股骨头及髋周血供的三维数字化模型建立与临床应用研究

In terms of distribution of blood supply to the femoral head and neck (FHN), schematic diagrams or planar graphs are expressed in all classical works and textbooks of anatomy and orthopedics. An exact presentation of intra- and extraosseous blood supply to FHN can not be provided attribute to poor understanding of three dimensional (3D) vasculature. On one hand, it is of disadvantage for new learners to know the real circulation to FNN; on the other hand, it makes against reasonable judgment of the severity of local vessels and logical treatment of femoral neck fractures for orthopedic surgeons. In current study, it aims to achieve the accurate 3D vasculature networks of FHN through vascular perfusion on fresh cadavers of adults, and contemporary techniques of radiography and computer image processing. Based on the digital model, the computer-aided technique of virtual reality is employed for clinical cases of various femoral neck fractures, and further combined with radiographic and histopathological methods to focus on following topics: 1) the damaging effect of various femoral neck fractures divided by Garden criteria on the blood supply to the femoral head; 2) the effect of spatial location of common orthopedic implants on the blood supply to FHN; 3) the attempts and positions of guide-pins on the blood supply of FHN; and 4) designing individual and optimal treatment protocols for different femoral neck fractures.

目前国内外主要的解剖学专著、骨科学专著以及相关的教科书中，关于股骨头颈部血供分布的描述，或为示意图，或为二维图，均没有提供有关股骨头颈部骨内和骨外血供分布的三维全景图像。这一方面不利于初学者对该部位血供的学习理解，另一方面也影响临床医师对股骨颈骨折后股骨头血供受损情况的判断及其治疗方法的选择。本研究拟采用成人新鲜尸体标本制作血管灌注铸型标本，应用当今先进的影像学技术和计算机图像处理技术，建立精准的股骨头颈部骨内和骨外血供分布的三维全景图像。并在此图像数字模型基础上，应用计算机虚拟现实技术结合临床上不同类型股骨颈骨折病例的影像学检查和组织学检查结果，探讨：①不同Garden分型的股骨颈骨折对股骨头血供可能造成的影响；②不同内固定方法在股骨颈内的空间位置对股骨头血供的影响；③内固定手术中导针打入次数和打入位置对股骨头血供的影响情况；④设计对不同类型股骨颈骨折的个体化治疗方案。

本项目通过尸体标本解剖、血管铸型、医学影像和计算机图像处理技术等手段，对股骨头及髋周血供的来源、分布、吻合等情况进行研究，取得了以下研究成果：（1）建立了股骨头颈部骨内、外血供分布的三维全景图像，对骨折类型、骨折内固定手术治疗对股骨头血供的影响进行了分析；（2）分析股骨近端滋养孔的分布规律，观察到股骨头颈部滋养孔分布与支持带的覆盖区域一致，滋养孔主要分布在股骨颈后上方，个体差异较大。滋养孔的分布可能影响股骨颈骨折的治疗预后；（3）观察股骨颈支持带的形态和组织学特征，解释了支持带在股骨颈骨折中损伤特点、机制及其对血供的影响，初步探讨了不同程度支持带血管损伤与股骨颈骨折治疗效果和股骨头坏死之间的关系，提出了支持带血管损伤可作为股骨颈骨折治疗方法选择的参考标准之一；（4）强调股骨颈骨折治疗中解剖复位的重要性。利用生物力学方法探讨股骨颈骨折内固定治疗时，骨折线位置、导针钻孔位置和针孔数量对骨折治疗的影响，发现骨折端解剖复位时，三枚空心钉呈倒“△”配置是最符合股骨颈内部应力特征的固定方式，螺钉位置、骨折线位置和角度、以及钻孔次数对股骨颈骨折治理稳定均有重要的影响；（5）回顾股骨颈骨折治疗的历史变迁，基于本项目的一些研究结果，部分延伸研究仍在进行中，特别是对股骨头颈部骨内循环的静脉系统和动静脉沟通吻合进行进一步研究，希望进一步完善股骨头血供的三维全景图。