光辅助X射线体表定位在骨科植入物内固定中的骨折定位作用

光辅助X射线体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 定位在骨科植入物内固定中的骨折定位作用 郭红斌1，郭迎新2，余  伟1，丁春萍3，蔡中立4(南阳医学高等专科学校第一附属医院，1放射科， 4胸外科，河南省南阳市  473000；2河南省社旗县人民医院神经外科，河南省南阳市  473000； 3南阳医学高等专科学校第三附属医院骨科，河南省南阳市  473000) 引用本文：郭红斌，郭迎新，余伟，丁春萍，蔡中立. 光辅助X射线体表定位在骨科植入物内固定中的骨折定位作用[J].中国组织工程研究，2016，20(44):6649-6654. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.44.016    ORCID: 0000-0002-2795-8126(郭红斌) 文章快速阅读： 光辅助X射线体表定位在骨科植入物内固定中应用 郭红斌，男，1966年生，河南省邓州市人，2003年华中科技大学毕业，副主任医师，主要从事从事医学影像诊断工作。 中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:2095-4344 (2016)44-06649-06 稿件接受：2016-08-24 文题释义：光辅助X射线体表定位：近年来该方法在骨折植入物内固定中得到应用，与传统定位、导航方法相比优势较多，对植入物内固定定位、导航时装置结构相对比较简单，技术上对于专业的医学设备要求相对较低，能适应不同种类复杂的骨折类型。同时，该方法能够动态化进行体表定位，为不同骨折的内固定提供更加准确的定位和导航，避免对骨折部位反复透视，减少机体产生放射性损伤，缩短患者骨折愈合时间。参照物法导航定位：参照物法比较简单，它是在体表放置金属、颜料等能够显影的物体，辅助X射线以及CT等技术进行体表定位。该固定方法能够获取病灶的准确位置。但是，对于软组织内能够游走的异物而言，该定位导航方法难以准确确定其具体位置，临床上缺乏动态的体表定位技术。摘要背景：传统骨科内固定时主要采用C臂机完成体表定位，但是C臂机对人体产生的损伤较大，固定时间较长，增加患者痛苦。 目的：探讨光辅助X射线体表定位在骨科植入物内固定中定位、导航中的应用及效果。方法：26只新西兰大白兔随机分为C臂机组和光辅助X射线体表定位组，每组13只。2组大白兔均模拟软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入、脊柱椎弓根螺钉进针点定位3种内固定方法，C臂机组采用C臂机进行定位导航，光辅助X射线体表定位组采用X射线进行定位导航，比较2组定位方法对大白兔内固定置入的定位、导航效果。结果与结论：①与C臂机组相比，光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位导航所需要的时间显著缩短(P < 0.05)，位移及角度偏差显著减小(P < 0.05)；②结果表明，采用X射线对骨科内固定物进行定位操作方法相对简单，实用性较高，能获得较高的性价比，能提高内固定物置入准确性，缩短固定时间。关键词：骨科植入物；骨植入物；内固定；X射线； C臂机；软组织异物定位；骨折髓内钉远端锁钉；脊柱椎弓根螺钉主题词：骨折；内固定器；骨钉；X线；组织工程 X-ray implanted in fixing the fracture localization and navigation in orthopedics Guo Hong-bin1, Guo Ying-xin2, Yu Wei1, Ding Chun-ping3, Cai Zhong-li4 (1Department of Radiology, First Affiliated Hospital, Nanyang Medical College, Nanyang 473000, Henan Province, China; 2Department of Neurosurgery, Sheqi County People’s Hospital of Henan Province, Nanyang 473000, Henan Province, China; 3Department of Orthopedics, Third Affiliated Hospital, Nanyang Medical College, Nanyang 473000, Henan Province, China; 4Department of Chest Surgery, First Affiliated Hospital, Nanyang Medical College, Nanyang 473000, Henan Province, China) Abstract BACKGROUND: The traditional orthopedic fixation by C-arm positioning surface is completed, but the large C-arm injury on the human body and the long fixed time increase the suffering of patients. OBJECTIVE: To investigate the X-ray fixed in position within the orthopedic implants, navigation and effect. METHODS: Twenty-six New Zealand white rabbits were randomly divided into C-arm machine group and X-ray group, with 13 in each group. Rabbits in both groups were used to simulate soft tissue foreign body localization, intramedullary nail implantation at distal fracture end and spinal pedicle screw entry point position. In the C-arm machine group, positioning navigation was conducted with C-arm machine. In the X-ray group, X-ray positioning navigation was used. The positioning and navigation effects were compared between the two groups.  RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with the C-arm machine group, the time required for navigation in the X-ray group targeting soft tissue foreign body localization, fracture distal locking intramedullary nail implantation and pedicle screw spinal needle point location was significantly shorter (P < 0.05); navigation displacement and deviation produced were significantly less (P < 0.05). (2) These findings suggested that the X-ray positioning for orthopedic fixation method is relatively simple, with high availability, and can obtain a high performance-price ratio. Meanwhile, the X-ray localization can improve accuracy and shorten the fixed time. Subject headings: Fractures, Bone; Internal Fixators; Bone Nails; X-Rays; Tissue Engineering Cite this article: Guo HB, Guo YX, Yu W, Ding CP, Cai ZL. X-ray implanted in fixing the fracture localization and navigation in orthopedics. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(44):6649-6654. Guo Hong-bin, Associate chief physician, Department of Radiology, First Affiliated Hospital, Nanyang Medical College, Nanyang 473000, Henan Province, China 0  引言  Introduction 骨折发病率较高，类型较多也比较多，如开放性骨折、闭合性骨折等，发病后主要以疼痛、活动不便等为主，影响机体健康。目前，临床上对于骨折更加倾向于手术治疗，该方法能帮助患者快速恢复骨折移位情况，减轻患者疼痛，促进患者早期恢复[1-4]。但是，患者手术时对于需要内固定物患者在固定时、导航效果不佳，导致患者治疗难以达到预期的治疗效果。传统定位方法主要以C臂机下体表定位解剖标志为主，该方法虽然能够完成内固定物的定位、导航，但是其受到的影响因素较多，定位导航效果也比较差，难以达到预期的治疗效果[5-6]。同时，患者治疗时长期或多次使用容易导致患者损伤难以愈合，延长了植入物内固定时间[7-8]。近年来，随着国内医疗技术的飞速发展，医学影像技术、计算机技术等在骨科内植入物固定中得到应用，且效果理想，这些方法显著提高了定位精度，促进骨折早期恢复[9-10]。但是，这些方法尚存在操作相对复杂、价格昂贵，定位、导航误差大，容易漂移等不足，限制了在基层医院中的应用和推广。 近年来，光辅助X射线体表定位在骨折植入物内固定中得到应用，该方法和传统定位、导航方法相比优势较多，采用光辅助X射线体表定位对植入物内固定定位、导航时装置结构相对比较简单，技术上对于专业的医学设备要求相对较低，能适应不同种类复杂的骨折类型，该方法对于医师的专业技能要求相对较低，操作更加迅速、有效[11-12]。同时，光辅助X射线体表定位的应用能够动态化进行体表定位，为不同骨折的内固定提供更加准确的定位和导航，避免了对骨折部位反复透视，可以减少机体产生放射性损伤，缩短患者骨折愈合时间[13-14]。 实验探讨光辅助X射线体表定位在骨科植入物内固定中定位、导航中的应用及效果。 1  材料和方法  Materials and methods 1.1  设计  随机对照动物实验。 1.2  时间及地点  于2015年1至9月在南阳医学高等专科学校第一附属医院骨科完成。 1.3  材料 1.3.1  实验动物  选取新西兰大白兔26兔，体质量1.69-3.01 kg，平均(1.92±0.19) kg，雌雄随机，均由南阳医学高等专科学校第一附属医院动物实验中心提供，严格遵守相关标准进行饲养，入选大白兔均等条件喂养，符合《关于善待实验动物的指导性意见》相关规则[15-16]，合格证号：SCXK(新)2003-0001。采用随机数字表法将新西兰大白兔分为2组，C臂机组和光辅助X射线体表定位组各13只。 1.3.2  自制光辅助X射线体表定位装置  包括雷达状排列的金属网、红色激光的发射装置，经过专业人员调试后爆炸金属网能够与激光透射的雷达坐标完全一致。 1.3.3  股骨髓内钉  该股骨髓内钉为5孔，适用于股骨干骨折、股骨颈合并股骨干骨折中，能与骨髓腔相互匹配，更容易获得复位，能根据骨折情况分为选择6.3 mm双钉及5.0 mm单钉，能同时满足股骨多种骨折状况，远端长圆形钉孔能提供动力加压。 1.4  方法   1.4.1  实验方法  每只动物均进行以下3个实验：①软组织异物定位：将新西兰大白兔放置在专业动物试验台上(中科院上海细胞所)，采用浓度为3.6%水合氯醛(新疆制药厂)进行全身麻醉，待麻醉生效后进行消毒、铺巾。待麻醉成功后大白兔保持仰卧姿势并进行固定。剔除腹部毛，并且在腹部正中手术区域进行消毒，采用长为1.0 cm的克氏针模拟植入物，做一个长为1.0 cm的纵行切口，并逐层切开皮肤、皮下组织以及腹膜后将植入物放入每只新西兰大白兔腹腔内，逐层缝合[17-18]；②骨折髓内钉远端锁钉置入：待大白兔麻醉生效后将2枚股骨髓内钉(直径为 10 mm，长32 cm)从股骨大转子梨状窝开口向远端髓腔内置入，并且配合不同瞄准支架，利用骨科微型电钻夹持克氏针，模拟远端锁钉置入[19-20]；③脊柱椎弓根螺钉进针点定位：待大白兔麻醉成功后对其腰椎部位去毛，将大白兔腰椎消毒后每只大白兔取5个腰椎，利用直径为1.5 mm的克氏针代替椎弓根螺钉，并利用骨科微型电钻夹持克氏针，模拟脊柱椎弓根螺钉进针点定位[21-23]。 1.4.2  骨科植入物内固定体表定位、导航过程  C臂机组采用C臂机进行定位导航，光辅助X射线体表定位组采用自制的光辅助X射线体表定位装置对固定物进行定位、导航。 光辅助X射线体表定位组大白兔术前先对定位导航部位进行透视，根据透视获得的影像资料确定固定物的坐标具体值，利用激光发射装置发出一束激光，并且在动物模型的体表折射出激光的坐标。最终根据获得的坐标值确定固定物或异物在体表的位置[24-25]，见图1。首先在C臂机的球管垂直X射线投射方向放置呈雷达坐标排列的金属网，对动物模型或模型所需要定位部位进行透视，根据透视影像记录目标的坐标值。然后利用激光发射装置投射红色激光，并且在动物或模型体表投射激光坐标，最后根据记录的坐标值在体表处进行标记，了解内固定物的位置和大小。以同样的方式采用传统C臂机进行软组织内异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入及脊柱手术椎弓根螺钉进针点定位。2组新西兰大白兔实验均由同一批医师完成。 A C B 图1 光辅助X射线体表定位装置的内固定定位导航步骤 Figure 1 Internal fixation positioning navigation steps of X-ray 图注：图A为雷达状排列的金属网的平面图；B图为红色激光下骨折部位在金属网中的坐标；C图为体表的激光坐标。 1.5  主要观察指标  ①观察2种定位方法的定位导航时间；②观察2种定位方法的定位导航位移偏差比。根据2种不同定位导航方法获得的长度坐标进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，获得不同坐标值之间的误差；③观察2种定位方法的定位导航角度偏差。根据2种不同定位导航方法获得的角坐标进行分析，获得不同坐标值之间的误差。 1.6 统计学分析 采用SPSS 18.0软件处理数据，计量资料行t 检验，采用 ±s表示，P < 0.05为差异有显著性意义。 2  结果  Results 2.1  实验动物数量分析  纳入26只新西兰大白兔，随机分为2组，全部完成手术，并未出现感染、中途脱失情况。 2.2  两种定位导航方法定位成功所需的时间比较  光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所需要的时间显著短于C臂机组(P < 0.05)，见表1。 2.3  两种定位导航方法的位移偏差比较  光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所产生的位移偏差显著少于C臂机组(P < 0.05)，见表2。 2.4  两种定位导航方法的导航角度偏差比较  光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所产生的角度偏差显著少于C臂机组(P < 0.05)，见表3。 表1 两种定位导航方法定位成功所需的时间比较 (±s，n=13，s) Table 1 Comparison of time needed to succeed both targeting navigation methods 表2 两种定位导航方法的位移偏差比较 (±s，n=13，mm) Table 2 Comparison of displacement deviation of two kinds of navigation methods 3  讨论  Discussion 目前临床上对于骨折主要以手术治疗为主，且患者手术时需要植入物完成内固定治疗，但是患者治疗时内固定物固定方法尚存在较大的争议。传统的导航定位方法相对较多，更多的以体表定位、导航为主，后经发展又延伸出其他定位方法[26]：①参照物法：参照物法比较简单，它是在体表放置金属、颜料等能够显影的物体，辅助X射线以及CT等技术进行体表定位。该固定方法能够获取病灶的准确位置。但是，对于软组织内能够游走的异物而言，该定位导航方法难以准确的确定其具体位置，临床上缺乏动态的体表定位技术[27]；②导航仪法：该方法更多的适用于脊柱外科固定中。但是该定位导航方法价格相对昂贵，并且适用范围也比较窄，难以满足不同骨折患者需要；③超声波或多普勒装置：该固定装置能够准确确定固定前的位置，并且在导航中也有所运用。但是该方法使用时更容易发生偏移，内固定时需要不同科室进行会诊[28]。 近年来，X射线在骨科植入物内固定中骨折定位及导航中得到运用，且效果理想。本文中光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所需要的时间，显著短于C臂机组(P < 0.05)。X射线和其他定位、导航方法相比优势较多，本文中使用雷达状排列的激光束进行位置的确定，并且将其运用于软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中，将定位导航结果与C臂X射线相互比较，能为骨折患者选择合适的诊断方法提供依据和参考[29-30]。此次实验中光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所产生的位移偏差，显著少于C臂机组  (P < 0.05)。X射线在植入物内固定中使用时装置相对比较简单，成本也相对较低，能够适用于不同类型骨折的复杂环境中，并且X射线在定位导航时精度相对较高，能够为患者提供动态化的体表定位，从而能够为骨折患者内固定提供便利[31-32]。本实验中光辅助X射线体表定位组在软组织异物定位、骨折髓内钉远端锁钉置入以及脊柱椎弓根螺钉进针点定位中定位、导航所产生的角度偏差，显著少于C臂机组(P < 0.05)。相关学者进行了一次实验，实验中采用飞利浦、西门子公司推出的十字交叉激光定位系统运用于X射线机，但是其内固定方法尚处于初级阶段，并没有推广应用。 临床上骨科植入物内固定患者中采用X射线内固定定位导航时尚存在一些不足。对于新西兰大兔浅部和深部异物定位时，由于深部定位难度系数较大，在定位导航时受到的影响因素更多，并且随着体表定位技术难度的加大其准确度也会出现相应的降低[33-34]。但是，本实验中采用的是自制装置，由于精度相对较低，从而也会降低X射线体表定位的准确度。因此，在今后的研究中尚需要制作更为紧密的、科学的实验装置，以满足不同骨折移植物内固定的要求[35-36]。文中在采用自制装置时也存在许多困难，一方面自制的装置体积相对较大，精度也相对较低，定位导航方法在临床实际使用过程中精度影响因素较多，该装置在制作过程中使用的为红色激光进行照射，与人体血液容易产生混淆，导致其获取相关坐标参数相对比较困难[37-38]。本实验中仅研究了临床上比较常见的3种骨科内固定方法，在分析过程中人为误差也比较大。另一方面激光定位技术本身定位导航时存在缺陷等，均需要进一步研究和分析[39]。 综上所述，采用X射线对骨科内固定物进行定位操作方法相对简单，实用性较高，能获得较高的性价比。同时，采用X射线定位时对骨科医师专业技能要求较低，能提高内固定物准确性，缩短固定时间。 作者贡献：郭红斌负责实验设计，余伟负责实验实施，蔡中立成文，丁春萍、郭迎新负责校对。 利益冲突：所有作者共同认可文章内容不涉及相关利益冲突。 伦理问题：实验过程中对动物的处置符合2009年《Ethical issues in animal experimentation》相关动物伦理学标准的条例。 文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。 文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨。 作者声明：第一作者郭红斌对于研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。