经骶1骶髂螺钉进钉点与臀上动脉解剖关系的CT多平面重组与三维重建研究

㊃断层解剖与影像㊃DOI:10.3760/cma.j.issn.2095⁃7041.2015.04.006基金项目:国家自然科学基金(81301553);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2013SF015);烟台市科技发展计划项目(2013WS234)作者单位:264008山东省烟台市烟台山医院骨科(李京宁㊁赵勇㊁邹德鑫㊁孙涛㊁张树栋㊁王丹㊁谭江威㊁赵宇驰㊁曲文庆);CT /MR 室(廉伟)通信作者:赵勇,Email:nihaoedde@经骶1骶髂螺钉进钉点与臀上动脉解剖关系的CT 多平面重组与三维重建研究李京宁　赵勇　廉伟　邹德鑫　孙涛　张树栋　王丹　谭江威　赵宇驰　曲文庆 【摘要】　目的　对臀上动脉骨盆外分支的走行与经骶1(S 1)骶髂螺钉进钉点区域的关系进行放射解剖学研究,为临床置钉时避免损伤臀上动脉提供解剖学基础和技术参考㊂方法　前瞻性研究㊂2013年1月 2014年8月,以128层螺旋CT 对山东省烟台市烟台山医院74例可疑腹盆部血管病变的成人患者(男女各37例)进行CTA 检查,并对臀上动脉进行成像㊂使用CT 自带测量软件确定骨盆标准侧位观上S 1节段的骨性安全进钉区域(简称安全区)㊂观察臀上动脉盆外各分支与安全区之间的关系,统计动脉与安全区相交的样本数量,对臀上动脉分支未与安全区相交的样本,测量最接近安全区的臀上动脉分支与安全区的最近距离㊂结果　74例中3例没有S 1水平方向置钉的骨性通道,被排除在本研究范围之外㊂余71例中有32例臀上动脉深上支穿经S 1进钉点安全区(45.1%)㊂臀上动脉深上支与安全区无明显的重叠特征和规律㊂臀上动脉与进钉点不相交的39例中,臀上动脉深上支是距离安全区最近的动脉分支,其走行最接近安全区的部分位于安全区最宽部分的前方㊂安全区与臀上动脉深上支的最近距离为(0.86±0.84)cm㊂结论　S 1骶髂螺钉置钉过程中误伤臀上动脉深上支的风险高㊂即使进钉点位于骨性安全区,也无法保证置钉的安全㊂因此,临床置钉术前应制定周密的应对方案㊂【关键词】　体层摄影术,螺旋计算机;　骨盆;　臀上动脉;　血管造影术;　骶髂螺钉;　解剖Study on anatomical relationship between the first sacral vertebral sacroiliac screws′entry points and superior gluteal artery with CT multi⁃plane reformation and three⁃dimensional reconstruction technology　Li Jingning *,Zhao Yong ,Lian Wei ,Zou Dexin ,Sun Tao ,Zhang Shudong ,Wang Dan ,Tan Jiangwei ,Zhao Yuchi ,Qu Wenqing.*Department of Orthopaedics ,Yantaishan Hospital ,Yantai 264008,ChinaCorresponding author :Zhao Yong ,Email :nihaoedde@【Abstract 】　Objective To provide the anatomical basis for avoiding damage to the superior gluteal artery in the sacroiliac screw placement horizontally,by means of radiologic anatomy study on the anatomical relationship between the first sacral vertebral (S 1)sacroiliac screws′entry points and the pelvic outer superior gluteal artery branches.Methods Seventy⁃four superior gluteal artery CTA vascular images of adults (37women and 37men)were done with 128⁃slice spiral CT.The CT attendant measuring software was used to portray the "safe bony entrance area"(short for "safe area")of the S 1segment in the standard lateral pelvic view of three dimensional reconstruction.The anatomical relationship between S 1sacroiliac screws′safe area and the pelvic outer superior gluteal artery branches was observed and recorded.The number of cases in which artery branches intersected the safe area was counted.The cases in which superior gluteal artery branches disjointed from the safe area were chosen and measured.And the measuring point was the nearest distance between the safe area and the superior gluteal artery branch closest to the safe area.Results Among the 74cases,3cases were found no bony space for horizontal screw placement in S 1segment,so they were excluded from this study.Among the remaining 71cases,there were 32cases(45.1%)whose the deep superior branch of superior gluteal artery passed through the safe area of S 1entrance point.There were no distinguishing feature and regularity of the overlap of the deep superior branches and the safe area.In the 39cases in which superior gluteal artery branches disjointed from the safe area,the deep superior branches of superior gluteal artery were the branches closest to the safe area.And the part of the branch closest to the safe area located in front of the widest part of the safe area.The nearest distancebetween the deep superior branch and the safe area was(0.86±0.84)cm.Conclusions　There is a high risk of accidental injury of the deep superior branches of superior gluteal artery in the process of S1sacroiliac screw placement.Even entry points are located in the safe bony entrance area,the secure placement cannot be assured absolutely.We suggest that great attention must be paid to makeing thorough preoperative plans.【Key words】　Tomography,spiral computed;　Pelvis;　Superior gluteal artery;　Angiography;　Sacroiliac screw;　Anatomy 经皮骶髂螺钉固定术已成为骨盆后环损伤治疗的金标准[1-2],但在螺钉置入过程中仍存在一定的臀上动脉损伤风险,从而导致失血性休克㊁假性动脉瘤等严重并发症的出现[3-4]㊂虽然臀上动脉医源性损伤的相关报道并不多,但因其出血量大㊁速度快㊁治疗棘手,故其严重后果足以引起高度重视㊂本研究对位于髂骨外侧区域的臀上动脉及其分支的走行与S1骶髂螺钉进钉点区域的关系进行放射解剖学研究,以期为临床置钉时避免动脉损伤及其相关严重并发症提供解剖学基础㊂1　资料与方法1.1　研究对象本研究系前瞻性研究,并经我院医学伦理委员会批准备案㊂2013年1月 2014年8月,将于山东省烟台市烟台山医院连续就诊的74例可疑腹盆部血管病变的成人纳入研究,其中男女各37例,年龄20~86岁,平均56岁㊂对其进行CTA检查,并对臀上动脉进行成像㊂纳入标准:骨盆㊁腹盆部内脏血管等组织均健康㊂排除标准:骨盆肿瘤㊁骨折㊁脱位㊁畸形㊁腹盆部内脏血管等组织病变㊁损伤㊁畸形㊂如发现上述异常情况,则将其排除在研究范围之外并再进行相应补充㊂受试者均在接受检查前签署知情同意书㊂1.2　设备及扫描方法采用荷兰Philips公司Ingenuity128层螺旋CT 机,对仰卧位的被检查者进行自头侧向足侧扫描㊂扫描条件:管电压120Kv,管电流200~300mAs;螺距1.375;扫描层厚3mm㊂后处理减至1mm,层间距0.625mm㊂扫描时,经肘中静脉注射优维显60~ 80mL(含碘370mg/mL),流速3~3.5mL/s,监测腹主动脉自动触发扫描,经星云工作站处理㊂重建方法:多平面重组(multi⁃plane reformation,MPR)及3D重建㊂重新设定所得图像的扫描方向为平行S1椎体上缘,使用CT自带软件进行测量㊂1.3　观察项目及测量方法测量工作均由1名高年资CT主管技师完成㊂首先对S1节段的水平扫描所得图像进行定位:自右向左画出经过双侧骶髂关节的2条水平横线,并保证该线完全在骨质内走行而不会突破骶骨的前后皮质,且不会突破骶管和双侧骶孔㊂该2横线被定义为安全穿越骨盆后环骨质的前缘和后缘,对其与骨盆左侧外板皮质的交点(即骶髂螺钉进钉点)进行标记,并设为A点(图1)㊂对最初出现2线(上)㊁2线之距离最宽(中)㊁最终2线消失之前一层面(下)的3个层面以及上中之间㊁中下之间的2个层面的多个A点分别进行标记㊂对CT重建图像进行观察和测量:调整骨盆的位置至耻骨联合的上缘与骶骨下缘位于同一水平面,并调整骨盆重建图像至标准左侧位㊂将多个A 点进行连线,确定骨盆侧位观的骨性安全进钉区域(简称安全区),观察臀上动脉盆外各分支与安全区之间的关系(图2),记录动脉与安全区相交的样本数量,对各动脉分支均未与安全区相交的样本进行测量,测量内容为最接近安全区的臀上动脉分支与安全区的最近距离㊂1.4　统计学方法应用SPSS13.0统计软件进行数据分析㊂服从正态分布的计量资料,以⎺x±s表示,描述各组数据的分布特征,对其数据的集中和离散趋势进行分析㊂2　结果74例中3例没有S1水平方向置钉的骨性通道,故被排除在本研究范围之外㊂余71例样本中32例的臀上动脉深上支穿经S1进钉点安全区(45.1%)㊂对臀上动脉深上支与安全区重叠的32例样本进行观察,并未发现两者具有明显的重叠特征和规律㊂臀上动脉与进钉点不相交的39例中,臀上动脉深上支是距离安全区最近的动脉分支,其走行最接近安全区的部分位于安全区最宽部分的前方,安全区与臀上动脉深上支的最近距离为(0.86±0.84)cm(0.01~3.92cm)㊂3　讨论骶髂螺钉在置入过程中有穿破骨质进而损伤髂血管㊁骶前静脉丛及L5㊁S1神经根㊁骶神经的可能,为了避免这些医源性损伤的出现,医生应掌握骨盆解剖特征并辅以术中影像配合,因此既往研究也主要围绕上述问题而展开[5-6]㊂然而这些研究均是基于螺钉与骨盆后环骨性结构的解剖关系,而螺钉在自皮至骨的置入过程中的安全性研究很少被提及㊂图1　S1CT水平扫描,自右向左画出经过S1层面双侧骶髂关节的2条水平横线(绿线),保证该线完全在骨质内走行而不会突破骶骨的前后皮质,且不会突破骶管和双侧骶孔,其分别位于骨盆后环的前缘(1A)和后缘(1B),将该2横线与骨盆左侧外板皮质的交点(即骶髂螺钉进钉点)标记为A 图2　臀上动脉3D重建的骨盆侧位观,绿色边框区域(多个A点连接而成)即为 骨性安全进钉区域”　2A　臀上动脉深上支穿经该 安全区”2B　安全区与臀上动脉各分支并不相交臀上动脉是髂内动脉的重要分支,它跨越骨盆内外,牵拉暴力㊁直接暴力均可损伤之㊂国外已有多例医源性损伤的报道,主要集中于髂后上嵴取骨术㊁髂后髋臼翻修术㊁经皮骶髂螺钉置入术[3-4,7-8]㊂由于经皮骶髂螺钉置入术中无法直视臀上动脉,所以存在医源性损伤的机会㊂因此,将臀上动脉于盆外区域的解剖特征纳入考虑的骶髂螺钉进钉点的 安全区”才真正安全㊂本研究使用CTA对臀上动脉的盆外走行与骶髂螺钉进钉点的解剖学关系进行放射解剖学研究,以期为临床安全快速经皮水平方向置入骶髂螺钉提供解剖学基础㊂骶髂螺钉的进钉点位于髂骨后部的坐骨大切迹和髂骨翼之间[9-10],理论上与臀上动脉的盆外分支分布区或其侧位观的体表投影有相交的可能㊂总体而言,骶髂螺钉有2种置入方向:一是针对骶髂关节脱位的自后外斜向前内的方向,二是针对骶骨纵行骨折(Tile C型骶骨骨折)的自外向内的水平方向[11-15]㊂其中后者也可用于骶髂关节脱位;虽然该方法安全置钉空间比前者小,但由于其在治疗骨盆后环稳定性最差的骶骨纵行骨折中的不可替代性,因此笔者一直致力于该方向置钉安全区的相关放射解剖学和生物力学研究[16-18]㊂本研究结果显示,S1进钉点与臀上动脉的深上支有较大的重叠概率,但并未发现明显的重叠特征和规律;臀上动脉与进钉点并不相交的样本中,臀上动脉走行最危险的区域恰恰是 最宽”置钉区域的前方,且安全区与深上支的最近距离仅为0.86cm㊂上述结果提示,即便进钉点位于骨性安全区,也无法保证置钉的绝对的安全;并且导针/钻头应尽量一次性准确置入骨性安全区内,看似较小的定位偏差也可能造成臀上动脉分支的损伤,尤其在较为宽大的骨性安全区更应注意㊂既往臀上动脉医源性损伤的相关研究多为个案报道,且臀上动脉损伤均发生在S1骶髂螺钉置入时㊂Marmer等[3]认为,臀上动脉浅支的异常增长会导致骶髂螺钉置入相关医源性损伤风险的增加,他们借助骨盆的计算机3D模型的研究显示通常的骶髂螺钉轨迹与臀上动脉并不一致㊂与之不同,Collinge等[19]通过尸体实验研究认为,臀上动脉的深上支是骶髂螺钉进钉时最容易伤及的部分㊂笔者认为,不同分支的损伤记录可能与上述报道中均未规定螺钉的置入方向有关㊂有据可查的是,Collinge等[19]的研究中规定骶髂螺钉的置入方向是自外下后斜向内上前,并且发现进钉点最可能伤及的是臀上血管神经束的深上支㊂而本研究结果显示,虽然水平方向置钉的进钉点相对偏前,但理论上进钉点却仍最容易与臀上动脉深上支相交㊂究其原因,一方面可能因臀上动脉浅支与深下支之间的矢状面范围较大,另一方面也可能与既往研究将臀上动脉和臀上神经合并为臀上血管神经束而进行研究从而增大了测量误差有关㊂本研究结果显示,即便排除了血管畸形(变异)的因素,理论上S1骶髂螺钉进钉点与臀上动脉的重叠概率还是很高,也就是说,S1骶髂螺钉置钉过程中损伤臀上动脉的可能性仍然很大㊂笔者认为,臀上动脉的自身特征并不是医源性损伤的理由,在临床上既要充分估计到该动脉存在变异的可能,又要对置钉操作谨小慎微,争取最大限度地降低臀上动脉损伤的风险㊂一方面,笔者建议设计并使用导针/螺钉保护套筒,尽量做到缓慢置入,降低导针/螺钉损伤臀上动脉的发生概率;另一方面,主张尽量做到导针(或钻头)一次性成功定位㊂由于C形臂X线透视㊁计算机导航均能够较为准确地对进钉点安全区进行定位,所以一次性定位失败应归结为皮肤与髂骨外板相距较远或导针较软,从而无法按计划将导针或钻头准确送达髂骨外板指定区域,这正是临床置入骶髂螺钉时最常见的问题㊂未来我们希望在进一步增大样本量的同时进行实体解剖学验证,从而尽量减小研究的误差,以期更好地指导临床㊂参考文献[1]Shuler TE,Boone DC,Gruen GS,et 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