引用本文： 伊喆, 劉波, 陳山林, 殷耀斌. 頭月關節融合術兩種手術入路植入螺釘參數比較：一項基于正常腕關節CT的影像學研究. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(12): 1500-1505. doi: 10.7507/1002-1892.202208047 復制
頭月關節融合術屬于部分腕關節融合術的一種，是治療局限性腕關節炎的挽救性手術，也是治療Ⅱ、Ⅲ期舟月分離腕骨進行性塌陷、舟骨骨折不愈合腕骨進行性塌陷常用術式[1-5]。頭月關節融合術療效與經典四角融合術相當，還具有使用耗材及植骨更少的優點[1-2]。由于頭骨及月骨體積小，形狀不規則，二者之間有較大相對運動，手術融合兩塊腕骨難度較大。早期采用克氏針行頭月融合術后不愈合發生率高達33%[6]。近年來，隨著無頭空心加壓螺釘的出現，愈合率顯著提高，達86%～100%[1，7-11]。另外，腕關節鏡技術的應用使頭月關節融合術更微創，獲得了更好療效[12-14]。
由于月骨及頭狀骨解剖形態不規則，頭月關節融合術中螺釘應盡可能居中植入并垂直于關節面切面，同時螺釘在月骨及頭狀骨內部分應盡可能長，以獲得良好固定效果。目前，該融合術中螺釘植入有順行、逆行兩種方式。順行植入螺釘會破壞月骨關節面，而且有螺釘后退磨損橈月關節面的風險[9]。為此，臨床多采用逆行植入螺釘方式。逆行植入螺釘可選擇經頭狀骨遠端背側緣及經第2、3掌骨間兩種手術入路，前者是以頭狀骨背側最遠端作為導針和螺釘植入點，后者導針及螺釘經第3掌骨近端1/3部分植入。目前，兩種手術入路優勢尚無定論。Linnell等[15]基于尸體標本的解剖研究顯示，經第2、3掌骨間入路方式月骨內螺釘長度更長，為獲得牢固固定奠定基礎。但該研究樣本量較少，結論需進一步驗證。為此，本研究基于正常腕關節CT圖像，模擬頭月關節融合術上述兩種手術入路植入螺釘，比較螺釘位置情況，為臨床手術入路選擇以及螺釘植入路徑規劃提供參考。
1 材料與方法
1.1 樣本量估算
基于Linnell等[15]的報道，該尸體研究有效樣本量為5，經第2、3掌骨間入路與經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘在月骨內長度的差值為（3.82±1.90）mm。應用PASS15.0統計軟件配對樣本均數的優效性檢驗，檢驗水準α=0.025，檢驗效能1-β=0.90，國人正常月骨中軸線長度約9 mm[16]，本研究設置月骨中軸線的15%（1.35 mm）為優效界值，計算樣本量為9。為了增加數據說服力，將樣本量設置為50，即前序尸體研究有效樣本量的10倍。
1.2 研究對象
納入標準：① 以腕關節旋前90° 及無屈伸、橈尺偏體位行CT掃描；② 患者骨骼發育成熟，拍攝腕關節CT時年齡≥18歲。排除標準：① 腕骨及第3掌骨有骨折、脫位、嚴重關節炎、腫瘤；② CT圖像質量較差，無法進行數據分析。
從2022年2月—4月于北京積水潭醫院放射科拍攝腕關節CT的患者中，選擇符合標準的50例單側腕關節CT數據。其中，男30例，女20例；年齡18～69歲，平均37歲。CT顯示所有患者腕關節力線正常。均采用荷蘭Philips公司CT儀器薄層連續掃描獲得研究數據，掃描層厚 1.0 mm，層間距 0 mm，掃描電壓 120 kV，掃描電流 150～250 mA，掃描時間 0.5～1.5 s。
1.3 研究方法
將50例患者單側腕關節CT數據以 Dicom格式導入Mimics Medical 20.0軟件（Materialise公司，比利時）。所有影像學測量均由同一位高年資醫生完成，由另一位高年資醫生核實準確性，必要時調整螺釘位置及測量方式。
1.3.1 CT三維平面模型構建
以橈骨遠端橫斷面Lister結節水平橈骨掌側皮質骨切線為x軸，其垂線為y軸，以橈骨干中軸線為z軸，建立三維正交坐標軸（圖1）。以該坐標系對CT圖像重新分割并重建橫斷面（xy平面）、冠狀面（xz平面）、矢狀面（yz平面），在此圖像上模擬螺釘植入。腕關節對合正常者的頭月關節弧形關節面頂點切面基本與橈骨遠端橫斷面平行。
圖1
基于CT掃描數據構建三維平面模型
a. 橫斷面；b. 冠狀面；c. 矢狀面
Figure1. A three-dimensional plane model based on CT scan dataa. Transverse plane; b. Coronal plane; c. Sagittal plane
1.3.2 模擬螺釘植入
本研究以直徑3.5 mm圓柱體模型模擬直徑3.5 mm無頭空心加壓螺釘。① 經頭狀骨遠端背側緣入路：從頭狀骨遠端背側避開第3掌骨植入螺釘。在冠狀面、矢狀面調整螺釘位置，直至其位于月骨、頭狀骨中心且遠端延長路徑不經第3掌骨基底，調整坐標原點位置，將螺釘中軸線任意端中點放置于坐標軸上，在冠狀面和矢狀面分別測量并記錄此時螺釘投影與z軸夾角（∠m、∠n）角度，并按照以下公式計算螺釘與冠狀面、矢狀面和橫斷面夾角（∠α、∠β、∠γ）角度，公式： tan2∠α=tan2∠n/（1+tan2∠m），tan2∠β= tan2∠m/（1+tan2∠n），tan2∠γ=1/（tan2∠m+tan2∠n）。同時測量矢狀面螺釘位于頭狀骨、月骨內投影長度（L投影），按照以下公式計算螺釘在頭狀骨、月骨內的三維實際長度（L實際），公式：L實際=L投影/cos∠β；最后從軟件中讀取螺釘總長度。見圖2。
圖2
模擬經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘
a、b. 冠狀面、矢狀面螺釘投影與
a, b. Angles between the screw’s projection in coronal and sagittal planes and
② 經第2、3掌骨間入路：從頭狀骨遠端背側經過第3掌骨近端處（不超過近端1/3）植入螺釘。調整螺釘位置，使其盡可能位于頭狀骨、月骨中心后，同上法測算螺釘與冠狀面、矢狀面、橫斷面夾角角度，螺釘在頭狀骨、月骨內的長度，并測量螺釘總長度以及頭狀骨、月骨長軸長度。見圖3。
圖3
模擬經第2、3掌骨間入路植入螺釘
a、b. 冠狀面、矢狀面螺釘投影與
a, b. Angles between the screw’s projection in coronal and sagittal planes and
計算兩種手術入路以下指標比值，包括頭狀骨內螺釘長度/頭狀骨長軸長度、月骨內螺釘長度/月骨長軸長度、月骨內螺釘長度/頭狀骨內螺釘長度。
1.4 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料行Shapiro-Wilk正態性檢驗，符合正態分布時，數據以均數±標準差表示，組間比較采用配對t檢驗；不符合正態分布時，數據以M（Q1，Q3）表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗。檢驗水準α=0.05。
假設經第2、3掌骨間入路植入螺釘效果優于經頭狀骨遠端背側緣入路，計算經兩種入路植入的螺釘在月骨內長度差值，根據既往研究數據，計算月骨內螺釘長度差值優效界值為1.35 mm；若差值95%CI下限>1.35 mm，認為優效性假設成立。
2 結果
與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，經第2、3掌骨間入路植入螺釘后，螺釘在頭狀骨內長度減小、在月骨內長度增加，螺釘總長度亦增加；螺釘與冠狀面夾角變小，與矢狀面、橫斷面夾角增大；頭狀骨內螺釘長度/頭狀骨長軸長度減小，月骨內螺釘長度/月骨長軸長度、月骨內螺釘長度/頭狀骨內螺釘長度增加；組間差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。
表1
兩種入路測量結果比較
Table1.
Comparison of measurement results between two approaches
經兩種入路植入的螺釘在月骨內長度差值為1.86 mm ［95%CI（1.54，2.18）mm］，均大于優效界值（1.35 mm），優效性假設成立。
3 討論
2012年Ball等[17]首先提出經頭狀骨遠端背側緣入路逆行植入螺釘的頭月關節融合術，同年Ozyurekoglu等[18]提出經第2、3掌骨間入路植入螺釘，均獲得了較好臨床療效。本研究采用正常腕關節CT數據模擬上述兩種螺釘植入，發現經第2、3掌骨間入路植入的螺釘在月骨內長度更長，增加達1.86 mm；月骨內螺釘長度/月骨長軸長度為0.92±0.09，螺釘與橫斷面夾角達（70.02±6.62）°。與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，螺釘更垂直于頭月關節弧形關節面頂點切面，理論上可獲得更好的固定效果。但經第2、3掌骨間入路植入的螺釘與冠狀面夾角更小（中位數為15.54°），增加了打入導針的難度。Linnell等[15]的尸體研究示與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，經2、3掌骨間入路術中克氏針在月骨內的鉆孔更深，螺釘在月骨內的螺紋數也更多。本研究結果也顯示經2、3掌骨間入路月骨內螺釘長度較經頭狀骨遠端背側緣入路明顯增加（P<0.05），與既往尸體研究結論一致。
本研究存在以下局限性：① 基于CT圖像模擬螺釘植入路徑往往較主觀，不同醫生的路徑規劃方案存在一定差異。為了降低這一影響，研究由一位高年資醫生完成所有操作后，由另一位高年資醫生校對并適當調整螺釘位置及測量方式，以確保結果可靠性。② 僅基于腕關節CT數據進行初步研究，還需行生物力學及有限元分析，對結果進一步驗證。③ 研究納入患者拍攝CT時年齡為18～69歲（平均37歲），與既往臨床研究中患者年齡（22～86歲，平均48歲）[15]有一定差異。同時，研究選擇的是正常腕關節CT，與腕關節塌陷患者存在差異，與切除舟骨的腕關節也不同，這可能是本研究模擬經第2、3 掌骨間入路植入的螺釘在月骨內增加長度（1.86 mm）明顯低于Linnell等[15]的尸體研究（3.82 mm）的原因之一。但本研究結果與既往臨床研究結果相當，因此我們分析臨床經第2、3掌骨間入路逆行植入螺釘后，螺釘在月骨內長度會長于經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘。理論上，月骨內螺釘越長，其越垂直于關節面，頭月關節融合應越穩固，愈合率也會越高。但該結論有待進一步臨床研究驗證。
另外，本研究發現經第2、3掌骨間入路植入螺釘后，螺釘與冠狀面夾角明顯小于經頭狀骨遠端背側緣入路，該角度減小即導針入路與手背側夾角更小，臨床打入克氏針難度是否會提高、手術時間是否會延長，也需要進一步臨床驗證。
綜上述，基于正常腕關節CT分析，與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，頭月關節融合術中采用經第2、3掌骨間入路植入螺釘，螺釘在月骨內長度更長、更垂直于融合接觸面，固定更牢固。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經北京積水潭醫院倫理委員會批準（K2022-095-00）
作者貢獻聲明 伊喆：數據收集、整理及統計分析，文章撰寫；劉波：研究設計，數據測量，文章修改；陳山林：研究設計，質量控制，文章修改；殷耀斌：研究設計、實施，數據測量，文章撰寫及修改
頭月關節融合術屬于部分腕關節融合術的一種，是治療局限性腕關節炎的挽救性手術，也是治療Ⅱ、Ⅲ期舟月分離腕骨進行性塌陷、舟骨骨折不愈合腕骨進行性塌陷常用術式[1-5]。頭月關節融合術療效與經典四角融合術相當，還具有使用耗材及植骨更少的優點[1-2]。由于頭骨及月骨體積小，形狀不規則，二者之間有較大相對運動，手術融合兩塊腕骨難度較大。早期采用克氏針行頭月融合術后不愈合發生率高達33%[6]。近年來，隨著無頭空心加壓螺釘的出現，愈合率顯著提高，達86%～100%[1，7-11]。另外，腕關節鏡技術的應用使頭月關節融合術更微創，獲得了更好療效[12-14]。
由于月骨及頭狀骨解剖形態不規則，頭月關節融合術中螺釘應盡可能居中植入并垂直于關節面切面，同時螺釘在月骨及頭狀骨內部分應盡可能長，以獲得良好固定效果。目前，該融合術中螺釘植入有順行、逆行兩種方式。順行植入螺釘會破壞月骨關節面，而且有螺釘后退磨損橈月關節面的風險[9]。為此，臨床多采用逆行植入螺釘方式。逆行植入螺釘可選擇經頭狀骨遠端背側緣及經第2、3掌骨間兩種手術入路，前者是以頭狀骨背側最遠端作為導針和螺釘植入點，后者導針及螺釘經第3掌骨近端1/3部分植入。目前，兩種手術入路優勢尚無定論。Linnell等[15]基于尸體標本的解剖研究顯示，經第2、3掌骨間入路方式月骨內螺釘長度更長，為獲得牢固固定奠定基礎。但該研究樣本量較少，結論需進一步驗證。為此，本研究基于正常腕關節CT圖像，模擬頭月關節融合術上述兩種手術入路植入螺釘，比較螺釘位置情況，為臨床手術入路選擇以及螺釘植入路徑規劃提供參考。
1 材料與方法
1.1 樣本量估算
基于Linnell等[15]的報道，該尸體研究有效樣本量為5，經第2、3掌骨間入路與經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘在月骨內長度的差值為（3.82±1.90）mm。應用PASS15.0統計軟件配對樣本均數的優效性檢驗，檢驗水準α=0.025，檢驗效能1-β=0.90，國人正常月骨中軸線長度約9 mm[16]，本研究設置月骨中軸線的15%（1.35 mm）為優效界值，計算樣本量為9。為了增加數據說服力，將樣本量設置為50，即前序尸體研究有效樣本量的10倍。
1.2 研究對象
納入標準：① 以腕關節旋前90° 及無屈伸、橈尺偏體位行CT掃描；② 患者骨骼發育成熟，拍攝腕關節CT時年齡≥18歲。排除標準：① 腕骨及第3掌骨有骨折、脫位、嚴重關節炎、腫瘤；② CT圖像質量較差，無法進行數據分析。
從2022年2月—4月于北京積水潭醫院放射科拍攝腕關節CT的患者中，選擇符合標準的50例單側腕關節CT數據。其中，男30例，女20例；年齡18～69歲，平均37歲。CT顯示所有患者腕關節力線正常。均采用荷蘭Philips公司CT儀器薄層連續掃描獲得研究數據，掃描層厚 1.0 mm，層間距 0 mm，掃描電壓 120 kV，掃描電流 150～250 mA，掃描時間 0.5～1.5 s。
1.3 研究方法
將50例患者單側腕關節CT數據以 Dicom格式導入Mimics Medical 20.0軟件（Materialise公司，比利時）。所有影像學測量均由同一位高年資醫生完成，由另一位高年資醫生核實準確性，必要時調整螺釘位置及測量方式。
1.3.1 CT三維平面模型構建
以橈骨遠端橫斷面Lister結節水平橈骨掌側皮質骨切線為x軸，其垂線為y軸，以橈骨干中軸線為z軸，建立三維正交坐標軸（圖1）。以該坐標系對CT圖像重新分割并重建橫斷面（xy平面）、冠狀面（xz平面）、矢狀面（yz平面），在此圖像上模擬螺釘植入。腕關節對合正常者的頭月關節弧形關節面頂點切面基本與橈骨遠端橫斷面平行。
圖1
基于CT掃描數據構建三維平面模型
a. 橫斷面；b. 冠狀面；c. 矢狀面
Figure1. A three-dimensional plane model based on CT scan dataa. Transverse plane; b. Coronal plane; c. Sagittal plane
1.3.2 模擬螺釘植入
本研究以直徑3.5 mm圓柱體模型模擬直徑3.5 mm無頭空心加壓螺釘。① 經頭狀骨遠端背側緣入路：從頭狀骨遠端背側避開第3掌骨植入螺釘。在冠狀面、矢狀面調整螺釘位置，直至其位于月骨、頭狀骨中心且遠端延長路徑不經第3掌骨基底，調整坐標原點位置，將螺釘中軸線任意端中點放置于坐標軸上，在冠狀面和矢狀面分別測量并記錄此時螺釘投影與z軸夾角（∠m、∠n）角度，并按照以下公式計算螺釘與冠狀面、矢狀面和橫斷面夾角（∠α、∠β、∠γ）角度，公式： tan2∠α=tan2∠n/（1+tan2∠m），tan2∠β= tan2∠m/（1+tan2∠n），tan2∠γ=1/（tan2∠m+tan2∠n）。同時測量矢狀面螺釘位于頭狀骨、月骨內投影長度（L投影），按照以下公式計算螺釘在頭狀骨、月骨內的三維實際長度（L實際），公式：L實際=L投影/cos∠β；最后從軟件中讀取螺釘總長度。見圖2。
圖2
模擬經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘
a、b. 冠狀面、矢狀面螺釘投影與
a, b. Angles between the screw’s projection in coronal and sagittal planes and
② 經第2、3掌骨間入路：從頭狀骨遠端背側經過第3掌骨近端處（不超過近端1/3）植入螺釘。調整螺釘位置，使其盡可能位于頭狀骨、月骨中心后，同上法測算螺釘與冠狀面、矢狀面、橫斷面夾角角度，螺釘在頭狀骨、月骨內的長度，并測量螺釘總長度以及頭狀骨、月骨長軸長度。見圖3。
圖3
模擬經第2、3掌骨間入路植入螺釘
a、b. 冠狀面、矢狀面螺釘投影與
a, b. Angles between the screw’s projection in coronal and sagittal planes and
計算兩種手術入路以下指標比值，包括頭狀骨內螺釘長度/頭狀骨長軸長度、月骨內螺釘長度/月骨長軸長度、月骨內螺釘長度/頭狀骨內螺釘長度。
1.4 統計學方法
采用SPSS25.0統計軟件進行分析。計量資料行Shapiro-Wilk正態性檢驗，符合正態分布時，數據以均數±標準差表示，組間比較采用配對t檢驗；不符合正態分布時，數據以M（Q1，Q3）表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗。檢驗水準α=0.05。
假設經第2、3掌骨間入路植入螺釘效果優于經頭狀骨遠端背側緣入路，計算經兩種入路植入的螺釘在月骨內長度差值，根據既往研究數據，計算月骨內螺釘長度差值優效界值為1.35 mm；若差值95%CI下限>1.35 mm，認為優效性假設成立。
2 結果
與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，經第2、3掌骨間入路植入螺釘后，螺釘在頭狀骨內長度減小、在月骨內長度增加，螺釘總長度亦增加；螺釘與冠狀面夾角變小，與矢狀面、橫斷面夾角增大；頭狀骨內螺釘長度/頭狀骨長軸長度減小，月骨內螺釘長度/月骨長軸長度、月骨內螺釘長度/頭狀骨內螺釘長度增加；組間差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。
表1
兩種入路測量結果比較
Table1.
Comparison of measurement results between two approaches
經兩種入路植入的螺釘在月骨內長度差值為1.86 mm ［95%CI（1.54，2.18）mm］，均大于優效界值（1.35 mm），優效性假設成立。
3 討論
2012年Ball等[17]首先提出經頭狀骨遠端背側緣入路逆行植入螺釘的頭月關節融合術，同年Ozyurekoglu等[18]提出經第2、3掌骨間入路植入螺釘，均獲得了較好臨床療效。本研究采用正常腕關節CT數據模擬上述兩種螺釘植入，發現經第2、3掌骨間入路植入的螺釘在月骨內長度更長，增加達1.86 mm；月骨內螺釘長度/月骨長軸長度為0.92±0.09，螺釘與橫斷面夾角達（70.02±6.62）°。與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，螺釘更垂直于頭月關節弧形關節面頂點切面，理論上可獲得更好的固定效果。但經第2、3掌骨間入路植入的螺釘與冠狀面夾角更小（中位數為15.54°），增加了打入導針的難度。Linnell等[15]的尸體研究示與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，經2、3掌骨間入路術中克氏針在月骨內的鉆孔更深，螺釘在月骨內的螺紋數也更多。本研究結果也顯示經2、3掌骨間入路月骨內螺釘長度較經頭狀骨遠端背側緣入路明顯增加（P<0.05），與既往尸體研究結論一致。
本研究存在以下局限性：① 基于CT圖像模擬螺釘植入路徑往往較主觀，不同醫生的路徑規劃方案存在一定差異。為了降低這一影響，研究由一位高年資醫生完成所有操作后，由另一位高年資醫生校對并適當調整螺釘位置及測量方式，以確保結果可靠性。② 僅基于腕關節CT數據進行初步研究，還需行生物力學及有限元分析，對結果進一步驗證。③ 研究納入患者拍攝CT時年齡為18～69歲（平均37歲），與既往臨床研究中患者年齡（22～86歲，平均48歲）[15]有一定差異。同時，研究選擇的是正常腕關節CT，與腕關節塌陷患者存在差異，與切除舟骨的腕關節也不同，這可能是本研究模擬經第2、3 掌骨間入路植入的螺釘在月骨內增加長度（1.86 mm）明顯低于Linnell等[15]的尸體研究（3.82 mm）的原因之一。但本研究結果與既往臨床研究結果相當，因此我們分析臨床經第2、3掌骨間入路逆行植入螺釘后，螺釘在月骨內長度會長于經頭狀骨遠端背側緣入路植入螺釘。理論上，月骨內螺釘越長，其越垂直于關節面，頭月關節融合應越穩固，愈合率也會越高。但該結論有待進一步臨床研究驗證。
另外，本研究發現經第2、3掌骨間入路植入螺釘后，螺釘與冠狀面夾角明顯小于經頭狀骨遠端背側緣入路，該角度減小即導針入路與手背側夾角更小，臨床打入克氏針難度是否會提高、手術時間是否會延長，也需要進一步臨床驗證。
綜上述，基于正常腕關節CT分析，與經頭狀骨遠端背側緣入路相比，頭月關節融合術中采用經第2、3掌骨間入路植入螺釘，螺釘在月骨內長度更長、更垂直于融合接觸面，固定更牢固。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經北京積水潭醫院倫理委員會批準（K2022-095-00）
作者貢獻聲明 伊喆：數據收集、整理及統計分析，文章撰寫；劉波：研究設計，數據測量，文章修改；陳山林：研究設計，質量控制，文章修改；殷耀斌：研究設計、實施，數據測量，文章撰寫及修改
