【作 者】吳江紅，牛升波，楊桓，李磊，肖良，許碩貴

1 海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院（長(zhǎng)海醫(yī)院），上海市，200433

2 海軍軍醫(yī)大學(xué) 海醫(yī)系，上海市，200433

0 引言

股骨頸骨折是急診骨科常見(jiàn)疾病，年輕患者多由于高能量損傷導(dǎo)致[1]，老齡患者多由于低能量損傷導(dǎo)致。隨著交通業(yè)、建筑業(yè)的迅猛發(fā)展和社會(huì)老齡化的不斷加劇，股骨頸骨折的發(fā)生率也不斷上升[2]，給家庭、社會(huì)以及醫(yī)院帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。股骨頸骨折治療方案包括：保守治療、內(nèi)固定術(shù)、外固定術(shù)以及半/全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)等。其中，通過(guò)內(nèi)固定進(jìn)行骨折修復(fù)，從而盡可能保留自身的髖關(guān)節(jié)功能的治療方式最易為患者接受[3-4]。在眾多內(nèi)固定器械（空心螺釘、動(dòng)力髖螺釘、滑動(dòng)髖螺釘、股骨近端解剖板、股骨近端髓內(nèi)釘、Gamma釘?shù)龋┲?，空心螺釘?yīng)用最為廣泛[5]。為保證骨折固定具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)在骨折斷端動(dòng)態(tài)加壓[6]，一般采用3枚空心螺釘按照“滑動(dòng)加壓”的原則進(jìn)行置釘和固定。目前認(rèn)為，上方2枚、下方1枚的“倒三角形構(gòu)型”具有更好的機(jī)械穩(wěn)定性[7]，既能對(duì)抗強(qiáng)大的剪切力又能提供更好的把持力和抗拉力作用[8]。

但目前，臨床上股骨頸骨折空心釘?shù)闹萌攵嘣谛g(shù)中C臂機(jī)透視下進(jìn)行，術(shù)中頻繁的透視不僅給病人和醫(yī)生帶來(lái)輻射損害，而且反復(fù)調(diào)整C臂機(jī)的角度和位置會(huì)增加術(shù)區(qū)污染的風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。此外，這種置釘方式的精確度也不高，常需多次調(diào)整導(dǎo)針的穿刺角度或位置，這些額外的穿刺嘗試可能會(huì)導(dǎo)致股骨頭血供以及頸部骨質(zhì)的破壞，從而引發(fā)股骨頭壞死、螺釘把持力不夠而退釘?shù)炔l(fā)癥[11]。所以，如何才能既準(zhǔn)確又微創(chuàng)地進(jìn)行螺釘置入，同時(shí)又能減少手術(shù)中患者及醫(yī)生所受到的輻射成為一個(gè)亟待解決的難題。

1 解剖學(xué)基礎(chǔ)

從圖1的解剖標(biāo)本觀察中，我們發(fā)現(xiàn)：①股骨頸是一個(gè)不規(guī)則的柱形結(jié)構(gòu)，且位于股骨近端前方的骨皮質(zhì)平面比較平坦；②該平面與股骨頸中軸線近似平行；③正常情況下，股骨頸存在12o～15o的前傾角。結(jié)合以上特點(diǎn)，我們通過(guò)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，確定了一種股骨頸骨折空心螺釘置釘導(dǎo)向器的設(shè)計(jì)思路；經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐和多次改型，最終研制出導(dǎo)向器。

圖1 股骨頸解剖特征Fig.1 Anatomical features of the femoral neck

2 導(dǎo)向器的組成及原理

導(dǎo)向器設(shè)計(jì)圖及實(shí)物圖，如圖2所示。該導(dǎo)向器主要由2個(gè)定位套筒、1個(gè)導(dǎo)向套筒、1個(gè)定位梁、1個(gè)導(dǎo)向梁、1個(gè)調(diào)節(jié)滑塊以及相應(yīng)的鎖定緊固裝置等構(gòu)成，通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲可以使導(dǎo)向梁相對(duì)于定位梁在SI方向（上下方向）上移動(dòng)，導(dǎo)向套筒可在導(dǎo)向梁上按AP方向（前后方向）方向移動(dòng)。

圖2 導(dǎo)向器設(shè)計(jì)圖及實(shí)物圖Fig.2 Design drawing and physical drawing of the guide device

其主要定位原理如圖3所示：L1為定位套筒1的高度，該高度為已知值。L2為定位套筒2的高度，可通過(guò)其上的刻度讀出。L3為定位套筒1和定位套筒2中心線之間的距離，可通過(guò)定位梁上的刻度讀出。置釘梁與定位梁之間的夾角α可通過(guò)L1、L2和L3求解。計(jì)算式如下：

圖3 導(dǎo)向器原理解釋圖Fig.3 Schematic explanation of the guide device

L4為定位套筒1到定位梁與導(dǎo)向梁旋轉(zhuǎn)軸心的距離，該尺寸為已知值。

L為導(dǎo)向套筒到定位梁與導(dǎo)向梁旋轉(zhuǎn)軸心的距離。該距離可以通過(guò)已知的L1、L4和α角度求解。計(jì)算式如下：

經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可以獲知α角度和L值。

轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向梁至角度指示板指示角度為α角度時(shí)，旋緊羊角螺絲緊固鎖定導(dǎo)向梁與定位梁的角度位置。沿導(dǎo)向梁滑動(dòng)導(dǎo)向套筒至刻度指示距離為L(zhǎng)時(shí)，此時(shí)的導(dǎo)向套筒位于股骨頸前緣骨面。

以此為基準(zhǔn)位置G0，將定位套筒沿方向P（后方）移動(dòng)W1，沿方向I（下方）移動(dòng)H1，此時(shí)導(dǎo)向套筒對(duì)應(yīng)的位置即為第1根空心釘置入位置G1。

同樣，將定位套筒沿方向P（后方）移動(dòng)W2，沿方向S（上方）移動(dòng)H2，此時(shí)導(dǎo)向套筒對(duì)應(yīng)的位置即為第2根空心釘置入位置G2。將定位套筒沿方向P（后方）移動(dòng)W3，沿方向S（上方）移動(dòng)H3，此時(shí)導(dǎo)向套筒對(duì)應(yīng)的位置即為第3根空心釘置入位置G3。

其中，W1、W2、W3、H1、H2、H3的具體數(shù)值由術(shù)前或術(shù)中X線片可量取，或參照經(jīng)驗(yàn)值選取。通過(guò)以上方法，該新型導(dǎo)向裝置可以精確測(cè)算出各個(gè)導(dǎo)針進(jìn)針點(diǎn)的位置，從而完成精準(zhǔn)置釘。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

采用該新型導(dǎo)向器對(duì)5例尸體標(biāo)本左右兩側(cè)股骨頸進(jìn)行空心釘導(dǎo)針（2.5 mm克氏針）置入，操作步驟如下：

（1）在股骨頸前方體表放置克氏針，通過(guò)透視正位片調(diào)整克氏針的位置，使其與股骨頸中軸線重合，并標(biāo)記該克氏針位置；在轉(zhuǎn)子間嵴兩側(cè)各選取一點(diǎn)作為兩定位套筒的進(jìn)針點(diǎn)A、B；

（2）于A、B兩點(diǎn)處分別垂直于體表打入定位針1、定位針2；

（3）沿著定位針1、2分別插入定位套筒1、定位套筒2，直至到達(dá)骨面，然后將定位套筒2鎖定；

（4）根據(jù)定位套筒2及定位梁上的刻度計(jì)算定位梁與導(dǎo)向梁的角度α及導(dǎo)向套筒到定位梁與導(dǎo)向梁旋轉(zhuǎn)軸心距離L，調(diào)節(jié)導(dǎo)向器位于基準(zhǔn)位置G0（即導(dǎo)向套筒位于兩定位套筒頭端的連線上）；

（5）根據(jù)參考值，分別在AP方向上和SI方向上調(diào)節(jié)W1、H1，規(guī)劃出第一個(gè)導(dǎo)針的位置，透視正、側(cè)位確認(rèn)位置正確后打入第一個(gè)導(dǎo)針，如透視發(fā)現(xiàn)位置存在偏差，可再次進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；

（6）采用相同的方法打入第2、3根導(dǎo)針；

（7）取下定位器，透視檢測(cè)，完成置釘。

3.2 結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)對(duì)5具尸體標(biāo)本左、右兩側(cè)共10例股骨頸進(jìn)行了空心釘導(dǎo)針置入，實(shí)驗(yàn)過(guò)程順利。置入導(dǎo)針平行度評(píng)分借鑒Hamelinck等的方法[12]，通過(guò)采集正、側(cè)位圖像，分別測(cè)量導(dǎo)針兩兩間的角度（0≤角度＜3o，計(jì)4分；3o≤角度＜6o，計(jì)2分；角度≥6o，計(jì)0分；分?jǐn)?shù)累計(jì)越高，平行度越好），平均得分為19.2±3.8分。從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始至最后一根導(dǎo)針確認(rèn)穿刺成功為止，記錄手術(shù)總共需要的透視次數(shù)，平均為15.1±2.2次。導(dǎo)針穿刺次數(shù)定義為：所有導(dǎo)針穿刺的次數(shù)和，每一次退出導(dǎo)針以糾正進(jìn)針點(diǎn)或進(jìn)針?lè)较蚨急挥涗洖橐淮未┐?，平均?.8±1.2次。

3.3 結(jié)果討論

國(guó)內(nèi)外研究者針對(duì)股骨頸空心釘置釘不精準(zhǔn)、輻射暴露量大的難題，進(jìn)行了大量嘗試，設(shè)計(jì)出多種置釘方法。這些方法可歸納為：刺探股骨頸定位[13]、透視動(dòng)態(tài)定位[14]、體表投影定位[15]、計(jì)算機(jī)導(dǎo)航[16-19]和導(dǎo)向器/定位器定位[20-22]等幾類(lèi)。前三種方法雖然操作簡(jiǎn)單，不需要其他特殊輔助器械，但是穿刺難度依然很大，穿刺的精度仍然得不到保障。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)（surgical navigation system,SNS）是通過(guò)影像聯(lián)合定位技術(shù)，在手術(shù)中達(dá)到持續(xù)的引導(dǎo)作用。這不僅能夠極大地減少了術(shù)中射線輻射量[16]，而且定位精確，固定可靠，操作安全有效[17]。但由于此項(xiàng)技術(shù)價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)，需要有較全面的知識(shí)及立體空間感，因此限制了其在基層醫(yī)療單位推廣[18-19]。

導(dǎo)向器/定位器定位方法較前幾類(lèi)方法，更為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。YIN等[22]發(fā)明了一種導(dǎo)向器，使用時(shí)，先通過(guò)固定針將其固定于股骨干上，然后借助體表定位克氏針和透視將導(dǎo)向套筒調(diào)整到合適位置進(jìn)行第1根導(dǎo)針置入，其后再利用平行導(dǎo)向器完成其余2枚導(dǎo)針置入。為增大3枚導(dǎo)針置入的平行度，YUENYONGVIWAT等[23]設(shè)計(jì)了一種新的平行導(dǎo)向器，在第1根螺釘有效置入后，可用于方便、快捷地引導(dǎo)其余2枚導(dǎo)針的置入。這類(lèi)導(dǎo)向器/定位器在一定程度上提高了螺釘植入的精確度，避免了多次鉆孔損傷股骨頸血供，同時(shí)減少了手術(shù)時(shí)間和透視次數(shù)；但仍存在使用不方便、導(dǎo)向不夠精準(zhǔn)的缺點(diǎn)，有一定局限性[21-23]。

研制的新型導(dǎo)向器是基于“股骨頸前方的骨皮質(zhì)平面相對(duì)平坦，且與股骨頸中軸線近似平行”的解剖學(xué)特點(diǎn),結(jié)合“兩點(diǎn)一線”的幾何學(xué)原理設(shè)計(jì)和研發(fā)的。理論上，其精度不僅不受患者體位影響，而且能有效規(guī)避股骨頸干角和股骨頸前傾角等因素干擾。相對(duì)于文獻(xiàn)報(bào)道[12,22-23]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：本導(dǎo)向器能提高置釘精確度、降低置釘嘗試次數(shù)和輻射暴露。但我們的研究目前仍存在以下不足：三根導(dǎo)針?biāo)枰苿?dòng)的距離（W1、W2、W3、H1、H2、H3數(shù)值）只能依靠術(shù)者經(jīng)驗(yàn)或透視下確認(rèn)。下一步，我們將通過(guò)對(duì)股骨頸相關(guān)解剖數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析，得到更準(zhǔn)確的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值或求算方法，從而為導(dǎo)向器應(yīng)用于臨床提供更有益的參考，使更多的股骨頸骨折患者從中獲益。