3D导航技术辅助经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗Denis Ⅱ、Ⅲ型骶骨骨折

王小阵1，孟乘飞1，鲁齐林1，朱凌1，谢维1，汪国栋2，刘曦明2 

1. 武汉中西医结合骨科医院（武汉体育学院附属医院）骨科（武汉  430079）

2. 中国人民解放军中部战区总医院骨科（武汉  430070）

基金项目：武汉中西医结合骨科医院院内科研项目（HGY202202）；卫勤保障能力创新与生成专项（20WQ034）

通信作者：刘曦明

关键词：骶骨骨折；骶髂关节；加长骶髂螺钉；3D导航技术

引用本文： 王小阵，孟乘飞，鲁齐林，朱凌，谢维，汪国栋，刘曦明. 3D导航技术辅助经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗Denis Ⅱ、Ⅲ型骶骨骨折. 中国修复重建外科杂志, 2023, 37(2): 136 - 141. doi: 10.7507/1002-1892.202210063

摘　要

目的

探讨3D导航技术辅助下经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗Denis Ⅱ、Ⅲ型骶骨骨折的疗效。

方法

回顾性分析2017年1月—2020年5月收治的45例骶骨DenisⅡ、Ⅲ型骨折患者临床资料。男31例，女14例；年龄30～65岁，平均48.3岁。骨盆骨折均为高能量致伤，按照Tile分型标准：C1型24例， C2型16例，C3型5例；骶骨骨折Denis 分型：Ⅱ型31例，Ⅲ型14例。患者受伤至手术时间5～12 d，平均7.5 d。术中在3D导航技术辅助下植入S1、S2双节段加长骶髂螺钉。记录每枚螺钉植入时间、术中X线暴露时间以及手术并发症发生情况。术后影像学复查，参照Gras评价标准评定螺钉位置情况，参照Matta评分标准评价骶骨骨折复位质量。末次随访时，采用Majeed评分标准对骨盆功能进行评价。

结果

术中共植入加长骶髂螺钉101枚，每枚螺钉植入时间30～45 min，平均37.3 min；术中X线暴露时间40～55 s，平均46.2 s。术中均无神经、血管及脏器损伤发生。术后切口均Ⅰ期愈合。影像学复查示，参照Matta评分标准，骨折复位质量达优22例、良18例、可5例，优良率为88.89%；参照Gras 评价标准，螺钉位置达优77枚、良22枚、差2枚，优良率为98.02%。患者术后均获随访，随访时间12～24个月，平均14.6个月。骨折均愈合，愈合时间为12～16周，平均13.5周。末次随访时，根据Majeed评分标准，骨盆功能达优27例、良16例、可2例，优良率95.56%。

结论

经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折微创有效，在3D导航技术辅助下植钉精准、安全。

正　文

经皮骶髂螺钉内固定技术是治疗骨盆后环损伤的首选方法[1]，近年3D 导航技术与机器人辅助技术的应用大大增加了植钉准确性和安全性。既往采用经S1 植入骶髂螺钉治疗骶髂复合体损伤，但对于骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折，单枚螺钉难以达到有效固定强度[2]。近年来，随着对骨盆后环内固定生物力学研究的深入，S1联合S2 双节段骶髂螺钉固定模式以及贯穿骶骨体加长骶髂螺钉的使用备受关注[3]。双节段固定模式能避免S1单枚螺钉矢状面固定不稳定的问题，还能提高对骨盆垂直不稳定骨折的固定强度。而加长骶髂螺钉固定长度能超过骶骨中线，甚至经骶骨体贯穿双侧骶髂关节，相对于普通骶髂螺钉，在抗垂直剪切力、抗拔出力及稳定性方面更具优势[4-5]。但目前有关双节段加长骶髂螺钉内固定治疗骶骨骨折的报道较少。2017 年1月—2020 年5月，武汉中西医结合骨科医院（武汉体育学院附属医院）骨科采用3D 导航技术辅助下经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗45 例骶骨  DenisⅡ、Ⅲ型骨折患者，获得较好疗效。报告如下。

1、临 床 资 料

1.1    患者选择标准

纳入标准：① 新鲜Tile C型骨盆骨折中骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折且接受经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗；② 年龄30～65岁；③ 骨折经术前牵引复位；④ 术后随访达12个月且病例资料完整。

排除标准：① 髂骨进钉点区域粉碎性骨折；② 伴有严重心、肺、肝、肾及重度骨质疏松症等疾病。

2017 年1 月—2020 年5 月，共45 例患者符合选择标准纳入研究。

1.2    一般资料

本组男31例，女14例；年龄30～65岁，平均48.3岁。骨盆骨折均为高能量致伤，其中交通事故伤27 例、高处坠落伤16 例、其他伤2例。骨盆骨折按照Tile分型标准[6]：C1 型24 例，C2型16例， C3型5 例；骶骨骨折Denis 分型：Ⅱ型31 例，Ⅲ型14 例。合并失血性休克7例、尿道损伤11例、胸部损伤7例、腰椎损伤13例、颅脑损伤5 例、腰骶干损伤5例、耻骨联合分离14例、耻骨上下支骨折23 例、髋臼骨折8例、下肢骨折4 例、下肢麻木11 例、上肢骨折3例。受伤至手术时间5～12 d，  平均7.5 d。

1.3    术前处理

患者入院后监测生命体征，对于出血性休克者及时给予补液、输血处理。骨盆影像学检查明确骶骨骨折损伤情况。13 例一侧骶骨纵向骨折移位明显者行股骨髁上牵引，牵引质量6～9 kg，持续牵引至手术当天。其余32 例纵向移位不明显者，采用下肢皮牵引，维持纵向牵引趋势即可。11 例术前存在下肢麻木者牵引后，8例麻木感消失、3 例轻微改善。术前C臂X线机评估持续牵引后骨折复位情况，其中8例骶骨骨折仍对位对线欠佳，全麻下牵引质量增加至12 kg，牵引30 min 后透视下见骨折对位对线良好后手术。5例存在旋转不稳定，在髂前上棘使用Schanz钉进行提拉、反向旋转辅助复位。

1.4    手术方法

全身麻醉下，患者仰卧于可透视床上，患侧臀部垫高，常规消毒铺巾。首先明确骨折经牵引复位后，对于合并的骨盆前环损伤或髋臼骨折先行固定。骨盆前环损伤17 例采用骨盆外固定架固定， 10 例行微创小切口隧道下重建接骨板内固定，7 例在导航下经皮植入逆行前柱或耻骨支螺钉内固定， 3例骨折闭合复位不良则行小切口辅助复位并重建钢板内固定。8例髋臼骨折者行前路切开复位重建钢板内固定。

然后在3D导航技术辅助下微创植入S1、S2加长骶髂螺钉。① 对植钉点进行体表标记，以髂前上棘与髂后上棘连线的中后1/3 处为S1进针点，以髂结节与髂后上棘连线的中后1/5 处为S2进针点。② 在健侧髂前上棘处固定示踪器，注册导航设备（Stryker公司，美国），连接3D C臂X线机（Siemens公司，德国），确保各个导航设备均在导航仪探测范围内。③ 使用C臂X线机对病变区域进行190° 扫描，将图像上传至脊柱导航影像处理工作站，在导航主机显示屏上可见患侧骶髂关节横断面、冠状面、矢状面及三维骨盆结构。④ 将指引器上的导针与套筒进行配合，初步放置于标记的进钉点位置，通过套筒在导针上滑动，模拟导针进针路线，三维图像确定导针位置在各个平面上均在S1 骨质内，且安全长度超过骶骨中线位置。然后根据此固定点及进针方向缓慢钻入直径2.5 mm导针，透视骨盆正位、出口位、入口位及骶骨侧位，监测导针进针点、进针方向及位置，确认无误后用锤子缓慢敲击；再次透视明确导针到达理想位置后，测量导针长度，空心钻头开口，拧入长度合适、直径为5.5 mm或6.5 mm的空心带垫圈螺钉。⑤ 同样方式植入S2 加长骶髂螺钉，植入螺钉前需重新对植钉区域进行扫描，再次对导航设备进行校准。植钉完毕后需再次透视确定螺钉位置及长度，缝合  切口。

1.5    术后处理

术后预防性使用抗生素24 h，常规使用低分子肝素钠预防下肢深静脉血栓形成。术后2 d行骨盆正侧位、出口位、入口位X线片及骨盆CT平扫+三维重建；3 d后指导患者在床上开始腰背部及双下肢肌肉力量锻炼，5 d后开始扶双拐下床活动。患者出院后嘱术后1、2、3、6、12个月复查，根据影像学复查结果指导患者下地负重及患肢功能锻炼。 

1.6    疗效评价指标

记录每枚螺钉植入时间、术中X线暴露时间及手术并发症发生情况。术后根据骨盆CT图像，参照Gras评价标准[7]评定螺钉位置。优：螺钉不与骶骨皮质边界接触，完全位于骶骨骨质内；良：螺钉与骨皮质接触，但未穿出；差：螺钉穿透骨皮质。基于骨盆X线片，参照Matta评分标准[8]评价骶骨骨折复位质量。优：骨折移位≤4 mm；良：移位5～10 mm；可：移位11～20 mm，差：移位> 20 mm。末次随访时，采用Majeed评分标准[9]对骨盆功能进行评价，总分100分，其中优85～  100分，良70～84分，可55～69分，差<55分。

2、结　果

本组共植入加长骶髂螺钉101枚，每枚螺钉植入时间30～45 min，平均37.3 min；术中X线暴露时间40～55 s，平均46.2 s。术中均无神经、血管及脏器损伤发生。17 例采用骨盆外固定架者，术后定期对体外骨针进行消毒处理，术后6～8 周根据患者恢复情况拆除外固定架，平均6.7 周。切口均 Ⅰ期愈合。

患者均获随访，随访时间12～24个月，平均14.6个月。术后影像学复查示，参照Matta评分标准，骨折复位质量达优22 例、良18 例、可5例，优良率为88.89%；参照Gras评价标准[7]，螺钉位置达优77 枚、良22 枚、差2枚，优良率为98.02%。2枚突破骨皮质螺钉中，1枚螺钉尖部从S1椎体对侧穿透约0.5 cm，另1枚从S1椎体后壁突破进入椎管，但2例患者均无并发症发生。本组骨折均愈合，愈合时间为12～16 周，平均13.5周。随访期间植入螺钉均无断裂、松动及脱出。见图1。末次随访时，根据Majeed评分标准，骨盆功能达优27例、良16 例、可2例，优良率95.56%。5例腰骶干损伤  者经口服营养神经药物及物理康复治疗后痊愈。

图 1     患者，男，30岁，高处坠落伤致骨盆骨折（Tile C1型）     a、b. 术前骨盆CT三维重建；c、d. 术中注册导航设备，根据三维导航图像先逆行植入前柱螺钉，然后重新注册并植入S1和S2加长骶髂螺钉固定骨盆后环；e～g. 术后3 d骨盆正位X线片及骨盆CT示骨折复位可，螺钉位置良好；h、i. 术后3个月骨盆正位及出口位X线片示骨折对位对线良好，无移位；j. 术后6个月骨盆正位X线片示骨折愈合，螺钉无断裂、退出；k. 术后6个月骨盆功能恢复良好

3、讨　论

3.1    加长骶髂螺钉治疗骨盆后环骨折疗效分析

骶骨是组成骨盆后环的重要骨性结构，文献报道骨盆骨折中10%～45%伴发骶骨骨折，且常合并神经损伤[10]。既往骶骨骨折多采用切开复位钢板内固定，其中前路手术创伤大、出血多、神经损伤风险高，而且对于骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折缺少有效固定策略。后路微创M形钢板内固定曾是治疗骨盆后环损伤的有效方法，但生物力学研究发现钢板属于偏心固定，难以达到骶髂螺钉的“中心性”固定效果，且在抗垂直剪切力和抗扭转力方面效果较差[11-14]。此外，骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折往往合并神经损伤，钢板在固定时形成“桶箍效应”，进一步增加了医源性神经损伤。骶髂螺钉以独特的生物力学性能以及创伤小等优势，被公认为治疗骶髂复合体损伤的标准方法[15]。

生物力学研究发现，骶骨骨折时垂直剪切力是贯穿骨盆后环的主要作用力，当骶髂螺钉横向植入骶骨中心时，垂直剪切力将沿着整个螺钉进行分散，且螺钉越长越能分散载荷[16]。加长骶髂螺钉是一种固定长度超过骶骨中线或穿至对侧骶髂关节的螺钉类型，能植入骨质量较高的区域，有助于骨-钉之间产生更大的锚合作用，达到良好复位固定效果。

对于存在骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折及骨盆后环严重失稳的情况下，单枚骶髂螺钉不能达到牢固固定效果。张昌猛等[17]的临床研究显示在骶骨骨折解剖复位或复位率达84%情况下，采用单枚加长骶髂螺钉固定后，仍有44% 患者术后骨折愈合不良。鉴于此，一些学者通过增加螺钉数量和长度来强化固定强度，且生物力学研究发现，在S1 螺钉固定基础上于S2 植入1枚螺钉的立体双层面固定模式，可显著提高骨折端稳定性[18]。本组患者采用经皮双节段加长骶髂螺钉内固定后，随访期间无骨折复位丢失，螺钉无断裂、移位发生，所  有骨折均达骨性愈合。

3.2    3D 导航技术辅助下植钉优势及注意事项

经皮骶髂螺钉内固定技术因创伤小、固定牢靠，被广泛用于治疗骶髂关节脱位、骶骨骨折等骨盆后环损伤。然而，骨盆后环解剖结构复杂，毗邻重要盆腔脏器、神经、血管，如何精确、安全植入骶髂螺钉充满挑战性。解剖研究发现，S1 与S2均具有贯穿植入的骨性解剖空间，但S2 节段骨性截面较为狭小，植钉难度相对较大[19-20]。虽然S1节段骨性截面较大，但易发生移行变异，此时则无法植入贯穿或加长螺钉。目前术中主要在C臂X线机透视下植入加长骶髂螺钉，难度大、风险高，不仅要求术者有丰富手术操作经验，而且对患者术前肠道准备及体形要求也非常严格，肥胖或肠气、积粪都会影响透视效果，增加植钉风险[21]。Zarei等[22]临床研究发现，常规透视下经皮植入骶髂螺钉，其血管、神经损伤发生率为2%～15%。

3D导航技术是将虚拟成像技术与影像技术进行整合，采用体外数字化指引来指导手术操作，为准确植入骶髂螺钉提供了新方法。本组术中根据三维图像显示的虚拟螺钉位置，在体外先进行模拟植钉，待规划路线满意后将导针植入骨质内。常规透视下只能依靠各个方位反复透视来确定导针位置，不仅延长了手术和麻醉时间，还增加了患者及医护的X线暴露剂量。而3D 导航技术只需对患者进行1次190° 扫描，将获得的手术操作区域数据上传至导航设备，术中仅需根据该数据即可完成植钉。郑益钒等[23]报道3D 导航辅助下植钉在手术时间、透视次数方面明显优于X线透视组。Yu等[12]认为通过导航设备提供的图像对骨盆手术具有很大指导意义，术者可多角度观察钉道，有效提高螺钉植入的准确性和安全性。本组共植入101枚螺钉，植钉优良率达98.02%，仅有2枚突破骨皮质，无1例医源性手术并发症发生。

虽然3D导航技术辅助下植钉实现了手术视野可视化，增加了植钉精准性与安全性，但该导航系统仍属于红外线锁定系统，术中植钉过程中需注意以下几点：① 术中患者体位改变或者参考架微动都可能导致图像“漂移”，造成导航虚拟三维图像与真实解剖结构存在一定误差，导致植钉失败。② 尽可能使用较粗的导针，避免在植入过程中发生形变，偏离虚拟导针设置的最优进针路线。当导针按照规划路线进入骶骨翼后，为了确保植钉安全，需透视确定导针位置满意后，再使用锤子缓慢将导针向对侧骨质内锤入，避免使用电钻，因其操作时不易察觉导针突破骨皮质，可能发生不可挽回的损伤。③ 术中应当分次对S1与S2 节段进行扫描，便于获得更清晰图像，同时植钉不确定时透视是必不可少的环节。④ 注意由于S2骨性通道较S1 更为水平，钉道与骶椎矢状位接近垂直，因此在植钉时螺钉在上下或前后方向的偏移度需小于S1。⑤ 骨折良好复位是植钉前提，术前要确保骨折获得满意复位，否则需改为开放手术。此外对于术前有神经症状，且术前CT明确骶孔或骶管内存在游离骨折块时，需行开放探查，解除神经压迫。

综上述，经皮双节段加长骶髂螺钉内固定治疗骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ型骨折具有创伤小、固定牢固等优势，3D导航技术辅助下植钉准确、快捷。本研究样本量有限，对于术中可能出现的并发症有待进一步观察。

通信作者

刘曦明，骨科主任，医学博士，主任医师，硕士生导师，美国Rochester大学客座副教授。对骨盆髋臼与下肢创伤、复杂（髋、膝、足踝）关节内骨折、严重多发伤、小儿骨创伤、骨质疏松、骨感染、骨不连与骨延迟愈合及创伤并发症的诊治尤其微创手术具有丰富的经验。承担多项国家及省市课题，以第1作者发表SCI收录或核心期刊论文80余篇，获军队或省部级二、三等科技奖13项。现任SICOT中国部创伤学会委员，中华医学会骨科分会、创伤学分会青年委员，中国医师协会创伤外科创伤感染委员会委员，中国创伤救治联盟常委，全军骨科专委会创伤骨科学组、足踝学组委员、足踝青年学组副主委、全军灾难医学专委会委员，湖北省医学会创伤骨科学组副组长、省骨质疏松学会副主委。 

第一作者

王小阵，武汉中西医结合骨科医院主治医师。主要致力于退变性脊柱疾病及复杂骨盆、髋臼骨折的临床研究，尤其在三维导航技术引导下微创治疗骨盆后环骨折及部分髋臼骨折具有一定经验。发表SCI及国内核心期刊10余篇，主研或参研省市及院级科研课题5项，获实用新型专利1项。现任湖北省中医学会骨伤专业委员会委员，湖北省骨质疏松专业委员会青年委员。

参考文献：略

中国修复重建外科杂志简介

《中国修复重建外科杂志》是由中华人民共和国国家卫生健康委员会主管，中国康复医学会、四川大学主办的国家级医学专业学术期刊。于1987年创刊，月刊，每月15日出版。期刊以“修复缺损、重建功能、改善外形，促进结构、功能、形态的完美结合”为办刊宗旨；学科领域覆盖骨科、手外科、显微外科、整形外科、口腔颌面外科、泌尿外科、神经外科、康复医学、再生医学等。期刊自1997年持续被国际权威医学数据库MEDLINE收录，2021年被美国国立医学图书馆PubMed Central (PMC)全文数据库收录，也是国内三大核心期刊数据库（中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库、中国科技核心期刊）来源期刊，是目前能够综合反映我国修复重建外科领域最高发展水平的学术期刊。期刊于2011年、2014年、2017年和2020年连续入选第2届、第3届、第4届以及第5届中国精品科技期刊。