设备与器械
第二节 设备与器械
一、微创治疗的影像监视设备
1．C形臂X光机的构成 C形臂X光机是骨折微创治疗的常用辅助设备之一，是集光、机、电、图像处理为一体的高科技产品，其运动系统结构技术，能使设备运行平稳、无噪声。C形臂X光机通过计算机图像处理，可以自动地将摄取的图像传输、冻结、存储、拷贝与图像再现，超低X线剂量，安全性高，体积小，重量轻，移动方便，分辨率高，不需暗室操作。C形臂水平伸缩200mm，最大垂直位移400mm，绕水平轴摆动±12．5°，沿轨道滑动±180°。该设备主要用于骨科手术、复位及心血管冠脉造影，起搏器植入，脑血管造影，栓塞，肾膀胱造影，胃肠透视等，适用于大、中、小各级医院，可直接推到病床前使用。
C形臂X光机的系统主要由两大部分组成:一是作为系统主体的X射线系统，它主要包括移动台架、C形悬臂及运动锁定机构、高频逆变式开关电源(位于控制台内)、X线发生器、影像增强器、高压及灯丝控制电路、显示操作和运行控制系统;二是为实现影像采集存储和数字剪影功能的计算机图像系统，主要有影像主显示器、DSA图像系统操作显示器、用于进行图像采集显示和数字减影的计算机，以及键盘鼠标和影像打印等接口外部设备。两大部分之间通过一组电缆连接，包括视频影像传输同轴电缆、X线系统和DSA系统之间同步信号控制电缆以及系统的供电电缆等(图18－13)。
图18－13 C形臂X光机的设备构成
2．C形臂X光机工作原理 当接通电源后，仪器电脑主机进入自检过程，经过约1分钟后显示屏进入主菜单，选择菜单功能就可进入工作状态。由于该设备采用IBS设计，可根据不同条件自动调节X线的亮度，使用时无需选择相应的kV值和mA值，踩下脚踏就可进行透视。主电源经整流后向蓄电池充电，电池向高压发生器供电产生高压，通过球管产生X线。而CCD成像设备接收X线的光信息产生视频图像，通过数字视频处理变换为数码视频信号，送到电脑进行处理，得到透视图像或减影图像，由于采用计算机处理技术，所以比较容易得到如数字剪影、录像等资料。通过操作键盘，可查找各病人的手术图片或录像记录。
二、微创固定器械
为了适应用于治疗骨折的微创技术，用于固定骨折的内固定器械也不断得到改良、改进和更新。
1．低弹性模量材料内固定物 塑料、碳纤维、石墨、树脂等原材料制成的内固定物均未达到所需要求，而钛合金则仍为较理想的材料。材料的弹性模量越接近骨骼者所产生的应力遮挡作用越小，从而使骨骼在愈合的过程中得以接受较大的载荷刺激。
2．与骨骼接触面小的接骨板 主要是解决接骨板固定所形成的局部骨质疏松和骨皮质坏死范围(图18－14)。
图18－14 接骨板
(1)动力加压钢板(dynamic compression plate，DCP) (2)有限接触性动力加压钢板(LC－DCP) (3)点状接触面钢板(PC－FIX) (4)锁定加压钢板(locking compression plate，LCP)
(1)有限接触性动力加压钢板(LCDCP) 钢板的截面呈梯形，钢板与其下骨骼的接触面减少约50%，空隙间有利于血管的长入。钉孔的坡度也加大，以利螺钉的斜置。
(2)点状接触面钢板(PC－FIX) 钢板与固定骨仅有点状接触，而且螺钉只穿过一层皮质，螺钉帽通过特殊的自锁装置与钢板的钉孔锁定。
(3)非接触钢板(NCP) 置于骨旁、皮下或筋膜下。螺钉近端之螺杆呈正方形平台，无螺帽。钢板置于平台上以锁定栓固定。有实验研究表明，如钢板距骨面5mm时，作用及固定强度接近DCP。
(4)桥接钢板(bridging plate) 骨干的严重粉碎性骨折或确有缺损者，用桥接式钢板固定，主要是维持其长度和对线。它不属于坚强固定，但可以充分保存粉碎骨折部位软组织的附着及血供，以期获得二期愈合。桥接式钢板跨越粉碎骨折部，远近两段分别以3枚以上螺钉固定。Weber波形钢板不仅刚度好，而且其扇形结构也避免了应力集中的缺点。
(5)锁定加压钢板(locking compression plate，LCP) 其研发及其在临床的成功应用，大大提高了骨折内固定的稳定性，有力地促进了骨折的愈合，同时为骨质疏松性骨折的固定提供了一个可靠的固定方法。它一改普通接骨板通过加压在接骨板和骨骼之间形成摩擦而获得固定的原理，在螺钉的头部和钢板的螺孔之间设计了互相匹配的螺纹，螺钉旋紧后，螺钉和钢板混为一体，为骨折提供很好的角稳定性，其作用犹如安置在体内的固定支架。锁定接骨板只要求贴近骨面，可以不与骨骼接触，因此不需要严格塑型，安置时不必剥离骨膜，安置到位后又不会对骨膜施压，从而避免对骨膜血管的破坏，达到保护骨骼血运的目的。除了用于固定骨干骨折的锁定接骨板以外，还可用于固定干骺端骨折的特殊类型，例如用于治疗肱骨近端骨折的LPHP(locking proximal humeral plate，LPHP)。
LCP设计时巧妙地将普通螺孔和带螺纹的螺孔结合在一起，根据不同病例的具体情况，可以全部使用带螺纹的孔，使接骨板成为内固定支架;也可以有选择地通过普通的螺孔插入拉力螺钉，实施骨片间加压，在保证稳定性的同时提高复位的效果(图18－15)。
图18－15 应用LCP治疗Pilon骨折
(1)做小切口应用MIPO技术将LCP植入Pilon骨折处 (2)LCP植入小腿下段皮下 (3)C形臂X光机透视下拧入螺钉固定
3．微创稳定系统(less invasive stabilization system，LISS) 为膝关节周围，包括股骨远端、股骨髁间、胫骨平台和胫骨近端骨折的治疗提供一种崭新的微创手段和方法，特别适合于合并干骺端粉碎性骨折的关节骨折。利用LISS能将已经复位的关节端稳固地与骨干连接在一起，而无需扰乱干骺端的骨折部位。LISS本质上也是一种锁定接骨板，其关节端的形状与骨的解剖轮廓一致，安置在这一端的自钻锁钉的位置与角度都做过精确的计算，和钢板组合锁定后有很强的角稳定性，特别适合于骨质疏松性骨折及假体周围骨折的固定。LISS配有精确的安装模具，不仅钢板可以经关节端创口在肌层下插入，越过干骺端骨折处，而且固定骨干的每个锁定螺钉都是通过模具的定位孔经皮拧入，把对软组织的创伤减小到最低限度，减少了伤口的并发症与感染率。当然，LISS也有一定的适应证，它适用于胫骨的多段骨折，而对于胫骨中、下段的单一横行骨折，并不需要使用LISS，因为它价格比较贵，没有必要无端增加病人的负担。当然，使用LISS需要经验及技巧，因为手术时不暴露干骺部骨折端，对于一些相对复杂的骨折而言，要达到满意的复位可能较为困难，完全依赖于手术医师的实践和技能。不过，以LISS为代表的新一代微创内固定技术预示着创伤骨科发展的未来，也许不容置疑(图18－16)。
图18－16 应用LISS钢板治疗股骨髁上骨折
77岁女性股骨髁上粉碎骨折(髌骨骨折已行张力带固定)行LISS钢板固定术后X线片
4．髓内钉 生物力学试验证明，带锁髓内钉是比钢板螺钉的偏心性固定更为稳定的生物力学固定技术。带锁髓内钉是通过交锁的螺钉横行穿过髓内钉而固定于两侧骨皮质上，可有效地防止骨折端旋转、短缩及成角等畸形的发生，其固定作用大为增强，控制旋转和成角的能力优于无锁钉者(如Ender's钉和Rush钉为代表者)。带锁髓内钉的使用原则也有相应的改变，不再强调扩髓是髓内钉固定的必要前提，如UFN(unreamed femoral nail)和UTN(unreamed tibial nail)等即不需要扩髓，而这更进一步贴近了BO的原则。以往视髓内钉固定为开放性骨折治疗的禁忌证，但目前大量的临床报道表明，应用于开放性骨折的感染率并未因此而增高，而且其疗效也更加满意。但对开放骨折GustiloⅢb、Ⅲc型以及就诊较晚者则需慎重。此外，经膝关节和肘关节逆行穿钉固定股骨、肱骨下端骨折，我们称之为倒打钉技术。
5．骨外固定器 随着外固定器材料的改进、构型的更新和固定的合理化，目前已基本消除了使用者对骨外固定器可靠性的疑虑。现代的骨外固定器不仅同样可以达到骨端的加压作用，而且多样化的用途也大大提高了其使用价值，使其所具有的保护局部血运的自身特点更为突出。
6．AO空心加压螺钉 分为6．5mm和4．0mm两种空心加压螺钉，通常配备导针指引空心加压螺钉固定于干骺端骨折。前者主要用于下肢长骨干骺端如股骨颈骨折、股骨髁骨折、胫骨平台骨折和其他类似部位骨折;后者主要用于上肢如桡骨远端、肱骨远端骨折等。此外，6．5mm空心加压螺钉还可用于固定骶骨纵形骨折或骶髂关节脱位等类型骨盆骨折，而4．0mm空心加压螺钉可用于固定Ⅱ型齿状突骨折或齿状突骨折不愈合，避免C1/2关节融合。还有一种3．0mm空心加压螺钉用于腕部如舟状骨骨折(图18－17)。
图18－17 应用3．0mm空心加压螺钉经皮固定腕部舟状骨骨折
7．经皮椎体成形术(PVP)和经皮椎体后凸成形术(PKP)所用器械和填充材料 主要包括穿刺引导针、套管、手动钻、球囊扩张管、压力表等器械(图18－18)。经皮椎体成形术(PVP)应用的穿刺针为10～15cm，颈椎采用7cm，针芯前端为菱形或斜面的专用骨穿针。在C形臂透视监视下，腰椎经椎弓根或椎弓根旁、胸椎经肋骨头—椎弓间、颈椎C2椎体以下经前路、C1/2椎体经口等途径进行穿刺进针，当穿刺针穿入椎体骨皮质时，可借助于外科锤的帮助，穿刺针抵达椎体前1/3为理想位置，经双向透视证实后，经穿刺针注射5～10ml对比剂，以了解椎体静脉回流情况，以便及时调整穿刺针尖位置或注射骨水泥的时机。调制骨水泥到第2阶段呈黏稠状时用压力注射器注入椎体内。注射骨水泥应在C形臂严密透视下进行，当PMMA到达椎体后壁时说明充填完好，即可停止注射，在骨水泥硬化之前拔针。在注射过程中若发现有骨水泥流向椎管、椎体旁或椎间孔时，应立即停止注射。由于骨水泥对心血管系统有使动脉血压一过性下降的作用，Watts等主张术中应监测心率、血压、血氧饱和度等。
图18－18 PVP采用的器械
PKP的穿刺进路和PVP一致，但所用器材则要复杂些(图18－19)，主要由穿刺引导针、工作套管、手动钻、球囊扩张管、数字压力表及连接管组成。先穿刺成功后，依次更换至工作套管，套管头端置于椎体后缘，用手动钻在椎体内钻出一条通道，沿通道放入可膨胀式骨撑开器(inflatable bone tamp，IBT)，于透视下扩张撑开器球囊，使被压缩的椎体逐渐回复，当骨折的椎体终板恢复接近至正常位置时停止，此时椎体内形成一个空腔，放出气体并移走气囊，在空腔内注入调制好的骨水泥填塞空腔。PKP一般采用双侧椎弓根穿刺扩张，也可采用单侧椎弓根穿刺，最近亦有学者采用单侧椎弓根及外侧入路穿刺。
图18－19 PKP采用的器械
8．目前常用的灌注剂 包括:①聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)如Zimmer、Howmatic、KyphX(商品名HV－R，2004年FDA批准KP专用骨水泥)以及天津生产的PMMA等;②磷酸钙骨水泥(calcuim phosphate cement，CPC);③天然珊瑚骨骼。其中PMMA含显影剂的剂量不尽一致:Zimmer和How－matic含10%硫酸钡，KyphX和天津的含30%硫酸钡，临床中发现前二者显影效果并不理想，为加强术中对比，还需加20%硫酸钡。灌注剂量视球囊被扩张后的最终体积而定，当骨水泥将要流出椎体范围时即停止注射，期间随时透视，以防骨水泥渗漏。
PKP要用到可膨胀式骨撑开器(inflatable bone tamp，IBT)和刮匙(curette)。IBT包括球囊膨胀式撑开器(KyphX Balloon)、双向抬举式撑开器(KyphX Elevate)、精确定向式撑开器(KyphX Exact)等。KyphX Balloon是第一代IBT产品;而KyphX Elevate可以在单平面上优先向上、下两个方向扩张骨折椎体，抬高终板，更有利于恢复压缩椎体的高度;KyphX Exact可在单方向扩张骨折椎体，精确定向于骨折部位进行扩张，更有利于骨折复位。刮匙(curette)常用的是KyphX Latitude(切刮器)，常在球囊扩张出一小的骨道后用切刮器在椎体内切割、刮除病灶，尽可能扩大其范围，再置入球囊进一步扩张。
此外，还有一些新的椎体成形器械不断涌现。如Sky骨扩张器是一种由以色列DISC－O－TECH公司生产的器械，主要适用于T5～L5间的OVCF、椎体原发性和转移性肿瘤等，可采用单侧入路，基本穿刺方法同PKP，尔后将已安装手柄的Sky扩张器置入椎体通道内，旋转手柄逐段膨胀Sky扩张器，膨胀完成后，取出扩张器，向椎体空腔内注入骨水泥。该方法可克服球囊扩张时扩张方向难以控制的缺点，增加了操作的安全性。LAM等采用经皮自体骨移植(percutaneous bone graft，PBG)治疗OVCF，该方法采用经皮骨移植器械、特制的网孔状植骨袋(移植物为自体骨或同种异体骨)进行手术，基本方法同PKP。Vallejo等使用了一种腔隙制造装置(ca－vity creation System，CCS)治疗胸腰椎压缩性骨折，这是一种改良的PVP，穿刺方法同传统的PVP，在透视监控下穿刺针经双侧椎弓根穿刺至椎体后中后1/3处，然后沿穿刺针旋入一带螺纹的不锈钢插管，退出穿刺针，通过插管将镶齿的铰链刮匙旋入椎体的前2/3，制造出一个腔隙，然后通过插管将PMMA注入其内。Zheng等采用一种新型Vessel－X骨材料填充器行PKP治疗3例三椎OVCF，术后疼痛缓解，无骨水泥渗漏。该填充器由高分子材料互相交错编织成网袋状结构，通过直接灌注黏稠的骨水泥即可达到膨胀目的，其致密的高分子网层结构能包裹绝大部分的骨水泥，并允许少许骨水泥渗漏到网层外，与骨组织铆合;并且，其相对固定的膨胀后形状能较好控制骨水泥在椎体内的分布。