改良LC-Ⅱ螺钉固定钉道的数字化分析与验证

doi:10.3877/cma.j.issn.2096-0263.2023.03.001

目的

通过数字医学软件，构建改良LC-Ⅱ螺钉最优钉道并行分析及测量，以期提高置钉的安全性及准确性。

方法

收集2021年1月至2022年12月期间南方医科大学第三附属医院的40例成人正常骨盆CT数据，男、女各20例，年龄为20~65岁，平均（48.72±14.95）岁。运用Mimics 19.0软件三维重建骨盆模型确定最优钉道测量其直径和长度，并导入3-Matic 13.0软件测量改良LC-Ⅱ螺钉中轴线与皮肤交点距离髂前上棘的垂直距离Dv1、水平距离Dh1；测量改良LC-Ⅱ螺钉中轴线与冠状面、矢状面、水平面的夹角∠α、∠β、∠γ及在骨盆正位、入口位状态下改良LC-Ⅱ螺钉中轴线与骨盆正中线的夹角∠LPM、∠LPM’，比较不同性别、不同侧别之间的差异。

结果

40例骨盆中，双侧置钉区域均可规划出全程改良LC-Ⅱ螺钉钉道。通过观察数字化骨盆三维模型，改良LC-Ⅱ螺钉骨性进钉点均位于髋臼顶上缘，髂前下棘偏外后侧。改良LC-Ⅱ的最大通道直径男、女性分别为（12.33±1.04）mm，（10.33±0.90）mm；通道最大长度男、女性分别为（95.37±6.60）mm ，（92.51±5.59）mm。改良LC-Ⅱ螺钉与正中矢状面夹角∠β，男、女分别为（33.04±4.04）°，（35.18±2.84）°（P<0.05）；螺钉轴线与骨盆水平面夹角∠γ，男、女分别为（35.97±4.70）°，（39.83±6.16）°（P<0.05）；在骨盆入口位状态下，螺钉轴线与骨盆正中线夹角∠LPM’，男、女分别为（35.09±2.85）°，（33.35±3.14）°（P<0.05）。

结论

数字医学是研究改良LC-Ⅱ螺钉骨通道解剖结构的理想工具，运用数字医学软件测量，改良LC-Ⅱ通道是存在且安全的。我们的数字化测量为改良LC-Ⅱ螺钉的临床应用提供了理论依据。

关键词: 骨盆骨折, 骨折固定术, 数字医学, 解剖学

Objective

Using digital medical software, the modified LC-Ⅱ screw optimal path has been designed for parallel analysis and measurement to improve the safety and accuracy of nail placement.

Methods

We collected CT data from 40 adult normal pelvic patients from the Third Affiliated Hospital of Southern Medical University between January 2021 and December 2022. They were 20 men and 20 women, aged 20 to 65 years old (mean 45.6 years). First, the Mimics19.0 software was used to reconstruct the pelvic model to determine the optimal nail path and measure its diameter and length, then the 3-Matic13. 0 software was used to measure the vertical distance Dv1 and the horizontal distance Dh1 of the central axis of the modified LC-Ⅱ screw between the anterior iliac skin junction and the anterior superior iliac spine, the included angles between the central axis of the modified LC-Ⅱ screw and the coronal, sagittal and horizontal planes, ∠α、∠β、∠γ, and the angles of ∠LPM and ∠LPM' between the central axis of the modified LC-Ⅱ screw and the midline of the pelvis under the condition of the pelvis in the upright position and the entry position were measured and compared between sexes and sides.

Results

In 40 pelvic cases, the entire modified LC-Ⅱ screw path could be planned in both lateral screw placement areas.Based on the three-dimensional digital pelvic model, the bony entry points of the modified LC-Ⅱ screws were located at the superior border of the acetabulum and at the outer and posterior sides of the anterior inferior iliac spine. The maximum channel diameter of the modified LC-Ⅱ was (12.33±1.04) mm for male and (10.33±0.9) mm for female. The maximum channel length was (95.37±6.6)mm for male and (92.51±5.59)mm for female. The angle of ∠β between the modified LC-Ⅱ screw and the median sagittal plane was (33.04±4.04)° for male and (35.18±2.84)° for female (P<0.05). The angle between the axis of the screw and the horizontal plane of the pelvis is ∠γ, which is (35.97±4.70)° for males and (39.83±6.16) for females (P<0.05), the angle of ∠LPM' between the axis of the screw and the median line of the pelvis is (35.09±2.85)° for males and (33.35±3.14) for females (P<0.05).

Conclusions

Digital medicine is an ideal tool to study the anatomy of the modified LC-Ⅱ screw bone channels. As measured by digital medical software, the modified LC-Ⅱ channels exist and are safe. Our digital measurement provides a theoretical basis for the clinical application of the modified LC-Ⅱ screws.

Key words: Pelvic fracture, Fracture fixation, Digital medicine, Natomy

图7~9 以改良LC-Ⅱ通道重建坐标系后在冠状面、横截面和矢状面下观察改良LC-Ⅱ通道

图10 改良LC-Ⅱ最大可用长度的测量

图15 改良LC-Ⅱ螺钉骨性进钉点与髂前上棘、髂前下棘、髋臼顶及坐骨大切迹的位置关系

图19~20 测量改良LC-Ⅱ通道螺钉在骨盆前后位、入口位状态下与骨盆正中线形成夹角

表1 改良LC-Ⅱ通道在不同性别间的比较（±s）

参数	总体	男性	女性	t值	P值
最大直径（mm）	11.33±1.39	12.33±1.04	10.33±0.90	-8.964	<0.001
最大长度（mm）	93.94±6.25	95.37±6.60	92.51±5.59	-2.039	0.045
∠α（°）	33.19±5.69	34.24±5.06	32.15±6.14	-1.622	0.109
∠β（°）	34.11±3.63	35.18±2.84	33.04±4.04	-2.669	0.009
∠γ（°）	37.90±5.78	35.97±4.70	39.83±6.16	3.072	0.003
AI（mm）	25.37±5.08	23.85±3.76	26.89±5.78	2.714	0.008
AS（mm）	52.49±5.35	51.94±4.92	53.04±5.77	0.886	0.378
AC（mm）	14.16±2.54	13.72±1.72	14.60±3.12	1.518	0.133
AN（mm）	55.88±6.11	59.58±3.57	52.18±5.89	-6.628	<0.001
∠LPM（°）	43.27±4.84	42.89±3.15	43.64±6.10	0.673	0.503
∠LPM’（°）	34.22±3.11	35.09±2.85	33.35±3.14	-2.531	0.013
Dv1（mm）	74.27±15.25	70.54±12.52	78.01±16.92	2.188	0.032
Dh1（mm）	24.47±14.12	21.94±10.93	27.00±16.48	1.578	0.119

表1 改良LC-Ⅱ通道在不同性别间的比较（±s）

参数	总体	男性	女性	t值	P值
最大直径（mm）	11.33±1.39	12.33±1.04	10.33±0.90	-8.964	<0.001
最大长度（mm）	93.94±6.25	95.37±6.60	92.51±5.59	-2.039	0.045
∠α（°）	33.19±5.69	34.24±5.06	32.15±6.14	-1.622	0.109
∠β（°）	34.11±3.63	35.18±2.84	33.04±4.04	-2.669	0.009
∠γ（°）	37.90±5.78	35.97±4.70	39.83±6.16	3.072	0.003
AI（mm）	25.37±5.08	23.85±3.76	26.89±5.78	2.714	0.008
AS（mm）	52.49±5.35	51.94±4.92	53.04±5.77	0.886	0.378
AC（mm）	14.16±2.54	13.72±1.72	14.60±3.12	1.518	0.133
AN（mm）	55.88±6.11	59.58±3.57	52.18±5.89	-6.628	<0.001
∠LPM（°）	43.27±4.84	42.89±3.15	43.64±6.10	0.673	0.503
∠LPM’（°）	34.22±3.11	35.09±2.85	33.35±3.14	-2.531	0.013
Dv1（mm）	74.27±15.25	70.54±12.52	78.01±16.92	2.188	0.032
Dh1（mm）	24.47±14.12	21.94±10.93	27.00±16.48	1.578	0.119

表2 双侧改良LC-Ⅱ通道参数比较（±s）

参数	男性（n=20）		t值	P值	女性（n=20）		t值	P值
参数	左侧	右侧	t值	P值	左侧	右侧	t值	P值
最大直径（mm）	12.33±0.93	12.34±1.17	-0.031	0.976	10.29±0.95	10.38±0.86	-0.302	0.764
最大长度（mm）	94.64±6.92	96.11±6.37	-0.68	0.501	91.62±5.01	93.40±6.13	-0.982	0.333
∠α（°）	33.63±5.17	34.85±5.00	-0.741	0.464	31.54±6.29	32.75±6.10	-0.603	0.550
∠β（°）	35.04±3.14	35.31±2.58	-0.291	0.773	34.11±4.01	31.96±3.89	1.682	0.101
∠γ（°）	36.68±4.44	35.25±4.97	0.937	0.355	39.49±6.21	40.17±6.26	-0.334	0.740
AI（mm）	24.08±3.64	23.62±3.96	0.37	0.714	27.54±5.61	26.24±6.03	0.689	0.495
AS（mm）	52.65±5.11	51.24±4.76	0.886	0.382	53.12±5.92	52.95±5.77	0.089	0.930
AC（mm）	13.75±1.78	13.69±1.71	0.097	0.923	15.3±3.53	13.90±2.56	1.394	0.172
AN（mm）	58.72±4.19	60.45±2.66	-1.518	0.138	50.78±4.51	53.58±6.84	-1.49	0.145
∠LPM（°）	42.22±2.59	43.57±3.56	-1.34	0.189	43.87±5.55	43.42±6.76	0.224	0.824
∠LPM’（°）	34.55±2.99	35.64±2.67	-1.184	0.244	33.52±3.28	33.17±3.08	0.338	0.737
Dv1（mm）	73.05±13.53	68.0±11.22	1.244	0.222	79.06±18.53	76.96±15.58	0.379	0.707
Dh1（mm）	23.16±12.03	20.72±9.88	0.683	0.499	31.29±18.33	22.72±13.55	1.639	0.110

表2 双侧改良LC-Ⅱ通道参数比较（±s）

参数	男性（n=20）		t值	P值	女性（n=20）		t值	P值
参数	左侧	右侧	t值	P值	左侧	右侧	t值	P值
最大直径（mm）	12.33±0.93	12.34±1.17	-0.031	0.976	10.29±0.95	10.38±0.86	-0.302	0.764
最大长度（mm）	94.64±6.92	96.11±6.37	-0.68	0.501	91.62±5.01	93.40±6.13	-0.982	0.333
∠α（°）	33.63±5.17	34.85±5.00	-0.741	0.464	31.54±6.29	32.75±6.10	-0.603	0.550
∠β（°）	35.04±3.14	35.31±2.58	-0.291	0.773	34.11±4.01	31.96±3.89	1.682	0.101
∠γ（°）	36.68±4.44	35.25±4.97	0.937	0.355	39.49±6.21	40.17±6.26	-0.334	0.740
AI（mm）	24.08±3.64	23.62±3.96	0.37	0.714	27.54±5.61	26.24±6.03	0.689	0.495
AS（mm）	52.65±5.11	51.24±4.76	0.886	0.382	53.12±5.92	52.95±5.77	0.089	0.930
AC（mm）	13.75±1.78	13.69±1.71	0.097	0.923	15.3±3.53	13.90±2.56	1.394	0.172
AN（mm）	58.72±4.19	60.45±2.66	-1.518	0.138	50.78±4.51	53.58±6.84	-1.49	0.145
∠LPM（°）	42.22±2.59	43.57±3.56	-1.34	0.189	43.87±5.55	43.42±6.76	0.224	0.824
∠LPM’（°）	34.55±2.99	35.64±2.67	-1.184	0.244	33.52±3.28	33.17±3.08	0.338	0.737
Dv1（mm）	73.05±13.53	68.0±11.22	1.244	0.222	79.06±18.53	76.96±15.58	0.379	0.707
Dh1（mm）	23.16±12.03	20.72±9.88	0.683	0.499	31.29±18.33	22.72±13.55	1.639	0.110

图21~32 女，71岁，陈旧性骨盆骨折（Tile分型C2型；右侧骨盆新月形Day Ⅱ型；FFP Ⅲb）经改良LC-Ⅱ螺钉固定FFP Ⅲb骨折。图21~23　骨盆正位、入口位、出口位提示右侧髂骨骨折合并骶髂关节损伤，右耻骨上支骨折；图24~26　骨盆骨折三维重建，髂骨翼可见明确骨折线，周围骨痂生长；图27~29　经改良LC-Ⅱ螺钉、LC-Ⅱ螺钉以及INFIX内固定支架对骨盆前后环进行固定；图30~32　内固定物三维重建可见改良改良LC-Ⅱ螺钉位于骨性通道内跨越骶髂关节进入骶骨翼固定，未进入骶孔或椎管

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Digital analysis and optimization of the modified LC-Ⅱ screw fixation path

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Digital analysis and optimization of the modified LC-Ⅱ screw fixation path