居家寶 陳建海 張一翀 韓帥 馬明太 張子宵 張殿英,2,3

作者單位：100044 北京大學(xué)人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科1；100044 北京大學(xué)人民醫(yī)院創(chuàng)傷與神經(jīng)再生研究所2；300450 天津，北京大學(xué)濱海醫(yī)院骨科3

骨折地圖也叫做骨折線分布地圖，由Armitage 等［1］于2009 年在國(guó)際上率先提出。骨折地圖利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維重建，將多個(gè)病例的骨折線疊加在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的骨骼模型上，利用熱圖或頻率圖分析骨折線分布規(guī)律，從而描繪骨折線起止、走向、分布及骨折粉碎的情況，有助于骨科醫(yī)師更為立體地分析骨折特點(diǎn)。骨折地圖目前的研究包括Pilon 骨折、后踝骨折、Hoffa 骨折、脛骨平臺(tái)骨折、肱骨近端骨折等。本文將綜述近年來(lái)骨折地圖的相關(guān)研究，回顧骨折地圖在創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域的應(yīng)用，探索未來(lái)可能的研究方向。

一、骨折地圖研究進(jìn)展

（一）上肢骨折

肩胛骨骨折分類系統(tǒng)與臨床實(shí)際工作中遇到的骨折類型相關(guān)性不強(qiáng)，其手術(shù)治療指征也一直存在爭(zhēng)議。2009 年，Armitage 等［1］在國(guó)際范圍內(nèi)首次報(bào)道了一項(xiàng)有關(guān)肩胛骨骨折地圖的研究，分析得出骨折易發(fā)生在以下三個(gè)部位：（1）關(guān)節(jié)盂突下方肩胛骨外側(cè)緣；（2）肩峰底部與關(guān)節(jié)盂窩之間的岡盂切跡；（3）關(guān)節(jié)腔盂肱關(guān)節(jié)面。這一研究明確了關(guān)節(jié)盂周圍是骨折的常見(jiàn)區(qū)域，分析了常見(jiàn)骨折部位與重要的血管神經(jīng)的毗鄰關(guān)系，有助于術(shù)中暴露骨折部位，優(yōu)化復(fù)位裝置和內(nèi)固定物的選擇。這項(xiàng)研究為后續(xù)骨折地圖的研究開(kāi)創(chuàng)了先河。

復(fù)雜性肱骨近端骨折常用Neer 分型描述，但這一分型基于二維影像，對(duì)骨折塊移位或成角的描述不夠準(zhǔn)確［2］。因此，以CT 三維成像為核心的骨折地圖是對(duì)Neer 分型的有效補(bǔ)充。隨著Mochizuki 等［3-4］對(duì)肩袖足印區(qū)解剖形態(tài)的更新，分析肱骨近端骨折線的分布規(guī)律以及與肩袖足印區(qū)的相對(duì)關(guān)系對(duì)于選擇合理的固定方式具有重要意義。2017 年，Hasan 等［5］繪制了48 例肱骨近端骨折的骨折地圖，分析骨折特點(diǎn)可知骨折常累及小結(jié)節(jié)后側(cè)、大結(jié)節(jié)前側(cè)與肩袖肌腱足印區(qū)之間的區(qū)域。關(guān)節(jié)囊內(nèi)肱骨距骨折比囊外更常見(jiàn)。從肱骨近端前外側(cè)面觀，骨折線從關(guān)節(jié)面邊緣垂直延伸到肩袖足印區(qū)之間的大結(jié)節(jié)區(qū)域，與干骺端水平分布的骨折線相融合。從后面觀，大結(jié)節(jié)區(qū)垂直分布的骨折線向下延伸至小圓肌，肩胛下肌附著于干骺端的區(qū)域，累及關(guān)節(jié)面的骨折主要分布在距離關(guān)節(jié)面邊緣6 ～ 10 mm 的區(qū)域內(nèi)。肩關(guān)節(jié)前方脫位易導(dǎo)致肱骨頭后外側(cè)骨折，而后方脫位導(dǎo)致肱骨頭前側(cè)骨折。大結(jié)節(jié)骨折常呈劈裂型，骨折線常分布在岡上、岡下肌腱附著點(diǎn)之間的區(qū)域。干骺端骨折易發(fā)生骨折粉碎及移位，本研究不足的是重建圖像未行虛擬復(fù)位，骨折線的走行描述不夠精準(zhǔn)，后續(xù)研究可彌補(bǔ)其不足。

既往研究提示橈骨頭骨折常位于前臂中立位時(shí)橈骨頭前外側(cè)1/4 的區(qū)域，但這一研究基于觀察而非臨床數(shù)據(jù)，Leeuwen 等［6］通過(guò)分析72 例橈骨頭骨折形態(tài)，發(fā)現(xiàn)Mason 2 型橈骨頭骨折常位于前外側(cè)1/4 象限，約77%的骨折線起始于后外側(cè)區(qū)域，79% 的骨折線終止于前內(nèi)側(cè)區(qū)域，與之前的觀察相一致。這一研究不僅是既往研究的有力佐證，也提示橈骨頭及尺骨冠狀突對(duì)于維持肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，防止肘關(guān)節(jié)后脫位具有重要意義，橈骨頭骨折后行解剖復(fù)位有助于恢復(fù)肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性及關(guān)節(jié)功能。2016 年，Mellema 等［7］報(bào)道了部分關(guān)節(jié)面內(nèi)橈骨頭骨折的形態(tài)特點(diǎn)，與Leeuwen 等［6］研究相一致，骨折線集中分布在橈骨頭前外側(cè)1/4 區(qū)域。本研究創(chuàng)新點(diǎn)在于分析了不同類型的創(chuàng)傷性肘關(guān)節(jié)不穩(wěn)定與骨折線的關(guān)系，結(jié)果提示骨折線與損傷類型無(wú)明確相關(guān)性，也說(shuō)明不同類型的肘關(guān)節(jié)骨折中，橈骨頭骨折具有共同的損傷機(jī)制。各種類型的損傷模式，橈骨頭骨折可采取相似的手術(shù)入路行內(nèi)固定治療。

尺骨骨折Mayo 分型的依據(jù)包括移位、粉碎程度和半脫位／脫位。2017 年，Lubberts 等［8］分析了78 例不同Mayo 分型的尺骨鷹嘴骨折的骨折線分布特點(diǎn)?？傮w而言，骨折線起始于滑車切跡的內(nèi)側(cè)緣，集中終止于冠狀突基底。按照不同Mayo 分型分析無(wú)移位及輕微移位的骨折及伴有后方脫位的骨折線走行于冠狀突基底；移位骨折及伴前方脫位的骨折線較為無(wú)序和分散地分布于滑車切跡。冠狀突對(duì)維持肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性具有重要意義，其骨折常導(dǎo)致創(chuàng)傷性肘關(guān)節(jié)不穩(wěn)定［9］。Mellema 等［10］通過(guò)分析110 例尺骨冠狀突的骨折形態(tài)，發(fā)現(xiàn)不同類型的創(chuàng)傷性肘關(guān)節(jié)不穩(wěn)定有著與之對(duì)應(yīng)的冠狀突骨折形態(tài)。Mayo Ⅰ型骨折與肘關(guān)節(jié)骨折脫位恐怖三聯(lián)征相關(guān)聯(lián)，Ⅱ型骨折與后內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定相關(guān)，Ⅲ型骨折與尺骨鷹嘴骨折相對(duì)應(yīng)，這與O’Driscoll等通過(guò)臨床經(jīng)驗(yàn)繪制出的骨折形態(tài)相一致。后續(xù)研究提示Ⅰ型骨折骨折塊較少，骨折塊體積小，關(guān)節(jié)面累及范圍小，前內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面及基底部骨折塊較多，Ⅲ型骨折基底部骨折塊最多，骨折累及關(guān)節(jié)面的范圍最大［11］。上述研究有助于骨科醫(yī)生根據(jù)骨折特點(diǎn)預(yù)測(cè)肘關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折部位及骨折粉碎情況，為設(shè)計(jì)手術(shù)方案和選擇內(nèi)固定裝置提供重要參考。

橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折臨床預(yù)后較差，手術(shù)治療的比例逐漸增高，而術(shù)前對(duì)于骨折形態(tài)的分析對(duì)手術(shù)方案的制定具有重要價(jià)值。2013 年，Bain 等［12］分析了橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面內(nèi)兩部分骨折的形態(tài)特點(diǎn)，骨折易累及韌帶間區(qū)域，骨折線主要分布在背側(cè)、掌側(cè)及橈骨莖突三個(gè)區(qū)域，Lister 結(jié)節(jié)區(qū)域較少受累。這一研究的價(jià)值在于提出骨韌帶復(fù)合體的概念，有助于預(yù)測(cè)骨折形態(tài)及相關(guān)的復(fù)合損傷。2018 年，Misir 等［13］描繪了34 例C3 型橈骨遠(yuǎn)端骨折的骨折地圖，骨折線主要集中在橈腕關(guān)節(jié)的中央?yún)^(qū)域并向橈背側(cè)延伸，約23%的骨折線累及下尺橈關(guān)節(jié)，骨折粉碎區(qū)域與主要骨折線分布區(qū)域相似，常累及橈腕關(guān)節(jié)的舟骨及月骨窩。此外，還包括其他幾個(gè)次要的骨折部位：Lister 結(jié)節(jié)區(qū)，下尺橈關(guān)節(jié)的尺側(cè)區(qū)域，掌側(cè)區(qū)域及累及舟骨窩和橈骨莖突的橈側(cè)區(qū)域，該研究與Bain 等［12］的研究結(jié)論相似。最近一項(xiàng)關(guān)于橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折地圖的研究得出骨折線呈“倒T”型分布于橈骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面，骨折線將橈骨遠(yuǎn)端劃分為三部分，從熱圖可以看出，相較于關(guān)節(jié)面中央?yún)^(qū)域，橈骨莖突及掌骨橈側(cè)關(guān)節(jié)面等骨性凸起區(qū)域較少受累［14］。

舟骨骨折移位常導(dǎo)致骨折不愈合及畸形愈合，形成創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎。斜行骨折線平行于舟骨作用力的方向，被認(rèn)為是不穩(wěn)定的骨折。Luria 等［15］報(bào)道了舟骨骨折的形態(tài)特點(diǎn)，與傳統(tǒng)觀念不同的是，該研究發(fā)現(xiàn)舟骨腰部骨折并非垂直于舟骨長(zhǎng)軸，而呈斜形分布，與長(zhǎng)軸成角56 °。這項(xiàng)研究的價(jià)值在于發(fā)現(xiàn)并非所有的舟骨骨折都可以沿長(zhǎng)軸進(jìn)行固定，術(shù)前應(yīng)結(jié)合三維影像資料分析骨折形態(tài)，依據(jù)不同的骨折線走行制定個(gè)體化的內(nèi)固定方案。

（二）下肢骨折

不穩(wěn)定的股骨粗隆間骨折內(nèi)固定失敗率高，并發(fā)癥較多，而完整的股骨外側(cè)壁對(duì)于股骨粗隆間骨折內(nèi)固定的穩(wěn)定性具有重要價(jià)值。2017 年，張英琪等［16］通過(guò)分析股骨近端外側(cè)壁骨折特征發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)A2 型粗隆間骨折會(huì)累及外側(cè)壁，而所有的A3 型骨折均累及外側(cè)壁。A2 型骨折線大多數(shù)位于外側(cè)壁的邊緣，骨折線從外側(cè)壁前上方向后下方延伸，在后緣中部繞至股骨后壁，而A3 型骨折的骨折線無(wú)明顯規(guī)律，分布散亂。這一研究幫助外科醫(yī)生加深對(duì)股骨外側(cè)壁骨折形態(tài)的理解，為生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ吞峁┙Ｒ罁?jù)。

冠狀面上累及股骨髁的骨折稱之為Hoffa 骨折，是一種不穩(wěn)定的關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折。通過(guò)手術(shù)行解剖復(fù)位及堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定后，早期行功能鍛煉有助于恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能。Xie 等［17］通過(guò)描繪Hoffa 骨折的骨折地圖發(fā)現(xiàn)，骨折更常累及股骨外側(cè)髁。在軸位，外側(cè)髁骨折線及粉碎區(qū)域集中于中間1/3的區(qū)域，從前外側(cè)向后內(nèi)側(cè)延伸，而內(nèi)側(cè)髁骨折線分布較為無(wú)序。在矢狀位，骨折線從前上方穿行至后上方，關(guān)節(jié)面粉碎骨折常位于外側(cè)髁，且集中分布在關(guān)節(jié)面的負(fù)重區(qū)域。

脛骨平臺(tái)骨折是一類復(fù)雜的關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折，Molenaars等［18］通過(guò)描繪127 例脛骨平臺(tái)骨折在軸位上骨折線的分布特點(diǎn)，可分為4 種類型：（1）外側(cè)劈裂型骨折伴或不伴粉碎；（2）后內(nèi)側(cè)骨折；（3）脛骨結(jié)節(jié)骨折；（4）脛骨嵴骨折。根據(jù)次要骨折線的分布特點(diǎn)，4 種常見(jiàn)的骨折又可進(jìn)一步分為不同的亞型。后內(nèi)側(cè)骨折線呈現(xiàn)出與后方股骨髁軸線平行、斜行、垂直等方向的變化。平行和斜行骨折線有助于區(qū)分后內(nèi)側(cè)與后側(cè)剪切型骨折。相較于分型而言，復(fù)雜性脛骨平臺(tái)骨折對(duì)于骨折特點(diǎn)的描述更有利于外科醫(yī)師間的相互交流，設(shè)計(jì)手術(shù)方案和選擇合理的手術(shù)入路。此外，Chen 等［19］描繪了不同Schatzker 分型的骨折線走行特點(diǎn)。根據(jù)骨折線與脛骨結(jié)節(jié)和后交叉韌帶止點(diǎn)連線的夾角，Schatzker Ⅰ型及Ⅱ型骨折可進(jìn)一步分為單純前外側(cè)骨折，單純后外側(cè)骨折和復(fù)雜骨折。骨折塌陷區(qū)域呈現(xiàn)簇狀分布，Schatzker Ⅲ型骨折壓縮程度明顯小于其他類型的骨折，Ⅳ型骨折壓縮程度最為明顯［19］。 McGonagle 等［20］描繪了261 例脛骨平臺(tái)的骨折地圖發(fā)現(xiàn)，外側(cè)平臺(tái)最常見(jiàn)的骨折形式為矢狀面骨折，占所有脛骨平臺(tái)骨折的50%，盡管矢狀面骨折也是內(nèi)側(cè)平臺(tái)常見(jiàn)的骨折形式，但內(nèi)側(cè)平臺(tái)的骨折線分布較為分散和無(wú)序。Molenaars 等［21］通過(guò)描繪127 例脛骨平臺(tái)的骨折地圖發(fā)現(xiàn)，約30% 的骨折存在后內(nèi)側(cè)骨折塊，后內(nèi)側(cè)骨折線與冠狀面成角約44°，近85%的骨折成角小于68°，這一結(jié)果提示標(biāo)準(zhǔn)的前外側(cè)鋼板固定對(duì)于后內(nèi)側(cè)骨折塊的固定是不充分的。該研究對(duì)于選擇合理的固定物和固定方向具有指導(dǎo)意義。盡管后內(nèi)側(cè)骨折塊形態(tài)異質(zhì)性較大，但Schatzer Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型骨折的骨折塊形態(tài)沒(méi)有明顯差異。

Pilon 骨折占下肢骨折的1% ～ 10%，C3 型骨折承重關(guān)節(jié)面損傷嚴(yán)重，手術(shù)治療難度較大。Cole 等［22］繪制了Pilon 骨折骨折線分布及粉碎區(qū)域的骨折地圖，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)骨折線累及脛腓關(guān)節(jié)，位于腓骨切跡的中間1/3，并向前后方延伸，呈“Y”型分布。95%的骨折存在粉碎骨折塊，粉碎區(qū)域主要集中在踝穴頂，并從中間區(qū)域向腓骨切跡延伸，與骨折線分布區(qū)域相一致。此外，踝穴前外側(cè)1/4 區(qū)域也是較為常見(jiàn)的骨折粉碎區(qū)域。

后踝骨折的治療一直存在爭(zhēng)議，部分研究提示大于25%的關(guān)節(jié)面受累時(shí)應(yīng)行手術(shù)內(nèi)固定，但平片對(duì)于關(guān)節(jié)面受累比例的判斷準(zhǔn)確性不足。Mangnus 等［23］描繪了后踝骨折的骨折地圖，發(fā)現(xiàn)骨折線集中分布在后外側(cè)，骨折塊從大到小呈譜系式變化，且部分骨折線延伸至內(nèi)踝。按照Haraguchi 分型，約67%的骨折線為后外側(cè)斜行走向，骨折塊較大，即Haraguchi Ⅰ型，16%的骨折塊呈小貝殼型，為Ⅲ型骨折，Ⅰ型骨折線和Ⅲ型骨折線是譜系式變化中的兩個(gè)端點(diǎn)。Ⅱ型骨折線向內(nèi)踝延伸，呈現(xiàn)出截然不同的走行特點(diǎn)。

（三）脊柱及髖臼骨折

胸腰段骨折占脊柱骨折的90%，Reith 等［24］通過(guò)分析1 445 例椎體骨折的病例發(fā)現(xiàn)，骨折主要集中在T12、L1、L2 椎體。同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)描繪了174 例T12-L1椎體骨折的骨折地圖，通過(guò)軸位、矢狀位、冠狀位等層面觀察分析得出骨折線環(huán)形分布在椎體的上前1/3。3D 圖像顯示骨折線集中在椎體的上前1/3，在椎體的前緣呈環(huán)形楔狀分布。此外，T12 骨折線分布較為集中和有序，L1、L2骨折線較為分散，但骨折線都主要集中在椎體的前上1/3［25］。這一研究闡明了胸腰段椎體壓縮性骨折的形態(tài)特點(diǎn)和流行病學(xué)特征，對(duì)現(xiàn)行的骨折分類系統(tǒng)起到補(bǔ)充作用。

髖臼雙柱骨折常由高能量外傷所致，Yang 等［26］通過(guò)分析71 例髖臼骨折的骨折地圖得出，約66%的髖臼骨折累及前柱，骨折線斜行走行于髂前上棘和坐骨棘之間，而62%的前柱骨折線從髂骨脊延伸至髖臼脊，39%的后柱骨折線橫穿后壁，上述高頻骨折線形成一個(gè)Y 型區(qū)域，該研究有助于明確伴有移位骨折的關(guān)鍵區(qū)域，指導(dǎo)手術(shù)方案。四邊形板骨折是髖臼骨折中常見(jiàn)的骨折類型，常伴有骨折移位和髖關(guān)節(jié)脫位。Yang 等［27］通過(guò)分析髖臼四邊形板骨折的形態(tài)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主要骨折線可大致分為三組：（1）四邊形板上邊界的橫行骨折線；（2）垂直于弓狀線的內(nèi)側(cè)骨折線；（3）從上方延伸到后方的后柱骨折線。近一半的骨折累及四邊形板上方，骨折線呈前后走行。此外，骨折線形成一個(gè)類似于“手槍”樣的形狀。這一研究有助于理解復(fù)雜的髖臼骨折，設(shè)計(jì)更為合理的手術(shù)入路及內(nèi)固定方式。

二、展望

在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，骨折地圖利用可視化手段清晰的描繪了骨折部位和骨折形態(tài)，有助于設(shè)計(jì)手術(shù)入路和選擇內(nèi)固定裝置，但骨折地圖仍存在不足之處。首先，由于解剖變異，部分三維重建圖像并不能完美的與標(biāo)準(zhǔn)模板相吻合，描繪的骨折線與真實(shí)的骨折線有所偏差。骨折線分布熱圖是將骨折線坐標(biāo)化，然后分析某一區(qū)域內(nèi)骨折線分布頻率，但將線轉(zhuǎn)化為若干個(gè)點(diǎn)的方法無(wú)法做到精準(zhǔn)擬合，受限于熱圖方法學(xué)不足。此外，熱圖技術(shù)中額外的噪音影響了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。因此，有相關(guān)研究摒棄了熱圖技術(shù)，采用K 均值聚類算法分析主要骨折線的分布規(guī)律，這一方法避免了從線到點(diǎn)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的數(shù)據(jù)缺失［28］。

其次，骨折地圖的描繪需要CT 數(shù)據(jù)，而大多數(shù)簡(jiǎn)單骨折或保守治療的患者未行CT 檢查，這些研究排除了非手術(shù)治療的患者。因此，所描繪的骨折地圖并沒(méi)有涵蓋所有類型的骨折資料，骨折地圖的描繪是不夠全面和完整的。骨折地圖可分為二維和三維地圖，二維地圖只能分析某一斷面上骨折線的走向和分布，而三維地圖可以更為立體直觀的分析骨折的形態(tài)特點(diǎn)，對(duì)手術(shù)方案的設(shè)計(jì)具有重要意義，但三維地圖耗費(fèi)時(shí)間，技術(shù)要求更高。

此外，骨折地圖很難全面評(píng)估患者情況。例如，后縱韌帶對(duì)于椎體穩(wěn)定性的維持具有重要作用，其完整性協(xié)助制定手術(shù)方案，而骨折地圖很難描繪軟組織受損情況。骨折地圖僅對(duì)形態(tài)加以描繪，缺少對(duì)生物力學(xué)穩(wěn)定性的研究。因此，將有限元分析和骨折地圖相結(jié)合，不僅可以描繪骨折形態(tài)特點(diǎn)，而且還可以分析骨折的生物力學(xué)特征，有助于制定合理的手術(shù)方案。部分研究分析了骨折形態(tài)與骨折愈合的相關(guān)性，而大部分研究缺少相關(guān)研究，未來(lái)可以更多的關(guān)注骨折形態(tài)與臨床結(jié)局之間的聯(lián)系。