jié)分離，對于手術(shù)切開復(fù)雜或不能切開手術(shù)的合并嚴(yán)重軟組織挫裂傷和不穩(wěn)定骨盆環(huán)骨折的患者較合適，閉合復(fù)位可以早期進(jìn)行，甚至可在患者復(fù)蘇時期進(jìn)行，并能允許患者早期活動，這樣可以減少患者骨盆出血，有效減低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。經(jīng)皮髂骨螺釘固定技術(shù)是一種發(fā)展趨勢，對于無伴有神經(jīng)組織損傷的閉合復(fù)位滿意的患者，臨床觀察表明經(jīng)皮髂骨螺釘固定可避開大的手術(shù)切開暴露，對骨盆軟組織破壞較小，保持了骨盆內(nèi)部空間的穩(wěn)定性。切開復(fù)位髂骨螺釘固定技術(shù)的適用范圍一般比較有限，一般只能夠?qū)诀年P(guān)節(jié)骨折或者骶髂關(guān)節(jié)脫位，骶骨骨折，同時骨折部位的周圍污染較少的患者適用。

3 髂骨螺釘置入技術(shù)研究結(jié)果及相關(guān)的問題

髂骨螺釘置釘時往往需要在不穿透髂骨板障的前提下獲得最佳穩(wěn)定性。髂骨由皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨構(gòu)成，內(nèi)外層皮質(zhì)骨，中間夾著松質(zhì)骨，螺釘置入髂骨時先經(jīng)過皮質(zhì)骨后經(jīng)過松質(zhì)骨，如果螺釘與骨質(zhì)接觸不佳，就會影響螺釘?shù)牧W(xué)穩(wěn)定性。如何提高螺釘力學(xué)性能，同時不損傷臨近組織器官，安全有效置入髂骨螺釘是骨科醫(yī)生需面對的問題。M ccord等對10種不同腰骶內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測后，確認(rèn)髂骨釘或棒在其中對抗負(fù)荷能力最強(qiáng)。

Berry等研究了白種人髂骨相關(guān)解剖學(xué)數(shù)據(jù)，證實(shí)髂后上棘與髂前下棘之間存在一可容納螺釘并保證進(jìn)釘安全性的通道，因此認(rèn)為髂后上棘進(jìn)釘較為理想。Schwend等研究結(jié)果為髂后上棘下為合適進(jìn)釘點(diǎn)。Schildhauer等則證實(shí)從髂后上棘稍上方更適合進(jìn)釘。Schildhauer等研究了40個在醫(yī)院接受治療的骨盆創(chuàng)傷患者的CT影像學(xué)資料后，認(rèn)為以下3條螺釘通道較為合適：經(jīng)雙側(cè)骨盆自髂后上棘至髂前下棘、雙側(cè)骨盆自髂粗隆至髂前下棘和雙側(cè)骨盆自髂后下棘到髂前下棘；并同時指出，經(jīng)雙側(cè)骨盆自髂后上棘至髂前下棘通道可以容納最長和最粗的螺釘。國內(nèi)鄭召民等認(rèn)為髂后上棘和髂前上棘之間存在一安全的直線進(jìn)釘通路。在置釘長度方面，Schildhauer等的研究結(jié)果顯示，對經(jīng)髂后上棘至髂前上棘的人而言男性患者120 mm，女性患者90 mm的螺釘是安全的。Berry等提出白種人男性置釘長度為自髂后上棘至髂前上棘147mm，女性為141mm。而對經(jīng)雙側(cè)骨盆自髂后上棘至髂前下棘骨性通道，Schildhauer等研究結(jié)果顯示女性通道為（86.3±7.9）mm長，男性通道為（99.7±29.4）mm長。髂骨螺釘在抗拔出力方面要優(yōu)于Galveston技術(shù)，尤其是骨質(zhì)疏松患者，髂骨螺釘固定效果更佳，然而髂骨螺釘置釘過程需分離大量肌肉等軟組織，對組織損傷較大，術(shù)后感染率較高，并且髂骨螺釘需通過棒與脊柱椎弓根釘連接，增加了對軟組織的破壞，造成內(nèi)置物占用空間較大。對于髂骨螺釘在腰骶部連接中的應(yīng)用以及在髂骨上固定，仍然有較多需探討的方面。

3.1 如何在髂骨上選擇最合適的進(jìn)釘點(diǎn)及進(jìn)釘方向，以便螺釘置入髂骨內(nèi)有足夠的解剖安全性和力學(xué)強(qiáng)度，另外髂骨為外層皮質(zhì)骨內(nèi)層松質(zhì)骨的特殊結(jié)構(gòu)，并且髂骨存在兩個狹窄點(diǎn)，螺釘置入髂骨中時如何保證不穿透髂骨板障，并且有最佳的抗拔出力及抗垂直載荷。

3.2 放置螺釘?shù)臄?shù)量是選擇用一根還是多根組合，置入螺釘角度是選擇平行置釘還是定成角置釘。

3.3 髂骨螺釘置釘后，螺釘尾端暴露于髂骨表面，容易造成術(shù)后不適，臨床上部分醫(yī)師采用取髂后上棘部分骨質(zhì)的方法包埋尾端，然而去掉髂后上棘皮質(zhì)骨后，螺釘尾端缺少皮質(zhì)骨穩(wěn)固，容易造成螺釘松動，影響螺釘?shù)姆€(wěn)定性。

3.4 術(shù)中置入髂骨螺釘時，對于影像學(xué)監(jiān)測，目前許多骨科醫(yī)生均使用C形臂X線透視機(jī)對骨盆各方位進(jìn)行透視，但這勢必增加手術(shù)時間和X線暴露時間，這也是一個值得探討解決的地方。

3.5 對于連接器的使用，其不僅破壞軟組織還增加了內(nèi)置物占用，并且連接部位應(yīng)力較為集中，出現(xiàn)連接桿或釘棒斷裂的可能性較大，其中縱向連接棒上的斷裂最為普遍。Schildhauer等報(bào)告過一組患者，19例手術(shù)中使用過髂骨螺釘?shù)幕颊?例出現(xiàn)過連接器斷裂，椎弓根螺釘和髂骨螺釘之間較容易發(fā)生，該種并發(fā)癥需要足夠的重視。

3.6 骨盆解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在髂骨骨盆長線處有眾多的神經(jīng)、血管走行，包括閉孔神經(jīng)，股神經(jīng)，閉孔動、靜脈，股動、靜脈，髂外動、靜脈以及髂內(nèi)靜脈等。髂骨螺釘?shù)那谐龊蛯?dǎo)針的穿出有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的術(shù)中并發(fā)癥，但目前尚未見相關(guān)損傷發(fā)生率的大樣本研究報(bào)道，這方面問題還需進(jìn)一步探討。

4 髂骨螺釘置入技術(shù)的生物力學(xué)穩(wěn)定性

現(xiàn)在臨床上脊柱-骨盆固定應(yīng)用較廣泛的是髂骨螺釘與脊柱長節(jié)段固定系統(tǒng)通過連接器結(jié)合，研究表明髂骨螺釘作為脊柱-骨盆固定系統(tǒng)的遠(yuǎn)端基座，存在明顯優(yōu)勢。與其他內(nèi)固定方式相比，具有更大的釘?shù)篮透煽康墓潭ㄐЧ?，更符合人體生物力學(xué)特性，內(nèi)置物少，醫(yī)源性損傷少，骨與軟組織干擾少，且隨著影像學(xué)的發(fā)展，完全可通過經(jīng)皮螺釘微創(chuàng)技術(shù)完成這一手術(shù)，減小手術(shù)創(chuàng)傷，更加簡便可行。Starr等經(jīng)皮髂骨螺釘固定治療27例骶髂關(guān)節(jié)脫位患者，23例獲隨訪，平均27個月（18～48個月），術(shù)后患者恢復(fù)良好，骨折骨性愈合，并能正常從事日常活動。Blake等用髂骨螺釘內(nèi)固定治療20例不穩(wěn)定髂骨關(guān)節(jié)骨折的患者，手術(shù)時間平均82 mm（45～180min），失血量少，患者術(shù)后1 d即可坐起活動，并且無術(shù)后相關(guān)并發(fā)癥。Yinger等研究9種骶髂關(guān)節(jié)固定方法，將這9種方法進(jìn)行力學(xué)性能比較，結(jié)果表面2枚骶髂螺釘相比于1枚骶髂螺釘在固定骶髂關(guān)節(jié)穩(wěn)定性上更有優(yōu)勢。Van等通過生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)提出，使用2枚髂骨螺釘相比于1枚髂骨螺釘在提高極限載荷和增強(qiáng)骨盆旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定上更有優(yōu)勢。髂骨螺釘長度的選擇也是手術(shù)醫(yī)師應(yīng)考慮的重要環(huán)節(jié)，錫林寶勒日等通過研究提出2枚不超過骶后孔的短螺釘（35～40 mm）固定骶髂關(guān)節(jié)可達(dá)滿意的固定效果，但Sm ith等研究表明，S1椎體的骨密度相比于骶骨翼高60%，骨密度越高螺釘固定強(qiáng)度越好，因此髂骨螺釘如果能自髂骨翼后外側(cè)通過骶髂關(guān)節(jié)固定到S1椎體，而不是固定到骶骨翼上，手術(shù)效果更明顯，因螺釘過短，骨把持力低，固定不牢。但如髂骨螺釘過長，螺釘易超過對側(cè)S1椎體前方骨皮質(zhì)，造成神經(jīng)血管的損傷。

5 數(shù)字化技術(shù)在髂骨螺釘置入技術(shù)研究中的應(yīng)用

現(xiàn)階段用于醫(yī)學(xué)三維重建的軟件主要有mimics、Anasys、UG等等，而應(yīng)用最多并被國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界所推崇的三維重建軟件是m im ics軟件，而生物力學(xué)研究常用方法主要有動物實(shí)驗(yàn)、物理實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用最多的是有限元軟件，m im ics軟件已在臨床上得到廣泛的應(yīng)用，尤其在重建人體骨骼方向特別是對人體骨盆的重建有突出表現(xiàn)，它可以任意軸向和角度旋轉(zhuǎn)骨盆三維模型，也可以分別生成骨盆的不同部位，以便于對骨盆各骨形態(tài)進(jìn)行觀察；另外，在計(jì)算機(jī)上模擬出骨盆的三維模型，可方便快捷地進(jìn)行模擬進(jìn)釘操作，制定出合理的進(jìn)釘方式，降低實(shí)際操作風(fēng)險，同時預(yù)先制定手術(shù)方式可縮短實(shí)際手術(shù)的時間，也可以結(jié)合骨骼三維重建和快建成型技術(shù)，利用患者術(shù)前影像學(xué)資料進(jìn)行骨骼重建，提高進(jìn)釘手術(shù)的精確度。Schildhauer等利用計(jì)算機(jī)技術(shù)得出髂后上棘稍上方到髂前下棘有一骨性置釘通道，通過此通道進(jìn)釘錨定作用最強(qiáng)，進(jìn)釘最安全。鄭召民等利用三維重建技術(shù)對髂骨置釘通道進(jìn)行線性研究，得出成人髂骨髂后上棘至髂前下棘存在一可置釘直線通道，該通道上有兩個狹窄點(diǎn)，髂骨釘通過這兩個狹窄點(diǎn)可以起到錨固作用，并且能保證解剖安全。楊運(yùn)平等利用M im ics10軟件對40例正常骨盆CT平掃數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，并且在虛擬的髂骨上模擬髂骨釘置入，得出從髂后上棘到髂前下棘方向置入髂骨螺釘時進(jìn)釘長度為（59.97±7.99）mm，TSA為（12.48±7.16）°，CSA為（56.41±6.47）°，SSA為（19.24±3.78）°。臧振華等通過計(jì)算機(jī)對骨盆三維圖像中的第二骶后孔上緣水平線與髂骨內(nèi)側(cè)面交點(diǎn)分別向髖臼上緣、髂前下棘、髂前上棘最高點(diǎn)處切割骨盆，得出了三個切割平面，然后測出每個平面的釘?shù)篱L度及寬度，最后得出該進(jìn)釘點(diǎn)指向髂前下棘走向的置釘通道，是理論上腰椎骨盆固定術(shù)中置入髂骨螺釘穩(wěn)定性較好的通道。苑昌方等通過計(jì)算機(jī)對髂骨進(jìn)行三維重建后得出髂骨釘進(jìn)釘通道并非文獻(xiàn)報(bào)道的從髂后上棘進(jìn)釘僅存的唯一線性通道，而是存在于髂后上棘進(jìn)釘點(diǎn)附近的扇形區(qū)域均可以進(jìn)釘，進(jìn)釘后均可以有效錨定髂骨釘。

自1974年，Belytschko開創(chuàng)了有限元方法應(yīng)用于骨科生物力學(xué)領(lǐng)域的先河，首次在脊柱力學(xué)研究中應(yīng)用有限元分析技術(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已成為研究髂骨螺釘固定腰椎骨盆技術(shù)最常用的生物力學(xué)分析工具。雖然到目前為止，未查找到髂骨螺釘在置釘通道中所受應(yīng)力的有限元分析文獻(xiàn)，但Garcia等于2001年建立了骨盆骨折-骶髂關(guān)節(jié)脫位模型的有限元模型，分析幾種內(nèi)外固定用于骨盆環(huán)損傷的力學(xué)穩(wěn)定性后研究發(fā)現(xiàn)單用恥骨聯(lián)合鋼板固定不牢固，必須合用2枚骶髂螺釘才能獲得足夠的穩(wěn)定性。因此可以肯定在不久的將來，有限元軟件在髂骨螺釘應(yīng)力方面的研究會越來越被臨床醫(yī)生使用。

略，讀者需要可向編輯部索取)

10.3969/j.issn.1671-0800.2016.10.001

R687.3

C

1671-0800(2016)10-1261-04

2016-09-20

（本文編輯：鐘美春）

上海市浦東新區(qū)領(lǐng)先人才資助項(xiàng)目（PWRI2012-03）；上海市衛(wèi)生局重點(diǎn)課題資助項(xiàng)目（2013025）

315010寧波，寧波市第一醫(yī)院（項(xiàng)泱、任甜甜、魏鵬、王毳）；同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院（譚軍）

譚軍，主任醫(yī)師、博士研究生、博士研究生導(dǎo)師、教授。中國醫(yī)師協(xié)會骨科康復(fù)協(xié)會副主任委員、中華醫(yī)學(xué)會骨科學(xué)分會微創(chuàng)學(xué)組委員、上海市康復(fù)醫(yī)學(xué)會脊柱脊髓損傷委員會副主任委員、上海市醫(yī)學(xué)會骨科分會委員兼上海市骨科微創(chuàng)學(xué)組副組長。Email：dr.tan@139.com