李鑒軼，游輔宇，孔祥雪，林荔軍，張洪濤

基礎(chǔ)研究

一種新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器及其鉆孔精度評價

李鑒軼，游輔宇，孔祥雪，林荔軍，張洪濤

目的設(shè)計制作一種適用于開放性手術(shù)的新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器并評價其鉆孔精度。方法利用計算機輔助設(shè)計（CAD）、3D打印技術(shù)設(shè)計制作新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器。在10個單側(cè)肩關(guān)節(jié)標本（男6個、女4個）上使用新型導(dǎo)向器建立直徑3 mm的骨隧道，測量喙突下表面骨隧道至喙突內(nèi)外側(cè)的最小距離，并對導(dǎo)向器的鉆孔精確度進行評估。結(jié)果喙突下表面骨隧道出口距喙突外側(cè)和喙突內(nèi)側(cè)的最小距離分別為（5.7± 1.3）mm和（6.1±1.3）mm，兩者比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.494，t=—7.110）。結(jié)論新型導(dǎo)向器鉆孔準確性較高，可用于喙鎖韌帶重建開放性手術(shù)中骨隧道的建立。

肩鎖關(guān)節(jié)；喙鎖韌帶；修復(fù)外科手術(shù)；圖像處理，計算機輔助；3D打??；骨隧道；導(dǎo)向器

肩鎖關(guān)節(jié)脫位是一種常見的肩部損傷，多見于運動員；普通人群總發(fā)病率為3/10 000～4/10 000［1］，在肩關(guān)節(jié)損傷中占40%～50%［2］。高分型肩鎖關(guān)節(jié)脫位（RockwoodⅣ～Ⅵ型）為完全性脫位同時合并嚴重的軟組織損傷，需手術(shù)治療［1，3-4］。其中雙Endobutton技術(shù)重建喙鎖韌帶手術(shù)效果好，并發(fā)癥少，臨床應(yīng)用廣泛［5-7］。該技術(shù)術(shù)中需要在鎖骨及喙突上建立骨隧道［8-10］，為后續(xù)的喙鎖韌帶重建提供通道及固定結(jié)構(gòu)，但喙突尺寸較小，骨隧道建立較為困難，易造成手術(shù)失敗［9，11-15］，因此能否精確建立骨隧道成為影響手術(shù)成敗及術(shù)后效果的關(guān)鍵因素之一。本研究旨在設(shè)計一套適用于開放性手術(shù)的新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器，以輔助建立雙Endobutton固定所需的骨隧道，并對其精確性進行評估。

1 材料與方法

1.1 材料

選取10個單側(cè)肩關(guān)節(jié)標本，男性6個、女性4個，左右側(cè)肩各5個。均無喙突與鎖骨骨折及手術(shù)史。

1.2 新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器

圖1 新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器1A示意圖1B實物圖1導(dǎo)向管2定位鉤定位部分（2-1，2-2為兩側(cè)限位凸起）3滑塊4支架滑軌部分5支架連接部分6定位鉤連接部分7滑塊導(dǎo)向筒P圓心導(dǎo)向管軸線通過圓心P，P處于定位鉤定位部分中點，支架連接部分軸線通過圓心P

利用軟件Solidwords（達索系統(tǒng)，法國）進行新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器的設(shè)計。在SolidWorks中分別重建導(dǎo)向器各部件。利用軟件中草圖、拉伸及切除等模塊分別建立各部件三維模型。將文件轉(zhuǎn)為.STL文件導(dǎo)入3D打印機（上海聯(lián)泰科技有限公司）打印。導(dǎo)向器包括一個圓弧形支架，一組不同型號、用于定位喙突下表面中點的定位鉤，一個空心導(dǎo)向管和一個設(shè)計有導(dǎo)向筒的圓弧形滑塊。定位鉤和滑塊與支架組裝后，定位鉤定位部分的中心始終位于支架圓弧的圓心處，滑塊上導(dǎo)向筒軸線為支架圓弧的直徑。導(dǎo)向管裝配于導(dǎo)向筒內(nèi)，兩者同軸線。裝配關(guān)系見圖1。定位鉤與支架之間可沿兩者連接部分軸線相對旋轉(zhuǎn)，滑塊與支架之間可沿支架做圓弧滑動，導(dǎo)向管與導(dǎo)向筒之間可沿兩者中軸線滑動。

1.3 新型導(dǎo)向器輔助骨隧道建立及其鉆孔精度評價標本仰臥位放置，自肩鎖關(guān)節(jié)至喙突近端行小弧形切口，長約5 cm，沿鎖骨走行方向切開附著于鎖骨肩峰端的斜方肌及三角肌，暴露肩鎖關(guān)節(jié)、鎖骨外側(cè)端及喙突，清理喙突上軟組織，確認喙突內(nèi)外側(cè)緣［10］；選取與喙突基底部寬度相匹配的定位鉤并置于喙突基底部，以定位喙突下表面基底部中點；裝配導(dǎo)向器，通過調(diào)節(jié)定位鉤與支架之間、支架與滑塊之間以及導(dǎo)向筒與導(dǎo)向管之間的轉(zhuǎn)動與滑動，使導(dǎo)向管下端位于鎖骨上表面距鎖骨遠端3 cm處［10］，而導(dǎo)向管的軸線也通過喙突基底部下表面中點，導(dǎo)向管方向即與理想的骨隧道方向重合；使用直徑3 mm克氏針通過導(dǎo)向管建立骨隧道（圖2）。

取下喙突，清理軟組織，將喙突基底部下表面平均分為3部分，即外側(cè)部分、中央部分和內(nèi)側(cè)部分［11］；測量骨隧道邊緣距喙突內(nèi)外側(cè)緣距離（圖3）。1.4統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行分析，計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，采用配對t檢驗進行比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

喙突下表面骨隧道出口均位于喙突下表面中央部。喙突下表面骨隧道出口距喙突外側(cè)和喙突內(nèi)側(cè)的最小距離分別為（5.7±1.3）mm和（6.1±1.3）mm，兩者比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.494，t=—7.110），具體數(shù)據(jù)見表1。

3 討論

雙Endobutton技術(shù)臨床應(yīng)用廣泛，具有固定可靠、手術(shù)創(chuàng)傷小、生物力學(xué)效果佳、可早期進行功能鍛煉等優(yōu)點［5-7］。經(jīng)鎖骨-喙突骨隧道的建立是其關(guān)鍵技術(shù)，但由于喙突體積較小，難以建立骨隧道，甚至可能穿破喙突側(cè)緣，導(dǎo)致術(shù)后喙突骨折等并發(fā)癥的發(fā)生［9，11-12］。

研究表明，喙突的最大負載量與喙突上骨隧道的位置有關(guān)，因而精準安全地建立經(jīng)鎖骨-喙突骨隧道至關(guān)重要［8］。既有研究描述了2套利用C型臂X線機引導(dǎo)骨隧道建立的導(dǎo)向裝置（系統(tǒng)），兩者均能精確建立鎖骨-喙突骨隧道［16-17］，但術(shù)者和患者會遭受一定的X線輻射。Hoffmann等［18-19］、Theopold等［20］分別采用電磁定位系統(tǒng)（TrigenTMSure-ShotTM，Smith&Nephew公司，美國）和光電子系統(tǒng)（Trauma 2D 3.1 software，Brainlab公司，德國）精確建立鎖骨-喙突骨隧道，無需受X線輻射，但需要相應(yīng)的導(dǎo)航裝置和軟件系統(tǒng)，設(shè)備昂貴；同時在一定程度上還需要關(guān)節(jié)鏡輔助檢查，以確定喙突下表面中點。較之于上述導(dǎo)向裝置［16-20］，本實驗設(shè)計的導(dǎo)向器更適用于開放性手術(shù)，且建立的骨隧道出口100%位于喙突下表面中央部分，具有更高的準確性。

圖2 新型導(dǎo)向器輔助建立骨隧道紅色箭頭、藍色箭頭、藍色虛線箭頭分別代表定位鉤、小肌肌腱、肱二頭肌短頭肌腱2A定位鉤從喙突內(nèi)側(cè)置入喙突下表面2B裝置裝配固定后建立鎖骨-喙突骨隧道

圖3 新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器鉆孔精確度測量3A鉆孔位置a，b分別為喙突下表面骨隧道出口距喙突外側(cè)和內(nèi)側(cè)的距離3B喙突表面分區(qū)（L：外側(cè)部分；C：中央部分；M：內(nèi)側(cè)部分）

表1 新型喙鎖韌帶重建導(dǎo)向器鉆孔精確度測量結(jié)果（mm）

Ferreira等［11］以喙肩韌帶附著處為界，將喙突分為前后兩部分，再將后部從內(nèi)側(cè)至外側(cè)平均分為3部分（內(nèi)側(cè)部分、中央部分和外側(cè)部分），喙突表面亦分為3區(qū)（圖3B）。研究表明，當喙突上骨隧道出口位于中央部分、同時入口位于中央部分或內(nèi)側(cè)部分時，喙突能夠承受較大負載［11，21］。然而在實際手術(shù)過程中，為使鎖骨和喙突上骨隧道在同一直線上，成為一個整體，并減少手術(shù)切口，多采用經(jīng)喙突-鎖骨骨隧道一次成形；而通過鎖骨上距肩鎖關(guān)節(jié)3 cm處中點與喙突基底部中點確定的骨隧道具有良好的安全性，同時也可承受較大的負載。但喙突基底部下表面中點難以確定，常導(dǎo)致骨隧道建立失敗。本研究中鎖骨部分為直視下鉆孔，術(shù)中可保證鉆孔位于鎖骨中央，操作者于術(shù)中雖無法看到喙突部分的結(jié)構(gòu)，但憑借本研究開發(fā)的導(dǎo)向器，可保證骨隧道出口均位于喙突下表面中央部分。經(jīng)測量，骨隧道至喙突內(nèi)、外側(cè)緣的距離并無統(tǒng)計學(xué)差異，也證實了本裝置在輔助骨隧道建立導(dǎo)向過程中的精準性。

另外，本研究應(yīng)用3D打印技術(shù)設(shè)計制作新型導(dǎo)向器。3D打印屬于快速成型技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)的增材制造技術(shù)。相較于數(shù)字控制機床等傳統(tǒng)工業(yè)制造技術(shù)，它具有廉價、靈活、快速，可打印多種外形、多種材料的優(yōu)點［22］，目前已廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域［22-24］。本研究利用3D打印技術(shù)迅速制作出實體導(dǎo)向器并運用于預(yù)實驗，可直觀發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向器設(shè)計的不足，為導(dǎo)向器設(shè)計的完善和改良提供了基礎(chǔ)條件。

本研究也存在一定局限性：①肩關(guān)節(jié)標本均為離體標本，鎖骨解剖位置穩(wěn)定性較差，可能會影響骨隧道方向；實驗過程中手術(shù)視野暴露及軟組織清理效果亦較差，使得定位鉤的選擇及置入可能產(chǎn)生一定的偏差。②喙突定位鉤的準確定位對術(shù)中喙突下表面軟組織的清理有較高要求，因而增加了損傷喙突下血管神經(jīng)的危險性。下一步將繼續(xù)完善導(dǎo)向器設(shè)計，進一步提高導(dǎo)向器應(yīng)用的實用性及安全性，并收集新鮮在體樣本，以更好地評估導(dǎo)向器的精確性及實用性。

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A novel guide device for coracoclavicular ligament reconstruction:design and tunnel drilling accuracy assessment

LI Jianyi*，YOU Fuyu，KONG Xiangxue，LIN Lijun，ZHANG Hongtao.*Department of Human Anatomy，School of Basic Medicine，Southern Medical University，Guangzhou，Guangdong 510515，China

ZHANG Hongtao，E-mail:879483392@qq.com

Objective To develop a novel guide device which is used for open surgery to reconstruct coracoclavicular ligament，and to evaluate its tunnel drilling accuracy.Methods The guide device was made by using computer assisted design（CAD）and 3D printing technique，and then bone tunnels with 3 mm diameter were drilled out on 10 unilateral shoulder joints（harvested from 6 male and 4 female）under the assist of guide device.The minimum distances from the edge of tunnel to medial and lateral edge of coracoid on the inferior surface were measured，so as to evaluate the tunnel drilling accuracy of the device.Results The mean remaining lateral and medial wall thicknesses before cortical breach was（5.7±1.3）mm and（6.1±1.3）mm，respectively，and the difference had no statistical significance（P=0.494，t=-7.110）.Conclusion The device can be used to drill bone tunnel for coracoclavicular ligament reconstruction in open operation with high accuracy.

Acromioclavicular Joint；Coracoclavicular ligament；Reconstructive surgical procedures；Image processing，computer-assisted；3D printing；Bone tunnel；Guide device

R687.2，R684.71

A

1674-666X（2015）05-285-05

2015-06-13；

2015-08-21）

（本文編輯：白朝暉）

10.3969/j.issn.1674-666X.2015.05.005

廣東省科技計劃項目（2014A020212200，2015A040404022）

510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖教研室（李鑒軼、孔祥雪），第一臨床醫(yī)學(xué)院（游輔宇）；510282廣州，珠江醫(yī)院骨科（林荔軍）；528429廣東，中山市黃圃人民醫(yī)院（張洪濤）

張洪濤，E-mail：879483392@qq.com