3D打印技術(shù)在復(fù)雜髖臼骨折治療中的應(yīng)用

李智浩,張紹安,李 真,賀喜順,遠(yuǎn)東濤,王松茂

·臨床論著·

3D打印技術(shù)在復(fù)雜髖臼骨折治療中的應(yīng)用

李智浩,張紹安,李 真,賀喜順,遠(yuǎn)東濤,王松茂

目的 探討3D打印技術(shù)在復(fù)雜髖臼骨折治療中的應(yīng)用價(jià)值。方法 回顧性分析46例行手術(shù)治療的復(fù)雜髖臼骨折患者資料,按是否采用3D打印技術(shù)分為3D組(18例)和常規(guī)組(28例)。分別記錄兩組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及輸血量。結(jié)果 46例均獲得隨訪,時(shí)間12～24個(gè)月。手術(shù)時(shí)間:3D組為(3.5±0.5)h,常規(guī)組為(4.5±0.9)h;術(shù)中出血量:3D組為(1 000.5±253.3)ml,常規(guī)組為(1 450.2±231.4)ml;圍手術(shù)期輸血量:3D組為(6.9±4.8)U,常規(guī)組為(10.3±2.4)U;3D組3項(xiàng)指標(biāo)均少于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組患者均無醫(yī)源性血管損傷、骨不愈合、內(nèi)固定失效等并發(fā)癥。結(jié)論 3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜髖臼骨折可在術(shù)前進(jìn)行充分計(jì)劃,使術(shù)中操作更加準(zhǔn)確有效,并縮短手術(shù)時(shí)間。

髖臼骨折; 骨折固定術(shù),內(nèi); 3D打印技術(shù)

髖臼位置的特殊性以及解剖關(guān)系的復(fù)雜性大大增加了髖臼骨折治療的難度。用于髖臼骨折內(nèi)固定的髖臼前柱、后柱鋼板有固定風(fēng)險(xiǎn),螺釘一旦穿入關(guān)節(jié),將造成盆腔內(nèi)血管或神經(jīng)損傷,且會(huì)引起嚴(yán)重的并發(fā)癥。臨床上采用髂腹股溝入路、Stoppa入路等前方入路固定髖臼骨折時(shí),由于無法看到對側(cè)的關(guān)節(jié)面,螺釘一旦發(fā)生方向偏離或位置錯(cuò)誤,將會(huì)導(dǎo)致螺釘誤入髖關(guān)節(jié),造成軟骨溶解或骨關(guān)節(jié)炎等嚴(yán)重的并發(fā)癥;若術(shù)中未被發(fā)現(xiàn),術(shù)后因影響髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。髖臼骨折解剖復(fù)位與非解剖復(fù)位情況下臨床療效按 Postel-d′Aubigné 評分其優(yōu)良率相差30%[1],可見髖臼骨折對于復(fù)位的要求很高。近年來,3D打印技術(shù)為實(shí)現(xiàn)骨折患者的個(gè)性化治療提供了依據(jù)[2]。通過3D打印技術(shù)進(jìn)行精細(xì)的術(shù)前設(shè)計(jì),可縮短手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血量。筆者回顧性分析2014年2月～2015年12月在我院行切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)治療的46例復(fù)雜髖臼骨折患者資料,比較術(shù)前使用3D打印技術(shù)和未使用3D打印技術(shù)對復(fù)雜髖臼骨折術(shù)中操作及術(shù)后治療效果的影響,報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料 本組46例,男36例,女10例,年齡27～56歲。骨折按Judet-Letoumel分型:后柱伴后壁骨折6例,橫行伴后壁骨折13例,前方伴后半橫行骨折5例,雙柱骨折22例。10例伴有不同程度的髖臼邊緣或關(guān)節(jié)面壓縮骨折。致傷原因:交通傷33例,高處墜落傷8例,重物砸傷5例。合并傷:四肢骨折21例,胸腹部損傷2例,顱腦損傷12例。按術(shù)前是否采用3D打印技術(shù)分為兩組:① 3D組:采用3D打印技術(shù),18例,男14例,女4例,年齡31～54歲。② 常規(guī)組:未采用3D打印技術(shù),28例,男22例,女6例,年齡27～56歲。兩組患者術(shù)前一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。傷后至手術(shù)時(shí)間為6～12 d。

1.2 術(shù)前處理 9例伴髖關(guān)節(jié)后脫位者入院后立即行髖臼脫位手法復(fù)位。患者入院后均給予患肢股骨髁上牽引,重量為6～8 kg;均行骨盆正位、閉孔斜位、髂骨斜位X線及CT平掃和三維重建檢查。待患者病情穩(wěn)定后給予手術(shù)治療。備血400～800 ml;術(shù)前0.5～2 h應(yīng)用抗生素預(yù)防感染。

1.3 手術(shù)設(shè)計(jì) 常規(guī)組依據(jù)影像學(xué)檢查結(jié)果進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì),根據(jù)患者的具體損傷情況選擇不同的手術(shù)入路、復(fù)位順序、內(nèi)固定方法等。3D組根據(jù)影像學(xué)檢查結(jié)果對患者骨折部位進(jìn)行3D打印:患者進(jìn)行CT三維掃描,導(dǎo)入數(shù)據(jù)進(jìn)行三維計(jì)算,獲得骨折區(qū)域的三維圖像并打印出模型。在3D打印的髖臼骨折模型上觀察骨折形態(tài),確定手術(shù)方案,進(jìn)行模擬手術(shù)(即進(jìn)行髖臼骨折復(fù)位,盡量恢復(fù)髖臼解剖形態(tài),確定內(nèi)固定方式,預(yù)置鋼板、預(yù)估螺釘方向及角度)。

1.4 手術(shù)入路 氣管插管全身麻醉。根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)的手術(shù)入路選取體位,患者可平臥位或側(cè)臥漂浮體位。后柱伴后壁、橫行伴后壁骨折選用K-L入路,前方伴后半橫行骨折選用髂腹股溝入路,雙柱骨折選用前后聯(lián)合入路。

1.5 術(shù)后處理 常規(guī)應(yīng)用抗生素28 h。36～72 h拔除引流管后立即攝骨盆正位、閉孔斜位、髂骨斜位X線片復(fù)查。術(shù)后3 d即行股四頭肌等長收縮鍛煉,4～6周行髖關(guān)節(jié)屈伸功能鍛煉,6～8周增加髖關(guān)節(jié)內(nèi)收、外展功能鍛煉,8～12周部分負(fù)重(<15 kg),術(shù)后3個(gè)月逐漸下地行走。

2 結(jié)果

術(shù)中出血量、輸血量、手術(shù)時(shí)間3D組均少于常規(guī)組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )。見表1。 患者均獲得隨訪,時(shí)間12～24個(gè)月。兩組均無醫(yī)源性血管損傷、骨不愈合、內(nèi)固定失效等并發(fā)癥。

表1 兩組手術(shù)指標(biāo)比較±s)

3D組典型病例見圖1。

3 討論

3.1 傳統(tǒng)方法的局限性 X線、CT檢查為觀察骨折形態(tài)學(xué)的傳統(tǒng)方法,雖然便于醫(yī)師仔細(xì)觀察骨折情況并分類,但難以真正做到全面、細(xì)致地了解骨折形態(tài),對于復(fù)雜的髖臼骨折更是如此。盡管CT三維重建可以清晰地觀察骨折的形態(tài)學(xué)改變,但依舊是二維平面的圖片,醫(yī)生對骨折情況缺少三維立體感觀,難以在術(shù)前做詳盡的手術(shù)計(jì)劃。髖臼骨折的不確定性決定了骨折內(nèi)固定需要個(gè)性化的特點(diǎn),傳統(tǒng)手術(shù)無法做到精確的術(shù)前設(shè)計(jì),更多依賴術(shù)者的經(jīng)驗(yàn),因此無法做到設(shè)計(jì)思路及過程準(zhǔn)確、共享。

圖1 患者,男,53歲,高處墜落致全身多發(fā)傷,失血性休克,右側(cè)髖臼粉碎性骨折 A、B.術(shù)前CT,顯示髖臼形態(tài)喪失;C～E.術(shù)前制作3D打印骨折模型,觀察骨折形態(tài)及模擬手術(shù),顯示骨折Judet-Letoumel分型為雙柱骨折,骨折粉碎性;F～H.根據(jù)3D打印模型及模擬手術(shù)方案行前、后路聯(lián)合入路,術(shù)后X線片顯示骨折復(fù)位良好,內(nèi)固定物位置佳

3.2 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢 3D打印技術(shù)是一種基于三維數(shù)字模型,使用粉末狀或者液體的金屬等可以粘合的材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造患者的受傷部位,形成實(shí)體模型。本組通過3D打印實(shí)體模型可立體顯示骨折塊的大小、走形方向、移位程度,可以明確髖臼邊緣或關(guān)節(jié)面壓縮情況,通過觀察壓縮的面積及程度可擬定術(shù)中使用骨刀型號(hào)及需要撬撥的深度。我們在臨床中發(fā)現(xiàn),撬撥過深容易造成新的骨折,撬撥過淺又不能完整復(fù)位。本研究中有10例伴有不同程度的髖臼邊緣或關(guān)節(jié)面壓縮骨折通過術(shù)前CT平掃及三維重建檢查確診2例,通過3D打印模型確診7例。術(shù)前根據(jù)3D打印模型,反復(fù)操作進(jìn)行置釘及預(yù)彎、修剪鋼板,精確模擬螺釘、鋼板的長度及角度置入,選取最優(yōu)術(shù)前設(shè)計(jì)方案,術(shù)中可減少甚至避免內(nèi)固定的調(diào)整,既縮短了手術(shù)時(shí)間,又提高了內(nèi)固定效果,同時(shí)還可減少術(shù)中透視次數(shù)。李健宏 等[3]通過3D打印技術(shù)反復(fù)模擬手術(shù)過程,減少了手術(shù)失誤,實(shí)現(xiàn)了個(gè)體化精確的手術(shù)設(shè)計(jì),避免了以往一次定型的手術(shù)弊端。此外,在臨床中我們還發(fā)現(xiàn),結(jié)合個(gè)性化3D打印模型可以更直觀、清晰地向患者闡述損傷情況、手術(shù)細(xì)節(jié)及可能出現(xiàn)的并發(fā)癥,使患者更好地了解手術(shù)方案及風(fēng)險(xiǎn),有利于醫(yī)患溝通。3D打印技術(shù)作為骨科一種輔助手段,有利于各種髖臼骨折的診斷及治療,尤其對于復(fù)雜、伴有關(guān)節(jié)面壓縮的髖臼后壁骨折。

3.3 本研究的不足之處 ① 為回顧性資料分析;② 由于我科數(shù)字骨科實(shí)驗(yàn)室建立不久,3D打印技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用,存在設(shè)備、材料貴,打印耗時(shí)長,精度低等問題;③ 研究的樣本量偏少,部分患者隨訪時(shí)間偏短,對骨折復(fù)位質(zhì)量、遠(yuǎn)期并發(fā)癥等的分析可能存在偏倚。

[1] 游景揚(yáng),王 鋼,鄭 勇,等. 復(fù)雜髖臼骨折手術(shù)療效的影響因素分析[J]. 中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志,2012,27(10):873-875.

[2] Guy P,AI-Otaibi M,Harvey E J,et al．The“safe zone” for extra-articular screw placement during intra-pelvic acetabular surgery[J]．Orthop Trauma,2010,24(5):279-283．

[3] 李健宏,鐘 磊,吳丹凱,等.3D打印應(yīng)用于兒童髖內(nèi)翻矯形術(shù)后接骨板折斷[J].臨床骨科雜志,2016,19(6):708.

(接收日期:2017-04-23)

The application of 3D printing technique in the treatment of complex acetabulum fractures

LIZhi-hao,ZHANGShao-an,LIZhen,HEXi-shun,YUANDong-tao,WANGSong-mao

(SectionⅢ,DeptofOrthopaedics,theSecondAffiliatedHospitalofLuoheMedicalCollege,Luohe,Henan462300,China)

Objective To investigate the application value of 3D printing technique in the treatment of complex acetabulum fractures. Methods The 46 patients with complex acetabulum fractures after surgical treatment were analyzed in a retrospective way. The patients were divided into two groups: those cases who

3D printing technique (3D group,18 cases) and those cases who received conventional surgery (conventional group,28 cases).The operation time, bleeding volume during operation and the blood input volume during perioperative period were separately recorded. Results All 46 patients were followed up for 12～24 months.The operation time: the 3D group was (3.5±0.5) h, and conventional group (4.5±0.9) h; the intraoperative bleeding volume was respectively (1 000.5±253.3) ml and (1 450.2±231.4) ml in the 3D group and conventional group; the perioperative blood input volume of 3D group was (6.9±4.8) U and the conventional group was(10.3±2.4) U. These 3 indexes were less than conventional group, and the difference had statistical significance (P<0.05). No patient in both groups had complications like non-iatrogenic vascular damage, nonunion or failed internal fixation. Conclusions The application of 3D printing technique can guarantee a good preoperative preparation, a more accurate and effective operation, and shorten operation time.

acetabulum fractures;fracture fixation,internal;3D printing technique

10.3969/j.issn.1008-0287.2017.03.026

漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校第二附屬醫(yī)院骨三科,河南 漯河 462300

李智浩,男,主治醫(yī)師,主要從事創(chuàng)傷骨科研究,E-mail:416602003@qq.com

R 683.3；R 687.32

A

1008-0287(2017)03-0335-03