术中透视和 CT扫描识别髋臼后壁螺钉 穿透关节的准确率

【摘要】：目的 比较术中透视和 CT 扫描判断髋臼后壁近关节螺钉穿透关节的准确率。方法 取成年防腐尸体骨盆6个，每个髋臼后壁各植入 2~3 枚 3.5mm螺钉，15枚侵入髋关节表面 1~2mm，另15枚位于关节外，共计30枚螺钉。先用X-线透视（切线位和轴位），然后每一骨盆行 1×1mm和 5×5mmCT 扫描。计算每一种方法的敏感性、特异性和准确率。结果 对于进入关节的螺钉，各种检查方法的敏感性均较高，5×5mmCT扫描为93%，其余均为100%，各组之间无明显差异(P>0.05)；位于关节外的螺钉，轴位透视和1×1mmCT扫描特异性较高(93%比87%, P>0.05)，切线位透视特异性较低(40%)，5×5mmCT扫描有较低的趋势(73%)。位于髋臼后上缘以上的螺钉切线位透视特异性达100%，髋臼后上缘以下的螺钉切线位透视特异性为0。结论 X-线透视和CT扫描判断关节内螺钉的准确率相同；对于关节外螺钉，髋臼后上缘以下的螺钉切线位透视特异性低，5×5mmCT扫描特异性有较低的趋势，可导致假阳性结果。术中透视具有能够术中诊断的优点，可做为判断螺钉位置的首选方法。术后CT扫描，建议使用1×1mmCT。

【关键词】术中透视；髋臼后壁；螺钉穿透；髋关节

Accuracy of detecting screw penetration of the acetabular posterior wall with intraoperative fluoroscopy and computed tomography

【Abstract】: Objective To compare the accuracy of intraoperative fluor-

oscopy and computed tomography in accessing hip joint penetration by poster-

ior wall periacetabular screws. Methods Six embalmed cadaveric pelvis of adults were harvested for this study, two or three 3.5mm screws were inserted in each of the cadaveric acetabular posterior walls, 15 of 30 screws were intentionally directed to violate the articular surface 1~2mm, whereas another 15 screws were positioned to avoid the articular surface. Each screw was examined using two fluoroscopic views (tangential and axial ); In addition, each pelvis was examined with computed tomography (CT) with use of two different techniques: ⑴a 1mm slice thickness at 1mm intervals (1×1mm) and ⑵a 5mm slice thickness at 5mm intervals (5×5mm). Sensitivity, specificity, and percent correct interpretations were then calculated for each method. Results The sensitivity of all methods was high for determining intra-articular screws, 93% for 5×5mm CT scans, and 100% for the others, there were no significant differences among them (P>0.05); Axial fluoroscopy and 1×1mm CT scans have a high specificity for determining extra-articular screws (93% to 87%, P>0.05), tangential fluoroscopy has a low specificity (40%), 5×5mm CT scans have a low trend (73%). The specificity was 100% for tangential fluoroscopy of screws location above the acetabular posterosuperior margin, and 0 for tangential fluoroscopy of screws location below the acetabular posterosuperior margin. Conclusions Fluoroscopy and CT scans are equally accurate for determining intra-articular screws; Tangenti- al fluoroscopy of screws location below the acetabular posterosuperior margin has a low specificity for determining extra-articular screws, 5×5mm CT scans have a low trend, their use may lead to a false-positive interpretation. Fluoros- copy has the advantage of enabling intraoperative diagnosis, may be the first choice for determining screws location. If postoperative CT is used, 1×1mm should be chosen.

【Key words】 Intraoperative fluoroscopy; Acetabular posterior wall; Screw penetration; Hip joint

内固定物进入关节是髋臼骨折切开复位内固定术的严重并发症之一。进入关节的螺钉若未及时发现，可造成关节面软骨的进行性破坏和创伤性关节炎。

本实验的主要目的是比较术中透视与术后CT扫描判断髋臼后壁骨折内固定螺钉位置的敏感性、特异性和准确率，为临床手术正确判断螺钉位置提供参考。

1材料与方法

1.1 标本的制备

取成年防腐尸体6具，自第5腰椎水平及双大腿中上1／3交界处将尸体横断，得骨盆标本6个。仔细剔除髋关节周围肌肉、韧带及关节囊，肉眼观察髋关节无风湿、结核、肿瘤等明显病变及解剖变异。

1.2 内固定模型的制备

将6个骨盆编号,于每个髋臼后壁植入2~3枚3.5mm皮质骨螺钉（右侧约8、9、10点），随机1~2枚螺钉直视下穿透关节软骨1~2mm，其余1~2枚螺钉尖端位于软骨下骨，共计30枚螺钉，15枚位于关节内，15枚位于关节外。

1.3 实验方法

将1~6号骨盆左右髋臼各螺钉行切线位和轴位X-线透视，然后将每个骨盆行1×1mm和5×5mm CT扫描，由两组人员分别判读结果，一组为有经验的高年资医生（三名骨科高级职称医师，一名放射科高级职称医师），另一组为无经验的低年资医生（三名骨科初级职称医师，一名放射科初级职称医师），记录每个螺钉是否进入关节。采用双盲法，二组人员均不知道螺钉实际位置，螺钉植入者不参与结果判读，二组人员之间互不知道对方的判读结果。最后将每个髋关节脱臼，用骨刀剔除关节软骨，直至软骨下骨，验证每个螺钉的实际位置。

1.4 标准确定

在X-线透视或CT扫描片上，螺钉超过软骨下骨即为穿透关节。

敏感性是指穿透关节的螺钉的检验准确率。

特异性是指位于关节外螺钉的检验准确率。

准确率是指关节内外螺钉总的检验准确率。

1.5统计分析

计算每种方法检查结果的敏感性、特异性、准确率见表1~表3，进行二项分布u检验，а=0.05，确定P值。

2 结 果

2.1 对于进入关节的螺钉，各种检查方法的敏感性均高，螺钉轴位、切线位透视和1×1mm CT扫描均为100%，5×5mm CT扫描为93%。经二项分布u检验，各组之间无明显差异（P>0.05）。说明X-线透视和CT扫描判断螺钉穿透关节的准确率较高，假阴性即漏诊率低。

2.2 对位于关节外的螺钉，轴位透视和1×1mm CT扫描特异性较高，分别为93%和87%（P>0.05），切线位透视特异性较低(40%)，5×5mm CT扫描为73%，与轴位透视和1×1mm CT扫描相比差异虽无显著性（P>0.05），但有较低的趋势。根据螺钉不同位置分别计算切线位透视结果，位于髋臼后上缘以上的螺钉的切线位透视特异性高达100%，髋臼后上缘以下的螺钉切线位透视特异性为0，与其他各组之间差异有显著性(P<0.01)。说明轴位透视、1×1mm CT扫描对位于关节外螺钉的判断的准确率较高，假阳性即误诊率低，5×5mm CT扫描有较低的趋势。而切线位透视对位于髋臼后上缘以上的螺钉较准确，对髋臼后上缘以下的螺钉准确率较低。

2.3 对于近关节螺钉位置的判断总的准确率，轴位透视、1×1mm CT扫描较高，分别为97%和93%（P>0.05），切线位透视较低(70%)，5×5mm CT扫描有较低的趋势 (83%)。根据螺钉不同位置分别计算切线位透视结果，髋臼后上缘以上的螺钉切线位透视准确率高达100%，髋臼后上缘以下的螺钉切线位透视较低（50%）。说明对于近关节螺钉位置的判断，轴位透视、1×1mm CT扫描较准确。而切线位透视对位于髋臼后上缘以上的螺钉较准确。

2.4 有经验组和无经验组的各种指标无明显差异（P>0.05）。

3 讨 论

髋臼骨折手术治疗时螺钉误入关节如不能及时发现，可造成关节软骨的进行性破坏，即使骨折复位再好，最终结果也不会满意。

为了及时识别进入关节的螺钉，人们采取了很多方法，包括术中直视下观察关节面，关节造影，X-线透视，关节听诊，术后CT检查等方法。术中透视因其操作简单，资料能即时获得而被广泛应用，但由于受透视机分辨率和病人自身因素如肠道气体、肥胖、体位等的影响，其准确率也受到影响。David等^[1]对髋臼后壁螺钉关节穿透的研究，CT敏感性达100%。Norris^[2]报道术中透视和术后CT扫描准确率相同。

本实验设计了4种方法判断螺钉位置，即螺钉切线位、轴位透视和1×1mm、5×5mm CT扫描。由于髋臼是球形的，要想确认螺钉是否进入关节，只要整个螺钉在任一投影下能证明与关节无关，它肯定是在关节外^[2,3]。数理模型指出螺钉切线位能较好显示螺钉的整体^[3]，螺钉切线位和轴位透视是判断螺钉位置的较好的方法^[3,4]。1×1mm CT扫描是目前分辨率最高的扫描方法，而5×5mm CT扫描在临床上最常应用。

本实验设计有以下几个特点：⒈尽量模拟临床中最难判断的情况，临床中对明显进入或远离关节的螺钉位置判断较容易，而对位于软骨下骨（关节外）或钉尖刚刚穿过关节软骨（关节内）的螺钉位置判断较困难。实验中所有进入关节的螺钉穿透关节软骨1~2mm，关节外的螺钉钉尖位于软骨下骨，从而增加了判断的难度。⒉实验采用双盲法，螺钉植入者不参加结果判读，而判定结果者不知道螺钉实际位置；且选择有经验组和无经验组单独判断，互不知道对方的判断结果，实验结果比较可靠。⒊模拟临床，每组判断结果的人员较少，因为手术中也仅靠参加手术的有经验医生现场决定。

实验结果表明，对于进入关节的螺钉，无论是X-线透视还是CT扫描，敏感性都较高，除5×5mm CT扫描有经验组为93%，无经验组为87%外，其他均为100%。因此对穿透关节的螺钉的判断，术中透视和CT扫描都是比较准确的方法，漏诊率低。

对位于关节外的螺钉，轴位透视和1×1mm CT扫描准确率较高，假阳性即误诊率低，5×5mm CT扫描准确率与上二者相比虽无显著差异，但有较低的趋势，可能与样本数量少有关，如果增大样本含量，可能达到显著性，切线位透视对位于髋臼后上缘以上的螺钉准确率较高，而髋臼后上缘以下的螺钉准确率较低，假阳性即误诊率较高。

总的来说，对于近关节螺钉位置的判断，比较准确的是轴位透视（97%）和1×1mm CT扫描（93%）。切线位透视对位于髋臼后上缘以上的螺钉准确率也较高（100%）。

通过本实验研究证实，假阳性结果存在于所有的方法之中。轴位透视结果判断时，遇见了螺钉钉帽直接覆盖关节线的情况，因钉帽直径较大，掩盖了螺钉钉杆及螺纹的影像，有可能是假阳性结果（图1）。

切线位透视假阳性率高，与螺钉位置有关，位于髋臼后上缘以上的螺钉投影常位于关节内，即造成假阳性结果。David等^[2]只于髋臼后壁右侧10点、左侧2点的位置植入一枚螺钉，其关节外的螺钉未投影于髋臼影像内，所以其报道的特异性较高，假阳性率低，但其不足是对位于髋臼上下缘之间的螺钉未进行比较研究，本实验设计了2~3枚螺钉，分别位于髋臼后壁右侧约8,9,10点、左侧约2,3,4点，更接近临床。以髋臼后上缘为界，分别计算髋臼后上缘上、下螺钉的切线位透视结果发现：位于髋臼后上缘以上的螺钉，其敏感性、特异性、准确率均高，均为100%，这与David等报道的结果相符；而位于髋臼后上缘以下的螺钉，因其投影于髋臼影像内，故假阳性率高，需加轴位透视辅助判断（图2）。

螺钉在CT扫描过程中由于金属伪影的存在出现放大现象，如果螺钉非常接近关节，可能出现假阳性，5×5mm CT扫描由于分辨率低，更易出现这种情况（图3）。术后CT扫描出现假阳性结果，可导致不必要的二次手术探查，术后应用建议使用分辨率较高的1×1mm CT扫描。

术中透视的最大优点是资料能即时获得，对误入关节的螺钉能即时调整，避免二次手术，可作为判断螺钉位置的首选方法。假阳性结果的出现，与手术台的限制、投照的体位、螺钉的位置有关，可以改变投照方向或变换病人体位，以排除假阳性结果，假阳性可导致术中不必要的螺钉调整，但它比假阴性的为害要小。对位置不能确定的螺钉都要重新检查调整。

参考文献:

1 David B, Berton R, Kathleen MC et al. Accuracy of detecting screw penetration of the Acetabulum with intraoperative fluoroscopy and computed tomography.[J] J Bone Joint Surg. 2001, 83-A: 1370-1375

2 Norris BL, Hahn DH, Bosse MJ et al. Intraoperative fluoroscopy to evaluate fracture reduction and hardware placement during acetabular surgery.[J] J Orthop Trauma.1999, 13: 414-417

3 Owen PJ, Johnson PR, Kreder HJ. Efficient intraoperative screening for intraarticular hardware in acetabular fracture surgery: a mathematical model.[C] Read at the 21st Triennial World Congress of the Societe Internationale de Chirurgie Orthopedique et de Traumatologie. 1999 Apr 18-23 Sydney, Australia.

4 Tile M. Fractures of the acetabulum.[M] In: Rockwood CA Jr, Green DP, Bucholz RW, Heckman JD, editors. Rockwood and Green’s fractures in adults. 4th ed, vol.2. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1996, 1617-58

表1四种方法的资料统计分析（有经验组）

Table 1 Probability data analysis of four methods（experienced group）

*括号内为95%可信区间

The 95% confidence intervals are shown in parentheses

表2四种方法的资料统计分析（无经验组）

Table 2 Probability data analysis of four methods（inexperienced group）

*括号内为95%可信区间

The 95% confidence intervals are shown in parentheses

表3切线位透视资料统计分析（有经验组和无经验组）

Table 3 Probability data analysis of tangential view (experienced and inexperienced groups )

*括号内为95%可信区间

The 95% confidence intervals are shown in parentheses

A

B

图1 轴位X-线透视显示螺钉钉帽直接覆盖关节线，判断为关节内。螺钉实际位置(A)在关节内(B)在关节外。

Fig.1 Axial fluoroscopic image showing the overlying large head of the screw obscuring the screw shaft and threads, thereby giving the appearance of joint penetration. A ture-positive interpretation resulted(A) and a false-positive one(B)

A

B

图2 切线位X-线透视能准确判断位于髋臼后上缘以上的螺钉的位置(A), 但对位于髋臼后上缘以下螺钉的判断结果可能为假阳性。轴位X-线透视能准确判断螺钉的位置(B)。

Fig.2 Tangential view fluoroscopy of screws location above acetabular posterosuperior margin(A) determining the screw penetration easily, but the results of the screws location below acetabular posterosuperior margin may be false-positive interpretation. Axial view fluoroscopy(B) determining the location of the screws easily.

A

B

图3 5×5mm CT扫描由于其分辨率低，金属伪影的存在，出现假阳性结果(A), 1×1mm CT扫描能准确判断螺钉的位置(B)。

Fig.3 Computed tomography images showing the difference between the 5×5mm scan(A), which in this case was interpreted incorrectly as IN(screw penetration of the subchondral bone into or through the overlying articular cartilage surface), and the 1×1mm scan(B), which was interpreted correctly as OUT(containment of the screw within bone).