髋臼骨折手术治疗已经开展了半个世纪，但复位及其固定技术仍然是创伤骨科医师面临的巨大挑战与难题。究其原因：一是髋臼位于体重由脊柱向两侧下肢传导的拐点，力学结构复杂，现有内固定器材均使用普通螺钉，无成角稳定性，术后功能锻炼过程中牢固性和稳定性不足，易导致螺钉拔出，造成内固定失效；二是髋臼位置深在，解剖结构复杂，导致复位困难，文献报道复位不良率高达19% ~ 25%。而现有内固定器材也存在不足：（1）现存的髋臼骨折内固定方式都是通过钢板与骨接触的摩擦力来进行固定，无成角稳定作用；（2）非解剖钢板无法与髋臼表面有效贴附，需要术中折弯，因此增加了复位难度、影响了复位效果、延长了手术时间；（3）未经预设计的钢板螺钉，极易打入髋关节，造成严重并发症，如创伤性关节炎。针对上述问题与难点，我们进行了如下科研攻关与创新。

我们构建了一种人体髋臼骨骼表面解剖形态的测量方法，并采用三坐标测量及点云计算对国人髋臼表面解剖特征进行测定，建立国人髋臼表面解剖数据库。

   首先，应用64排螺旋CT扫描获得患者骨盆获得影像学资料，导入到Materiaise's interactive medical image control system软件进行三维重建，在IMAGEWARE 软件中建立三维坐标系（图1 A）。其次建立标准点和标准平面，并设定度量单位，减少髋臼大小对测量的影响（图1 B）。然后，以坐骨后部的高低不同，在一侧髋臼上获得4个髋臼后表面的点云数据库（图1 C）。对所测得191 例样本的髋臼直径d 值进行统计学分析，并通过该点云拟合形成髋臼骨骼外表面曲面，获得点云数据库。

图1  A 以坐骨棘顶点作为原点，髂前下棘顶点与坐骨棘顶点的连线作为X轴，过原点的X轴垂线作为Y轴，过原点与该标准平面的垂线作为Z轴，建立三维坐标系。B 选取标准平面上以上述d/10为单位的整数坐标点为测量点，测量各个测量点上的髋臼后表面投影点的的Z 轴值。C 男性右侧的点云数据库。

基于该数据库结合CAD/CAM 技术设计新型髋臼解剖锁定钢板——将“成角稳定”与“解剖贴附”相结合。在点云数据库拟合的髋臼后表面（standard acetabular surface SAS ）上，在IMAGEWARE软件中沿SAS 绘制髋臼后路钢板形状。通过CAD/CAM 技术获得髋臼解剖锁定钢板解剖形态在IMAGEWARE 软件中与点云数据库所拟合平面完全吻合。在 IMAGEWARE软件设计中，所预设螺钉打入方向，符合髋臼解剖结构和力学稳定性，成角稳定的螺钉，既能环抱髋臼稳定固定，又能完全避免误入关节，在实现成角稳定的基础上保证了固定的安全性（图2）。

图2 髋臼后路钢板，成角稳定结构，有效环抱髋臼，而且可完全避让髋臼，其打入方向符合手术显露要求，在骨质中走形相当长，有利于提高固定稳定性。

将上述设计完成的钢板螺钉的数据保存为STL 格式，并输入数码铣床获得钢板。将锁定螺钉拧入，与术前设计进行对比，确定锁定系统可以使用，螺钉方向无误后进行抛光处理。在快速成型模型上进行模拟手术，锁定螺孔发挥了锁定作用实现了成角稳定（图3），而且所预设螺钉打入方向完全避让髋臼，固定安全。

图3 钢板及锁定螺钉设计图像（图A）与加工后实物（图 B ）进行对比，钢板形状与螺钉角度完全相同，钢板上螺钉孔为锁定孔（图C 箭头所示）。

新型髋臼解剖锁定钢板的生物力学测试。取成年冰冻尸体骨盆标本5具，模拟Olson髋臼后壁2/3骨折模型，随机对两侧髋臼分别应用新型解剖锁定钢板和普通重建钢板固定，使用岛津AG-10KNIS高精度电子万能材料试验机、DH5923动态信号分析系统，模拟人单足站立位关节负重进行生物力学实验，测定不同负荷下，骨折块的应变，分析新型解剖锁定钢板和普通重建钢板固定的牢固程度。结果发现在小负荷（≤ 800N）作用下，新型解剖锁定钢板和普通重建钢板固定下骨折块的应变值无明显差异（ p > 0.05），在大负荷（≥1000N）作用下，新型解剖锁定钢板固定下的应变值明显小于普通钢板固定组（ p < 0.05），见图4。在1000N负荷下，新型解剖锁定钢板固定强度是普通钢板固定强度的1.36倍。

图4 新型髋臼解剖锁定钢板与普通钢板在600N和1000N负荷下应变曲线

新型髋臼解剖锁定钢板的临床推广及随访效果。该新型髋臼解剖锁定钢板临床应用43例（图5），随访时间8 ~ 14个月，X线片复查示骨折均愈合，愈合时间 3 ~ 5个月。按Matta 等评定标准进行评价，优良率91.8 %。本组病例疗效优于国外同类报道。

图5 可见螺钉与钢板通过螺纹孔锁定，并在术前和术中实现了成角稳定；术后 CT复查见钢板螺钉与术前设计形态，放置位置完全相同，完全避让髋臼。