劉華武　劉錦璇　陳婕妤　雷必秀　陳煜州　吳為　李德浩　陳素萍

摘 要：目的 通過構(gòu)建骨盆髖臼前入路置釘三維模型，測量髖臼周圍安全區(qū)域解剖數(shù)據(jù)，為安全置釘提供參考。方法 選取2022年10月至2023年5月在郴州市第一人民醫(yī)院體檢的健康成人完整骨盆圖像數(shù)據(jù)40例，其中男22例，女18例。運用E3D和Geomagic wrap軟件重建骨盆髖臼三維立體模型，以髂恥隆起為基點，測量髖臼周圍前入路置釘危險區(qū)、相對安全區(qū)和安全區(qū)。結(jié)果 以髂恥隆起為基點，前方小于（8.57±2.60） mm的區(qū)域，后方小于（7.80±2.19） mm的區(qū)域為髖臼周圍危險區(qū)，置釘時易穿入髖關(guān)節(jié)，應(yīng)避開該區(qū)域置釘；前方（8.57±2.60）～（19.87±2.92） mm的區(qū)域和后方（7.80±2.19）～（19.98±2.66） mm的區(qū)域為相對安全區(qū)，以遠離髖臼的最大偏轉(zhuǎn)角置釘，螺釘不會穿入髖臼；前方大于（19.87±2.92） mm和后方大于（19.98±2.66） mm的區(qū)域為安全區(qū)，以遠離髖臼的角度可安全置釘。安全置釘最大長度前方為（32.88±5.25） mm，后方為（42.90±5.55） mm。結(jié)論 E3D聯(lián)合Geomagic Wrap軟件可精準構(gòu)建骨盆髖臼三維立體模型，通過測量模型相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得前入路置釘?shù)南嚓P(guān)解剖學參數(shù)，為臨床精準置釘提供參考。

關(guān)鍵詞：髖臼；前入路置釘；安全區(qū)；三維建模

中圖分類號：R445

文獻標志碼：A

Measurement of the acetabular screw safety zone in anterior approach based on three-dimensional modeling

LIU Huawu， LIU Jinxuan， CHEN Jieyu， LEI Bixiu， CHEN Yuzhou， WU Wei， LI Dehao， CHEN Suping

（School of Basic Medicine Sciences， Xiangnan University， Chenzhou 423000， China）

Abstract： Objective To measure the anatomical data of the safe area around the acetabulum by constructing a three-dimensional model of the pelvis and acetabulum through the anterior approach for screw placement， and to provide reference for safe screw placement. Methods Forty complete pelvic image data of healthy adults （22 males and 18 females） who underwent physical examination in the First Peoples Hospital of Chenzhou from October 2022 to May 2023 were selected. E3D combined with Geomagic Wrap software was used to reconstruct the three-dimensional model of the pelvis and acetabulum. Based on the iliopubic eminence， the risk area， relative safe area， and safe area of periacetabular screw placement were measured. Results The iliopubic eminence was used as the base point. The area less than （8.57±2.60） mm in the anterior area and （7.80±2.19） mm in the posterior area was the periacetabular risk zone， which was easy to penetrate the hip joint during screw insertion， and should be avoided. The area between the anterior （8.57±2.60） mm and （19.87±2.92） mm and the area between the posterior （7.80±2.19） mm and （19.98±2.66） mm was the relatively safe area. The screw was placed at the maximum deflection angle away from the acetabulum， and the screw would not penetrate into the acetabulum. The safe zone was （19.87±2.92） mm in the anterior and （19.98±2.66） mm in the posterior， and the screw was placed safely away from the acetabulum. The maximum length of the safety screw was （32.88±5.25） mm in the anterior and （42.90±5.55） mm in the posterior. Conclusions E3D combined with Geomagic Wrap software can accurately construct a three-dimensional model of the pelvis and acetabulum. The model data measurement can provide reference for precise clinical screw placement.

Key words： acetabulum; anterior approach nail placement; safe zone; three-dimensional modeling

髖臼骨折是典型的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，常由高能量損傷引起，治療需解剖復(fù)位。髖臼呈半球形，位置深，周圍解剖關(guān)系復(fù)雜，在累及后柱的髖臼骨折手術(shù)中顯露、復(fù)位、固定有一定難度，因此，選擇合適的手術(shù)入路對骨折治療尤為關(guān)鍵[1]。目前，髖臼骨折手術(shù)前入路多采用髂腹股溝入路、改良Stoppa入路和腹直肌外側(cè)入路，但前入路手術(shù)髖關(guān)節(jié)視野顯露不足，置釘時螺釘存在穿入髖關(guān)節(jié)風險[2]，故確定髖臼周圍置釘安全區(qū)域至關(guān)重要。近年來，三維重建技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域發(fā)展迅速，E3D軟件根據(jù)二維影像數(shù)據(jù)構(gòu)建三維立體模型，可清晰地顯示組織結(jié)構(gòu)及毗鄰結(jié)構(gòu)[3]，用以彌補傳統(tǒng)手術(shù)中的不足。本研究采用數(shù)字技術(shù)重建骨盆髖臼三維立體模型，測量相關(guān)解剖參數(shù)，為臨床骨盆髖臼前入路精準置釘提供參考。

1 對象與方法

1.1 對象

收集2022年10月至2023年5月在郴州市第一人民醫(yī)院體檢的健康成人完整骨盆圖像數(shù)據(jù)40例，其中，男22例，女18例。納入標準：（1）年齡18～75 歲；（2）發(fā)育正常、無解剖學異常者；（3）掃描數(shù)據(jù)層厚1.5 mm，層距1.5 mm，切片厚 < 1.5 mm，圖層數(shù)Symbol～@@ 200；（4）患者檢查前已簽署知情同意書，允許本研究使用其影像數(shù)據(jù)，并獲得醫(yī)院倫理委員會批準。排除標準：（1）骨盆骨折者；（2）骨質(zhì)病變者；（３）骨盆畸形者；（４）圖像不易識別、邊際不清晰者。

1.2 CT掃描及數(shù)據(jù)保存

仰臥位行CT掃描（機型：美國GE Revolution 256 排CT）。掃描完成后，原始數(shù)據(jù)以DICOM 格式保存，統(tǒng)一轉(zhuǎn)存并編號歸檔處理。

1.3 CT數(shù)據(jù)處理與三維重建骨盆髖臼

將原始數(shù)據(jù)導入三維數(shù)字醫(yī)療建模軟件E3D（大師版 V19.30 版）中，設(shè)置成人骨質(zhì)標準閾值144，體繪制分割建立掩膜并利用二維處理工具進行編輯，去除腰椎、股骨及無關(guān)邊緣雜點，使用簡便種子點工具三維重建骨盆髖臼模型，導出并保存為STL格式文件。將初始模型導入3D掃描分析軟件Geomagic Wrap 2021，光順及去噪處理細化模型表面，生成三維立體骨盆髖臼模型。

1.4 數(shù)據(jù)測量方法

1.4.1 構(gòu)建平面及切割模型

以左、右側(cè)閉孔最上方至界線的中點于骨盆表面定點（圖1a），再以右側(cè)所定點于骨盆內(nèi)側(cè)投影處定點，三點形成一個平面，將骨盆切割為上下兩部分（圖1b）。在前入路置釘中，鋼板沿骨盆緣貼覆于恥骨上支上緣、下緣間固定，螺釘釘?shù)揽梢暈閺膼u骨上支上、下徑中線切面（上下切割面）穿過（圖1c）。

1.4.2 定點定線

設(shè)界線為K₁，過閉孔最高點作界線平行線K₂，定髂恥隆起延長線交K₁—K₂中線的點為基點A（圖1a）。過A點做骨盆髖臼所在圓弧面切線的垂直線L₁，以L₁為軸，向后方旋轉(zhuǎn)25°為L₂，向前方旋轉(zhuǎn)25°為L₃，見（圖1d ）。

1.4.3 前入路置釘

在右側(cè)髖臼中，（1）向后方（髂骨側(cè)）平移L₂，于髖臼后方弧面切線置入螺釘M₁（直徑1.75 mm），螺釘M₁最后側(cè)緣交截面外側(cè)緣為G點，交截面內(nèi)側(cè)緣為D點；（2）向前方（恥骨側(cè)）平移L₃，于髖臼后方弧面切線置入螺釘M₂（直徑1.75 mm），螺釘M₂最前側(cè)緣交截面外側(cè)緣為I點，交截面內(nèi)側(cè)緣為B點；（3）過G點，垂直骨盆髖臼內(nèi)側(cè)緣截面切線置入螺釘M₃（直徑1.75 mm），螺釘M₃最后側(cè)緣交截面內(nèi)側(cè)緣為E點；（4）過I點，垂直骨盆髖臼內(nèi)側(cè)緣截面切線置入螺釘M₄（直徑1.75 mm），螺釘M₄最前側(cè)緣交截面內(nèi)側(cè)緣為C點（圖1c～d）。以同樣方式構(gòu)建左側(cè)髖臼前入路置釘模型。

1.4.4 劃分危險區(qū)、相對安全區(qū)、安全區(qū)，測量髖臼相關(guān)數(shù)據(jù)

在右側(cè)髖臼中，（1）危險區(qū)：測量基點A至螺釘M₂最前側(cè)緣距離AB、基點A至螺釘M₁最后側(cè)緣距離AD（BD=AB+AD）。（2）相對安全區(qū)及安全區(qū)：測量基點A至螺釘M₄最前側(cè)緣距離AC、基點A至螺釘M₃最后側(cè)緣距離AE（BC=ACSymbolm@@AB，DE=AESymbolm@@AD）。（3）螺釘長度：測量螺釘M₁長度DG、螺釘M₂長度BI、螺釘M₃長度EG、螺釘M₄長度CI（圖1d）。以同樣方式測量左側(cè)髖臼解剖數(shù)據(jù)。

（a） 右側(cè)髖骨大體標本上，設(shè)界線為K₁，過閉孔最高點作界線平行線K₂，定髂恥隆起延長線交K₁—K₂中線的點為基點A；（b） 構(gòu)建骨盆三維立體模型及切割平面；（c） 切割骨盆，模擬前入路置釘；（d） 在右側(cè)骨盆截面中，劃分安全區(qū)、相對安全區(qū)及危險區(qū)

1.5 統(tǒng)計學處理

運用SPSS 26.0統(tǒng)計學軟件對所收集的40例正常骨盆髖臼數(shù)據(jù)進行分析。計數(shù)資料以均數(shù)±標準（x-±s）表示，左右對比行配對樣本t檢驗，男女對比行獨立樣本t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 危險區(qū)

BD間區(qū)域為髖臼周圍置釘危險區(qū)，由此置入螺釘易穿透骨皮質(zhì)進入髖臼。取左右側(cè)總數(shù)據(jù)計算平均值，基點A至螺釘M₁最后側(cè)緣距離AD為（7.80±2.19） mm，基點A至螺釘M₂最前側(cè)緣距離AB為（8.57±2.60） mm，危險區(qū)范圍BD為（16.37±3.66） mm。左側(cè)AD（7.88±2.48） mm，AB（8.66±2.74） mm，BD（16.54±4.28） mm；右側(cè)AD（7.72±1.85） mm，AB（8.47±2.46） mm，BD（16.19±2.91） mm，左右對比均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05，表1）。

2.2 相對安全區(qū)和安全區(qū)

前方的BC、后方的DE區(qū)域為髖臼周圍置釘相對安全區(qū)， 確定置釘點后，以遠離髖臼的最大偏轉(zhuǎn)角置釘，螺釘不會穿入髖關(guān)節(jié)。髂恥隆起前方M₄最前側(cè)緣以前，后方M₃最后側(cè)緣以后為安全區(qū)，垂直于骨面或遠離髖臼置釘均不會穿入髖關(guān)節(jié)。取左右側(cè)總數(shù)據(jù)計算平均值，基點A至螺釘M₃最后側(cè)緣距離AE為（19.98±2.66） mm，基點A至螺釘M₄最前側(cè)緣距離AC為（19.87±2.92） mm，前方相對安全區(qū)范圍BC為（11.31±2.92） mm，后方相對安全區(qū)范圍DE為（12.18±2.92） mm。左側(cè)AE（19.85±2.57） mm，AC（19.79±2.79） mm，BC（11.13±3.06） mm，DE（11.97±2.77） mm；右側(cè)AE（20.12±2.75） mm，AC（19.96±3.04） mm，BC（11.48±2.75） mm，DE（12.40±3.05） mm，左右對比均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1。

2.3 髖臼周圍螺釘安全置入的最大長度

后方安全置釘最大長度為DG（42.90±5.55） mm，前方安全置釘最大長度為BI（32.88±5.25） mm，后方垂直截面內(nèi)側(cè)緣切線置入螺釘長度為EG（40.69±5.64） mm，前方垂直截面內(nèi)側(cè)緣切線置入螺釘長度為CI（30.01±4.78） mm。左側(cè)DG（43.16±5.55） mm，BI（33.13±5.63） mm；右側(cè)DG（42.64±5.53） mm，BI（32.64±4.82） mm，左右對比均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。男性髖臼置釘M₁長度DG（45.92±4.37） mm大于女性DG（39.21±4.51） mm，男性髖臼置釘M₂長度BI（34.58±4.03） mm大于女性BI（30.81±5.80） mm，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表2。

3 討論

髖臼骨折是創(chuàng)傷骨科中常見的骨折類型，常因車禍、高處墜落等高能量創(chuàng)傷所致。據(jù)統(tǒng)計，髖臼骨折約占骨盆骨折的3%[4]。髖臼骨折以手術(shù)治療為主，髖臼前入路手術(shù)，由于手術(shù)視野范圍受限以及不能直視髖臼，術(shù)中難以確定安全置釘?shù)拈L度和角度，操作時可能會存在螺釘穿透骨質(zhì)、進入髖關(guān)節(jié)的風險[5]，并發(fā)嚴重的骨性關(guān)節(jié)炎和軟骨溶解癥[6]。ZHAO等[7]研究表明，在髖臼四邊形骨折置釘前進行三維數(shù)據(jù)測量，螺釘可通過髂腹股溝入路的中間窗口安全置入以增加髖臼的穩(wěn)定性。隨著數(shù)字骨科技術(shù)的迅速發(fā)展，三維重建技術(shù)在骨折治療中取得一定成果，近年來已廣泛應(yīng)用于髖臼骨折復(fù)位治療[8]。本研究選取健康成人的完整骨盆圖像數(shù)據(jù)，運用E3D聯(lián)合Geomagic Wrap軟件重建骨盆髖臼三維立體模型，以髂恥隆起為基點，測量髖臼周圍安全區(qū)域解剖數(shù)據(jù)，為臨床手術(shù)提供參考。

髂恥隆起前方小于（8.57±2.60） mm的區(qū)域，后方小于（7.80±2.19） mm的區(qū)域為髖臼周圍危險區(qū)，置釘時易穿入髖關(guān)節(jié)，應(yīng)避開該區(qū)域置釘。本研究結(jié)果與李迪[9]研究結(jié)果相近。王朝暉等[10]研究置入螺釘對治療髖臼骨折的影響，表明坐骨棘上方髖臼中部的后壁和后柱部分為髖臼危險區(qū)，經(jīng)此區(qū)域置入螺釘，螺釘易穿入髖關(guān)節(jié)內(nèi)。因此，在前入路手術(shù)置釘中可通過髂恥隆起定位骨盆髖臼前入路置釘危險區(qū)，術(shù)中應(yīng)避免由此置釘導致螺釘誤入髖關(guān)節(jié)，誘發(fā)嚴重并發(fā)癥。

髂恥隆起前方（8.57±2.60）～（19.87±2.92） mm的區(qū)域和后方（7.80±2.19）～（19.98±2.66） mm的區(qū)域為相對安全區(qū)，應(yīng)謹慎置釘。趙北[11]研究表明在相對安全區(qū)內(nèi)遠離髖臼置釘，不會穿入關(guān)節(jié)腔內(nèi)，若將角度稍向骨盆四邊體的髖臼面傾斜，則螺釘存在置入關(guān)節(jié)腔內(nèi)的風險。夏雄超等[12]在22例尸體標本上模擬stoppa入路，臨摹出髖臼相對安全區(qū)并測量解剖數(shù)據(jù)，認為在相對安全區(qū)內(nèi)置釘應(yīng)以最大偏轉(zhuǎn)角置入。因此，在該范圍內(nèi)置釘需盡可能以遠離髖臼的最大偏轉(zhuǎn)角方向置釘，螺釘不會穿入髖關(guān)節(jié)。

髂恥隆起前方大于（19.87±2.92） mm的區(qū)域和后方大于（19.98±2.66） mm的區(qū)域為安全區(qū)，以遠離髖臼的角度可安全置釘。王朝暉等[13]通過測量干燥髖骨標本，拓印其橫切面，測量螺釘置入安全區(qū)為髂恥隆起后方大于（21.09±6.09）mm與前方大于（16.53±6.57） mm之間區(qū)域。本研究與其研究相近，認為垂直骨面或遠離髖臼方向置釘可避免損傷髖臼軟組織，手術(shù)時應(yīng)首選安全區(qū)置釘。本研究經(jīng)測認為，后臺安全置釘最大長度為（42.90±5.55） cm，前方安全置釘最大長度為（32.88±5.25） mm。吳浩俊等[14]通過三維重建分析對比雙側(cè)髖臼CT圖像，評估手術(shù)復(fù)位效果，認為螺釘安全置釘最大長度約為31 mm。TADROS等[15]通過對231例患者進行術(shù)前CT分析，測量得出螺釘?shù)陌踩L度平均為36 mm。王先泉等[16]通過尸體骨盆標本制作髖臼后柱系列斷面， 測量置釘長度，結(jié)果顯示螺釘長度為30 mm。以上研究結(jié)果與本文測量值相近，在此螺釘長度范圍內(nèi)置釘可避免螺釘穿透髖臼。男性髖臼置釘M₁長度DG（45.92±4.37） mm大于女性DG（39.21±4.51） mm，男性髖臼置釘M₂長度BI（34.58±4.03） mm大于女性BI（30.81±5.80） mm，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。這與周華等[17]的研究結(jié)果相近，提示手術(shù)中，男性螺釘選取應(yīng)有別于女性，男性患者手術(shù)應(yīng)選用更長螺釘。通過測量置釘最大長度，可以為臨床手術(shù)選擇螺釘長度提供上限值，以避免置釘過深穿入髖臼窩。后續(xù)將補充收集患者的MRI數(shù)據(jù)，三維重建髖臼周圍的血管、神經(jīng)、肌肉、韌帶等結(jié)構(gòu)，分析其與安全區(qū)、相對安全區(qū)、危險區(qū)之間的關(guān)系，以求更真實準確地還原髖臼周圍置釘安全區(qū)域。

綜上所述，本研究重建了40例骨盆髖臼三維立體模型，模擬前入路手術(shù)置釘，劃分髖臼周圍危險區(qū)、相對安全區(qū)和安全區(qū)，測量相關(guān)解剖數(shù)據(jù)，為骨盆髖臼骨折患者前入路置釘提供參考。

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