計算機導航系統輔助置入空心螺釘內固定術治療股骨頸骨折

吳銘杰，莊偉達，鄭杰，李修往，陳敏，樊曉海，吳家昌，桑宏勛

南方醫院大學深圳醫院骨科中心，廣東 深圳 518101

髖部周圍骨折已成為全球主要的公共健康衛生問題之一，每年約450萬人因髖部周圍骨折而殘疾，預測2050年髖部骨折將達到626萬例/年，其中50%以上的骨質疏松性骨折將發生在亞洲[1,2]。國人髖部周圍骨折最常見類型是股骨頸骨折，約占全身骨折的3.6%，髖部骨折的48%～54%[3]。股骨頸骨折損傷機制在老年人多為跌倒等低能量損傷引起，而年輕人多為高能量暴力損傷造成[4]。目前絕大部分股骨頸骨折的患者首選手術治療，空心螺釘內固定術是治療所有年齡組股骨頸骨折的有效方法，特別是年齡小于65歲的“年輕患者”[2,5]。

本研究回顧分析本院自2017年1月至2020年7月采用計算機導航系統輔助空心螺釘內固定術治療的29例股骨頸骨折患者資料，并與C型臂X線機透視下徒手置入空心螺釘內固定術治療的30例股骨頸骨折患者進行比較，探討計算機導航系統在股骨頸骨折空心螺釘內固定術中的應用及療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究通過南方醫科大學深圳醫院醫學倫理委員會批準（NYSZYYEC20200046），所有患者簽訂知情同意書。共納入59例患者，計算機導航輔助空心螺釘內固定術組（導航組）29例，男17例，女12例；平均年齡（50.2±9.2）歲；骨折按Garden分型，Ⅰ型3例，Ⅱ型15例，Ⅲ型8例，Ⅳ型3例；損傷因素：跌倒摔傷17例，交通事故7例，高處墜落傷5例。徒手空心螺釘內固定術組（非導航組）30例，男17例，女13例；平均年齡（49.8±9.9）歲；按Garden分型，Ⅰ型2例，Ⅱ型12例，Ⅲ型12例，Ⅳ型4例；損傷因素：跌倒摔傷20例，交通事故5例，高處墜落傷5例。導航組與非導航組患者術前一般資料比較無統計學差異（P>0.05，表1），具有可比性。

表1 兩組股骨頸骨折患者術前一般資料（）Tab.1 Comparison of preoperative general information of patients with femoral neck fracture in the two groups(Mean±SD)

表1 兩組股骨頸骨折患者術前一般資料（）Tab.1 Comparison of preoperative general information of patients with femoral neck fracture in the two groups(Mean±SD)

納入標準：①術前根據癥狀、體征及影像學資料確診單側閉合性股骨頸新鮮骨折；②年齡＜65歲；③生命體征穩定，無其他嚴重合并癥，無明顯手術禁忌。排除標準：①股骨頸骨折伴隨股骨粗隆間或髖臼骨折的患者；②年齡≥65歲的行關節置換的患者；③不能耐受手術或并存血管神經損傷的患者；④嚴重復合傷或感染延遲治療（受傷后超過14 d）及應力性骨折的患者；⑤術后失訪的患者。

1.2 研究方法

1.2.1 術前準備 其中46例股骨頸骨折患者因合并內科疾病或軟組織挫傷未在入院24 h內手術，予患肢制動、止痛、抗凝等對癥治療，待軟組織條件好轉或內科疾病穩定后限期手術治療。

1.2.2 手術方法 手術均為同一組醫生完成。麻醉成功后患者仰臥于骨科牽引手術床上，會陰部放置對抗牽引柱，行患肢持續牽引及閉合復位，C型臂X線機（德國Siemens Arcadis）進行正側位透視，使股骨頸骨折復位達到Garden復位標準Ⅰ級[6]。

復位成功后，牽引床持續牽引患肢。安裝C臂跟蹤器，連接C型臂X線機及美敦力計算機輔助手術導航系統（S7）網絡，固定導航參考架，拍攝股骨頸正側位存儲于導航計算機中備用。校驗導航工具。設計手術方案，按照“倒三角形”布局，用導航跟蹤鉆孔導向器規劃3枚螺釘置入的進針點及方向，導航系統自動測算螺釘的合適長度。一旦螺釘軌跡達到最符合生物力學的位置，切開皮膚、鈍性分離皮下組織及深筋膜，將導航鉆孔導向器插入股骨外側皮質，根據規劃置釘的路徑及長度，通過鉆孔導向器套管依次置入3枚3.5 mm的導針，沿導針置入3枚合適長度的空心螺釘。最后正側位X線攝影驗證[7]，見圖1A～D。

圖1 術中導航資料A：股骨頸正側位X線 B：計手術方案，在計算機導航輔助下置入3枚空心螺釘 C：中正側位X線 D：術切口情況Fig.1 Intraoperative navigation dataA:Anteroposterior and lateral X-ray films of femoral neck;B:The surgical plan was designed,and 3 hollow screws were placed with the assistance of computer navigation;C:Intraoperative anteroposterior and lateral X-ray films;D:The surgical incision

非導航組在C型臂X線機透視下，術者徒手置入3枚導針，根據螺釘的生物力學位置透視及調整導針，然后測深尺測量螺釘的長度，沿導針置入3枚相應長度的空心螺釘。

1.2.3 術后處理 術后予抗凝、消炎鎮痛治療，麻醉清醒后開始行股四頭肌等長收縮及踝泵運動，預防深靜脈血栓形成。患肢逐漸部分負重至術后3個月完全負重。

1.2.4 觀察指標 對比兩組患者術中出血量、術中透視次數、導針鉆孔次數、總手術時間、術中人員流動情況（透視時手術相關人員進出次數的總和）、術后住院時間、術后Harris評分、術后每例患者正側位X線片任意2枚螺釘的夾角[8]、術后每例患者正側位X線片2枚最遠距離的螺釘在股骨頸的離散程度（測量2枚最遠距離螺釘的外緣寬度和股骨頸最大寬度，離散程度=最大距離螺釘外緣寬度÷股骨頸的最大寬度）[9,10]。Harris評分90分以上為優，80～89分為良，70～79分為可，＜70分為差。

1.3 統計學處理

應用SPSS 22.0軟件進行統計學分析，計量資料首先使用Shapiro-Wilk檢驗判斷是否為正態分布，若為正態分布數據，且方差齊性，以（）表示，計量資料的比較采用兩獨立樣本t檢驗。計數資料比較采用χ2檢驗。檢驗水準α取雙側，P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般結果

導航組術中出血量20～80 ml，術中透視5～16次，導針鉆孔5～13次，總手術時間55～84 min，手術相關人員流動10～25人次，明顯少于對照組（100～200 ml、24～40次、16～28次，80～120 min、20～38人次），差異均有統計學意義（P<0.05）。導航組術后住院時間（7.1±3.7）d，非導航組（7.3±3.3）d，二者差異無統計學意義（P>0.05），見表2。

表2 兩組患者手術指標（）Tab.2 Comparison of intraoperative and postoperative data of patients in the two groups(Mean±SD)

表2 兩組患者手術指標（）Tab.2 Comparison of intraoperative and postoperative data of patients in the two groups(Mean±SD)

2.2 螺釘間夾角及2枚最遠距離螺釘在股骨頸的離散程度

術后導航組患者正、側位X線片任意2枚螺釘的夾角分別為（4.14±1.30）°（1～7）°，（2.84±0.87）°（1～5）°，其中2枚最遠距離的螺釘在股骨頸的離散程度分別為（67.6±4.9）%（60%～80%），（71.9±4.6）%（61%～82%），明顯優于非導航組相應指標（6.97±1.40）°（4～10）°，（4.69±1.50）°（2～8）°，（57.7±5.2）%（51%～68%），（61.8±3.2）%（55%～68%），差異均有統計學意義（P<0.05），見表3及圖2，3。

圖2 導航組典型病例 患者，女，45歲，右股骨頸骨折（GardenⅢ型）A：術前骨盆正位X線片 B：前骨盆CT C：術后第1 d右股骨正側位X線片 D：后第1 d雙髖關節CT E：術后3個月右股骨正側位X線片 F：術后1年骨盆正位及右股骨側位X線片 G：術后1年雙髖關節CT H：術后1年空心螺釘內固定取出術后正側位X線片Fig.2 Typical patient in the navigation group,female,45 yearsold,right femoral neck fracture(GardenⅢtype)A:Anteroposterior X-ray film of the pelvis before operation;B:Preoperative pelvic CT;C:Anteroposterior and lateral X-ray films of the right femur one day after operation;D:CT of both hip joints on the 1st postoperative day;E:Anteroposterior and lateral X-ray films of the right femur 3 months after operation;F:Anteroposterior X-ray film of the pelvis and lateral X-ray film of the right femur one year after operation;G:CT of both hip joints one year after operation;H:The anteroposterior and lateral X-ray films of the hollow screwstaken out after internal fixation one year after operation

表3 患者術后正側位X線片任意2枚螺釘夾角及距離最遠的2枚螺釘在股骨頸的離散程度（）Tab.3 The average angles of any two screws in the anteroposterior and lateral X-ray films、the dispersion degree of the two screws with the farthest distance in the femoral neck X-ray films(Mean±SD)

表3 患者術后正側位X線片任意2枚螺釘夾角及距離最遠的2枚螺釘在股骨頸的離散程度（）Tab.3 The average angles of any two screws in the anteroposterior and lateral X-ray films、the dispersion degree of the two screws with the farthest distance in the femoral neck X-ray films(Mean±SD)

2.3 術后患肢功能及并發癥

術后導航組隨訪時間為（16.3±9.6）月，非導航組隨訪（15.8±9.6）月，末次隨訪Harris評分，導航組平均（88.6±2.5）分，非導航組平均（88.0±3.3）分，差異無統計學意義（P>0.05，表2）。兩組患者傷口均Ⅰ期愈合，無患者出現傷口感染、骨不連及深靜脈血栓形成等并發癥。其中非導航組出現1例內固定物穿透股骨頭皮質及股骨頭缺血壞死。

3 討論

3.1 股骨頸骨折療效影響因素

股骨頸骨折內固定術療效受多項因素影響。有薈萃分析顯示股骨頸骨折的再次手術發生率為20%，股骨頭缺血性壞死發生率為14.3%，骨不連發生率為9.3%，手術部位感染發生率為5.1%[4]。為提高療效、減少并發癥，除了盡早手術，解剖復位股骨頸，避免破壞股骨頸血供等，精確的置釘技術也很重要。研究表明使3枚空心螺釘相互平行并離散分布于股骨頸內，尖端位于股骨頭軟骨下骨5 mm內，兩側在股骨頸皮質3 mm范圍內，空心螺釘在股骨頸中呈倒三角形構型分布比其他構型具有更高的峰值載荷、更小的位移和更大的能量儲備[11,12]。Gurusamy等[10]認為3枚空心螺釘在股骨頸的空間離散分布減少將增加骨折不愈合的風險。非導航手術需要依靠術者臨床經驗，且不能完全保證置釘精準分布均勻，采用C型臂X線機術中透視評估螺釘位置，可觀察到單平面視圖，缺乏空間立體概念，造成置釘精準度低，可重復性差，需多次調整C臂透射角度以確保置釘的精確性[12]，耗時耗力。

3.2 計算機導航系統在股骨頸骨折空心螺釘內固定術中的優勢

計算機導航系統輔助可提高置釘平行性及離散性。本研究中導航組患者術后正側位X線任意2枚螺釘的夾角及2枚最遠距離螺釘在股骨頸的離散程度均優于非導航組，表明計算機導航系統輔助下置入3枚空心螺釘平行線更好，離散程度更優，使得股骨頸獲得更好的支撐及穩定，有利于骨折愈合。

計算機導航系統輔助下置釘可減少輻射暴露，保護醫患健康。在股骨頸骨折空心螺釘內固定手術中，輻射暴露對醫生、護士、麻醉醫生及患者造成的潛在影響不容忽視，輻射影響研究基金會報告稱，1西弗的累積輻射暴露后，會使任何年齡的個體患癌癥的風險增加60%，死于癌癥的絕對風險增加5%[13,14]。本研究中計算機導航輔助下股骨頸骨折空心螺釘內固定術總手術時間和術中透視次數明顯少于非導航組。

計算機導航系統輔助可提高置釘安全性及可視性，減少并發癥。本研究中導航組導針鉆孔次數明顯少于非導航組。術中多次調整導針及螺釘的位置會破壞股骨頸外側皮質完整性，降低股骨頸內骨強度以及破壞股骨頭血供，降低空心螺釘內固定的穩定性及把持力，導致內固定失敗、骨不連及股骨頭缺血壞死。計算機導航輔助設計了3枚導針在股骨頸內的生物力學位置并顯示合適長度，手術醫生按圖索驥精準地置入導針，而且在置入導針時能從正側位多角度實時觀察，減少導針鉆孔次數及更換次數，避免穿透皮質，預防醫源性穿孔及骨折。鉆孔次數及透視次數減少，減少了術中出血及相關人員流動次數。研究表明，術中工作人員流動次數增加，將增加手術間活躍的含菌顆粒，空氣中浮游菌產生速度超過層流間有效濾過率，會惡化手術間空氣質量。空氣中菌落計數的增多將增加切口感染率。因此為控制切口感染率應減少術中人員流動[15]。

3.3 計算機導航系統輔助股骨頸空心螺釘置入注意事項

計算機導航輔助置入股骨頸空心螺釘內固定術是一項精準定位的新技術，操作時需注意：①所有導航工具需消毒滅菌，清潔攝像機鏡頭，檢查滅菌反射球。導航中攝像機鏡頭和參考架上滅菌反射球之間的視野范圍不能被遮擋；②操作時需維持參考架的穩定性，置入導針及螺釘時應輕柔操作，避免患者身體位移，若發生位移，需重新定位及校準計算機導航系統，否認會引起導航系統偏差；③計算機導航系統只是輔助作用，不能完全依賴，術中仍需術者根據解剖知識及臨床經驗技術進行空心螺釘置入規劃調整；④置入導針時應確保導針鋒利無彎曲，否則當導針穿過股骨頸皮質時，由于較硬的骨屏障引起導針彈性變形出現位置偏移，從而導致與原規劃圖偏差，術中需及時調整糾正。

綜上所述，計算機導航系統輔助下置入空心螺釘安全可行，提供了更加精準和固定的螺釘通道，使得空心螺釘具有更優的平行性及離散程度。節省手術時間，減少鉆孔次數及透視次數，避免醫源性骨折；減少輻射暴露時間，保護醫患人身安全；減少術中出血及人員流動次數，降低切口感染率。提高手術質量，實現精準化、微創化、快速康復的目標。但本研究為回顧性分析，數據可能存在觀察偏倚，如術中出血量的估算、X線透視角度及放大率對術后測量造成的誤差。另外3枚空心螺釘尖頂距、術后并發癥及髖關節功能等數據需要進一步的隨訪觀察及統計。