3D打印技術(shù)在股骨粗隆間骨折手術(shù)中的應(yīng)用

梁周　黃政　楊德炎　何忠　陸蘭蘭　羅善超　呂廣桂

摘要：目的 ?探討3D 打印技術(shù)在手術(shù)治療股骨粗隆間骨折中的臨床價(jià)值。方法 ?回顧性分析2017年 2月～2019 年 2月于我院就診的股骨粗隆間骨折患者58例，隨機(jī)分為傳統(tǒng)組和3D組，各29例。兩組均實(shí)施切開(kāi)復(fù)位鎖定鋼板內(nèi)固定術(shù)，傳統(tǒng)組采用傳統(tǒng)影像學(xué)資料輔助完成手術(shù)，3D組應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助完成手術(shù)。比較兩組術(shù)中透視次數(shù)、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及患者術(shù)后Harris評(píng)分。結(jié)果 ?所有患者均順利完成手術(shù)，3D組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中出血量均少于傳統(tǒng)組，差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著（P<0.01）;兩組Harris評(píng)分比較，差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義不顯著（P>0.01）。結(jié)論 ?3D 打印技術(shù)有利于優(yōu)化手術(shù)過(guò)程，能有效縮短手術(shù)時(shí)間、減少透視次數(shù)、減少出血量，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，臨床效果滿(mǎn)意。

關(guān)鍵詞：股骨粗隆間骨折;內(nèi)固定術(shù);3D打印

中圖分類(lèi)號(hào)：R687.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.19.020

文章編號(hào)：1006-1959（2019）19-0068-03

Application of 3D Printing Technology in the Operation of Intertrochanteric Fracture

LIANG Zhou1，HUANG Zheng1，YANG De-yan1，HE Zhong1，LU Lan-lan2，LUO Shan-chao1，LYU Guang-gui1

（1.Department of Orthopaedics，Subject One，Yulin City Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Orthopedic Hospital，Yulin 537000，Guangxi，China;

2.Yulin Health School，Yulin 537000，Guangxi，China）

Abstract：Objective ?To investigate the clinical value of 3D printing technique in the surgical treatment of intertrochanteric fractures.Methods ?A retrospective analysis of 58 patients with femoral intertrochanteric fractures who were treated in our hospital from February 2017 to February 2019 was randomly divided into the traditional group and the 3D group， 29 cases in each group. Both groups were treated with open reduction and locking plate fixation. The traditional group used traditional imaging data to assist the operation. The 3D group used 3D printing technology to assist the operation. The number of intraoperative fluoroscopy， operative time， intraoperative blood loss and Harris score were compared between the two groups.Results ?All patients underwent successful operation. The operation time， intraoperative fluoroscopy and intraoperative blood loss were lower in the 3D group than in the traditional group，the difference was statistically significant （P<0.01）.There was no significant difference in Harris score between the two groups （P>0.01）.Conclusion ?3D printing technology is beneficial to optimize the surgical procedure， which can effectively shorten the operation time， reduce the number of fluoroscopy， reduce the amount of bleeding， reduce the risk of surgery， and satisfy the clinical results.

Key words：Intertrochanteric fracture;Internal fixation;3D printing

股骨粗隆間骨折（tertrochanteric fracture of femur）是臨床中常見(jiàn)骨折之一，股骨粗隆間骨折的常用治療方法有關(guān)節(jié)置換、復(fù)位內(nèi)固定（髓內(nèi)固定、鋼板外固定等）。近年來(lái)隨著科技發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，特別是3D打印技術(shù)的應(yīng)用，使得手術(shù)過(guò)程更加精確、個(gè)體化，為更好的治療股骨粗隆間骨折提供了方向?；诖?，本文主要探討3D打印技術(shù)在切開(kāi)復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)治療股骨粗隆間骨折中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)告如下。

1資料與方法

1.1一般資料 ?選取玉林市中西醫(yī)結(jié)合骨科醫(yī)院2017年 2月～2019 年 2月應(yīng)用切開(kāi)復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)治療的股骨粗隆間骨折患者58例，骨折類(lèi)型均為Jensen-Evans分型Ⅴ型，根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法分為3D組及傳統(tǒng)組，各29例。3D組中男19例，女10例，年齡51～70歲，平均年齡（60.02±5.02）歲，受傷部位：左側(cè)14例，右側(cè)15例。傳統(tǒng)組中男17例，女12例，年齡51～70歲，平均年齡（60.28±5.67）歲，受傷部位：左側(cè)17例，右側(cè)12例。兩組性別、年齡及受傷部位比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2納入、排除和剔除標(biāo)準(zhǔn) ?納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)X線(xiàn)片、CT檢查診斷為股骨粗隆間骨折;②年齡在50～70歲（包括50歲、70歲）;③均為單側(cè)股骨粗隆間骨折;④患者身體情況能耐受手術(shù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①病理性骨折;②多發(fā)性創(chuàng)傷;③開(kāi)放性骨折;④?chē)?yán)重糖尿病、高血壓、高血脂等基礎(chǔ)疾病影響研究結(jié)果的;⑤孕婦;⑥明確凝血功能異常者。剔除標(biāo)準(zhǔn)： ①在圍手術(shù)期病情變化，內(nèi)科疾病加重者;②要求改變治療方案，行其他術(shù)式者（如髓內(nèi)釘固定、關(guān)節(jié)置換）;③研究過(guò)程中要求退出者。

1.3術(shù)前準(zhǔn)備 ?患者入院后進(jìn)行全面評(píng)估后，所有患肢實(shí)施小夾板外固定加骨牽引維持骨折位置，指導(dǎo)患者練習(xí)床上大小便，防止褥瘡，泌尿系感染及墜積性肺炎形成。術(shù)前常規(guī)行血常規(guī)、肝腎功能、電解質(zhì)、凝血四項(xiàng)、心電圖及下肢靜脈多普勒等常規(guī)檢查。年齡≥55歲者行心臟、肺功能檢查，年齡≥75歲者在上述檢查基礎(chǔ)上行心臟多普勒，必要時(shí)顱腦CT平掃檢查。一般情況下，患者將在入院后7 d內(nèi)接受手術(shù)治療，術(shù)前30 min靜滴抗生素，以保證術(shù)中有效的抗菌藥物濃度。

3D組及傳統(tǒng)組術(shù)前均使用三維CT進(jìn)行患側(cè)髖關(guān)節(jié)掃描。3D組通過(guò)電腦的鏡面成像技術(shù)同時(shí)對(duì)健側(cè)髖關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描處理，以DICOM格式保存，導(dǎo)入至Mimics 17.0軟件中，逆向處理，電腦軟件模擬骨折復(fù)位過(guò)程，重建骨折模型，制作出雙側(cè)髖關(guān)節(jié)的等比例實(shí)體模型（圖1）。首先了解股骨粗隆間骨折的骨折線(xiàn)的移位方向、骨折塊位置及相互關(guān)系、在手術(shù)室內(nèi)模擬骨折復(fù)位（圖2），選擇合適型號(hào)的近端解剖型鎖定鋼板，并使用電鉆逐一鉆孔測(cè)深，選擇合適數(shù)目及長(zhǎng)度的螺釘，提前消毒術(shù)中備用。

1.4手術(shù)方法 ?硬膜外麻醉滿(mǎn)意后，取仰臥位，患側(cè)髖部墊高20°，以患側(cè)股骨粗隆部為中心，至近端向遠(yuǎn)端作一個(gè)長(zhǎng)約10 cm的切口，逐層切開(kāi)皮膚，皮下組織、脂肪層、闊筋膜，在股外側(cè)肌止點(diǎn)處銳性剝離股外側(cè)肌肉，暴露股骨大粗隆前側(cè)、后緣及股骨近端，充分暴露骨折端，對(duì)患者的骨折部位進(jìn)行外展?fàn)恳龔?fù)位，傳統(tǒng)組在術(shù)中根據(jù)具體骨折情況，逐一選擇合適長(zhǎng)度的股骨近端解剖型鎖定鋼板，根據(jù)具體釘?shù)朗褂脺y(cè)深器選擇合適長(zhǎng)度的固定螺釘。3D組取出術(shù)前選擇的鋼板及螺釘，根據(jù)術(shù)前模擬手術(shù)過(guò)程，術(shù)中拍片位置滿(mǎn)意后，在具體解剖位置放置鋼板，逐一鉆孔，擰入螺釘（圖3）。

1.5術(shù)后處理 ?術(shù)后24 h常規(guī)應(yīng)用抗生素，引流量少于50 ml后拔除引流管，術(shù)后第2天進(jìn)行踝部訓(xùn)練，預(yù)防下肢深靜脈血栓形成，2～3 d進(jìn)行股四頭肌，雙下肢肌肉等張等長(zhǎng)收縮功能鍛煉，術(shù)后7 d使用CPM機(jī)進(jìn)行膝關(guān)節(jié)被動(dòng)功能鍛煉，傷口愈合后拆線(xiàn);術(shù)后每個(gè)月復(fù)查 X 線(xiàn)片，第2、3月復(fù)查X線(xiàn)視骨折愈合情況決定負(fù)重行走時(shí)間。

1.6觀察指標(biāo) ?比較兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及術(shù)中 C 臂 X 線(xiàn)透視次數(shù)，采用髖關(guān)節(jié)功能（Harris）評(píng)分評(píng)估患者髖關(guān)節(jié)功能，滿(mǎn)分100分，評(píng)分越高表示髖關(guān)節(jié)功能越好。

1.7統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 ?本研究均使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，計(jì)量資料采用（x±s）表示，組間比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用（%）表示，組間比較行？字2檢驗(yàn)。以P<0.01表示差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著。

2結(jié)果

所有患者均順利完成手術(shù)，3D組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中出血量均少于傳統(tǒng)組，差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著（P<0.01）;兩組Harris評(píng)分比較，差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義不顯著（P>0.01），見(jiàn)表1。

3討論

股骨粗隆間骨折為老年人常見(jiàn)骨折，發(fā)病率較高，通常由低能量損傷所致（如跌倒），約占髖部骨折50%，老年人骨質(zhì)疏松為主要原因。股骨粗隆間骨折臨床分型較多，較常用的為1975年Jensen 提出的改良Evan分型，即Jensen-Evans分型。該分型將股骨粗隆間骨折分Ⅰ～Ⅴ型[2]。Ⅰ型與Ⅱ型骨折為穩(wěn)定性骨折，Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型為不穩(wěn)定性骨折，以Ⅴ型骨折的穩(wěn)定性最差。股骨粗隆間骨折治療包括保守治療及手術(shù)治療。股骨粗隆間骨折主要問(wèn)題在于骨折后患者長(zhǎng)期臥床制動(dòng)，易出現(xiàn)肺部感染、尿路感染、壓瘡等并發(fā)癥，老年患者若是選擇保守治療，治療風(fēng)險(xiǎn)不比手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)低，因此對(duì)于老年人股骨粗隆間骨折，如果身體條件允許，在治療上目前仍積極主張手術(shù)治療。主要的手術(shù)方式包括髓外固定（如鋼板外固定、動(dòng)力髖螺釘）、髓內(nèi)固定（如PFNA）以及人工股骨頭置換。對(duì)于穩(wěn)定型的股骨粗隆間骨折，如Jensen-Evans Ⅱ型，手術(shù)不難操作，但對(duì)于粉碎性骨折（如Jensen-Evans Ⅲ～Ⅴ型），術(shù)前則需要進(jìn)行完整、詳細(xì)的規(guī)劃。

以往的術(shù)前規(guī)劃只能通過(guò)X 線(xiàn)片、CT 和 MRI 等常規(guī)影像學(xué)資料，有一定的局限性。隨著CT三維重建技術(shù)的出現(xiàn)，術(shù)者對(duì)骨折類(lèi)型可達(dá)到更深刻的了解，但這些仍為平面圖像，依舊存在平面化、靜態(tài)化、提供信息量有限等缺點(diǎn)[3]。為了保障手術(shù)安全準(zhǔn)確，術(shù)中需要重復(fù)多次透視，這就導(dǎo)致了手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)、出血量增加。3D 打印技術(shù)的出現(xiàn)，可解決此類(lèi)問(wèn)題，3D打印技術(shù)基于三維數(shù)字模型，將數(shù)字化、智能化制造及材料科學(xué)相結(jié)合，與傳統(tǒng)的材料加工方法存在顯著區(qū)別[4]。3D 打印技術(shù)是根據(jù)CT掃描得出的數(shù)據(jù)，預(yù)制出與實(shí)體1∶1等比例的模型，通過(guò)分層加工和層層疊加的方式一次性打印成型。可全方位、直觀地觀察骨折的形態(tài)，了解骨折情況。將平面化、靜態(tài)化的圖像真正呈現(xiàn)在術(shù)者眼前，即可看到，又能觸及，從而提高手術(shù)的效率和效果。應(yīng)用3D打印技術(shù)制造出骨折模型，進(jìn)行術(shù)前模擬可以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨折塊模型的計(jì)算機(jī)模擬復(fù)位，在手術(shù)室進(jìn)行骨折復(fù)位內(nèi)固定的操作，術(shù)前選擇合適解剖位置的鋼板，選擇合適數(shù)目及長(zhǎng)度的螺釘，術(shù)中省去選擇鋼板及逐一鉆孔的操作過(guò)程，減少術(shù)中了出血量及對(duì)組織的剝離范圍。通過(guò)骨折模型與鏡像模型的對(duì)比，作出更好的術(shù)前設(shè)計(jì)，對(duì)術(shù)中可能遇到的情況作出預(yù)判，術(shù)前進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備[5]。另外，使用3D模型可同時(shí)將患者骨折情況直觀呈現(xiàn)在患者及家屬面前，術(shù)前將手術(shù)過(guò)程在患者及家屬面前“演習(xí)”一遍，使患者及家屬理解手術(shù)方案及可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)，進(jìn)一步加深醫(yī)患溝通。

本次研究中，所選患者均為Jensen-Evans Ⅴ型骨折，粉碎較嚴(yán)重，術(shù)中復(fù)位更加困難。通過(guò)3D打印技術(shù)可進(jìn)行良好的術(shù)前規(guī)劃，事先做出預(yù)判，術(shù)前手術(shù)演練，內(nèi)固定物的選擇，充分的術(shù)前準(zhǔn)備能減少術(shù)中用于撬撥復(fù)位、調(diào)整內(nèi)固定的時(shí)間，從而減少術(shù)中出血量及透視次數(shù)。本研究結(jié)果顯示，所有患者均順利完成手術(shù)，3D組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中出血量均少于傳統(tǒng)組，差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯著（P<0.01）。說(shuō)明應(yīng)用3D 打印技術(shù)對(duì)股骨粗隆間骨折進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，能有效縮短手術(shù)時(shí)間、減少透視次數(shù)、減少出血量，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，在Jensen-Evans Ⅴ型股骨粗隆間骨折行切開(kāi)復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)前，應(yīng)用 3D 打印技術(shù)根據(jù)CT數(shù)據(jù)制作骨折模型，可以全方位觀察骨折部位，選擇更優(yōu)的手術(shù)方式，對(duì)術(shù)中情況作出預(yù)估，能有效減少手術(shù)時(shí)間、降低術(shù)中出血量、提高手術(shù)效率。

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