數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎對(duì)髖臼骨折患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的影響

黃旭科 李 鵬 林 鋼 孫向華 彭國(guó)瑞

(中山市古鎮(zhèn)人民醫(yī)院，廣東 中山 528421)

髖臼骨折在臨床中一般具有骨折移位大，病情嚴(yán)重的特點(diǎn)，治療方式分為非手術(shù)治療以及手術(shù)治療，非手術(shù)治療會(huì)給患者帶來(lái)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎，從而對(duì)患者的髖關(guān)節(jié)功能造成不利影響，手術(shù)治療則具有較好的效果[1]。髖臼解剖結(jié)構(gòu)并不簡(jiǎn)單，骨折診斷以及復(fù)位固定過(guò)程都比較復(fù)雜，在常規(guī)手術(shù)中，容易出現(xiàn)術(shù)中易出現(xiàn)骨折塊復(fù)位不理想，螺釘置入患者關(guān)節(jié)等問(wèn)題，且除此之外，手術(shù)創(chuàng)口比較大，手術(shù)時(shí)間也比較長(zhǎng)[2]。因此，尋找更加有效的手術(shù)方式是臨床中醫(yī)生關(guān)注的重點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和醫(yī)學(xué)理念的更新，數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D打印技術(shù)越來(lái)越成熟，并逐漸應(yīng)用在醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用中，對(duì)骨折患者使用三維重建軟件，首先虛擬復(fù)位，并制造模型，對(duì)患者進(jìn)行分型，從而制定針對(duì)性完善的治療方案[3]。為了進(jìn)一步探究數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎對(duì)髖臼骨折患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的影響，本文選取了部分合適患者進(jìn)行該方式治療，現(xiàn)報(bào)告如下。

臨床資料

1 一般資料：選取2016年2月-2018年6月我院收治的髖臼骨折患者60例，隨機(jī)分成2組，對(duì)照組30例，男16例，女14例，年齡25-64歲，平均年齡(42.1±5.8)歲；觀察組30例，男18例，女12例，年齡28-61歲，平均年齡(40.5±4.9)歲。致骨折原因：壓砸傷10例，高處墜落傷23例，車(chē)禍傷27例。部位：右側(cè)28例，左側(cè)32例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所有患者均經(jīng)CT 和X 線檢查確診為髖臼骨折，符合相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)；(2)無(wú)心腦肝腎等重要器官功能障礙；(3)不具有無(wú)髖關(guān)節(jié)手術(shù)史；(4)年齡≥18歲；(5)自愿參加本研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)精神病患者；(2)合并重要器官功能障礙；(3)陳舊性髖臼骨折患者；(4)合并血管神經(jīng)損傷患者；(5)年齡 <18 歲。2組患者資料無(wú)可比性差異(P>0.05)，均自愿參加本研究，并簽署知情同意書(shū)。我院倫理委員已進(jìn)行批準(zhǔn)。

2 方法：對(duì)照組使用常規(guī)手術(shù)方式治療。患者進(jìn)行全麻，對(duì)患者實(shí)行髂腹股溝入路，然后進(jìn)行復(fù)位固定，其它通過(guò)前后聯(lián)合入路，前路后路分別由髂腹股溝以及K-L 入路。保持側(cè)臥漂浮體位，對(duì)髖臼骨折按照上述順序進(jìn)行復(fù)位固定。做好記錄與監(jiān)測(cè)[4]。觀察組使用數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎方式治療。對(duì)患者進(jìn)行螺旋掃描，使用螺旋 CT 機(jī)(GE Lightspeed Ultra 18)，整個(gè)過(guò)程中保持電流180-200 mA，球管電壓 120kV，掃描時(shí)間3秒，準(zhǔn)直13-5mm，螺距 1． 5:1，層距 2mm，層厚3mm。在 VQ工作站實(shí)行回顧性重建，重建間隔1.25mm，使用 VoxelQ 軟件包 (Version4.1，Picker)，對(duì)二維圖像進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，使用容積重建技術(shù)(VR)，多平面重建(multiple plane reformation，MPR)、最大密度投影(maxium intensity projection，MIP)、表面遮蓋成像 (shaded surface display，SSD)技術(shù)，利用多方位觀察患者骨折的實(shí)際情況。MPR 冠狀面以及矢狀面圖像對(duì)病變和病變組織進(jìn)行多方向顯示。VR 調(diào)節(jié)不同闕值，降低軟組織、脂肪、氣體透明度，來(lái)得到圖像[5]。SSD選擇不同闕值(threshold) 最低為200HU。旋轉(zhuǎn)SSD圖像，按照實(shí)際情況選擇角度切割。把CT掃描斷層的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，保持Dicom 格式。使用Mimies 軟件對(duì)骨盆三維圖像進(jìn)行重建，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可督學(xué)數(shù)據(jù)(STL)，把這種數(shù)據(jù)輸入快速成型機(jī)。在進(jìn)行手術(shù)之前，制造與實(shí)際 1:1 大小復(fù)位模型。按照模型對(duì)髖臼骨折類(lèi)型做出準(zhǔn)確判斷。使用和鋼板 1:1 比例以及多平面三維測(cè)量，在模型上面進(jìn)行畫(huà)線，明確釘孔位置和鋼板位置，并進(jìn)行虛擬釘?shù)滥M，對(duì)虛擬螺釘方向進(jìn)行調(diào)整。制定個(gè)體化治療方式，選擇手術(shù)入路切口，遵循骨折AO治療原則[6]。

3 觀察指標(biāo)：(1)觀察記錄2組患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況以及復(fù)位效果，使用自制評(píng)分表進(jìn)行評(píng)價(jià)，滿(mǎn)分為100分，90分以上為優(yōu)，60-89分為良，59分以下為差，并進(jìn)行對(duì)比[7]。(2)記錄2組患者的臨床指標(biāo)，包括術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)后引流量、手術(shù)時(shí)間，并進(jìn)行對(duì)比[8]。(3)在手術(shù)進(jìn)行1年后，使用36條目健康量表(SF-36)對(duì)2組患者的生活質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，包含認(rèn)知功能、角色功能、軀體功能、社會(huì)功能幾個(gè)方面。滿(mǎn)分為100分，分?jǐn)?shù)越高，代表患者生活質(zhì)量越好[9]。

5 結(jié)果

5.1 2組髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)以及復(fù)位效果對(duì)比：觀察組髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)以及復(fù)位效果優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 2組髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)以及復(fù)位效果對(duì)比(n，%)

5.2 2組臨床指標(biāo)對(duì)比：觀察組臨床指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 2組術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)后引流量、手術(shù)時(shí)間對(duì)比

5.3 2組生活質(zhì)量對(duì)比：觀察組生活質(zhì)量?jī)?yōu)于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 2組生活質(zhì)量對(duì)比(分，

討 論

髖臼骨折不僅對(duì)患者的身體健康以及生活質(zhì)量造成了較大威脅，還給家庭的社會(huì)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)心理雙重壓力。在目前的臨床應(yīng)用中，髖臼骨折的主要治療方式為手術(shù)治療，在上個(gè)世紀(jì)60年代，第1次使用了手術(shù)治療髖臼骨折，從此得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[10]。髖臼是關(guān)鍵的負(fù)重關(guān)節(jié)之一，其附近血管神經(jīng)分布密集，解剖形態(tài)復(fù)雜且位置比較深，造成判斷患者類(lèi)型和實(shí)行復(fù)位存在不少障礙。所以，正確判斷骨折類(lèi)型，制定相應(yīng)手術(shù)方案，在髖臼骨折的治療過(guò)程發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化設(shè)計(jì)逐漸出現(xiàn)在人們的視野中，并逐漸應(yīng)用在了醫(yī)學(xué)手術(shù)中。利用這種技術(shù)，可以建造解剖結(jié)構(gòu)模型，修飾患者影像資料，改善手術(shù)方案設(shè)計(jì)，從而使方案更具備個(gè)體化以及準(zhǔn)確的特點(diǎn)[11]。上個(gè)世紀(jì)末期，出現(xiàn)了3D打印機(jī)，從最初應(yīng)用在教育、軍事、交通等方面擴(kuò)大到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，主要用于規(guī)劃方案、定制假體、輔助手術(shù)等方面。因?yàn)轶y臼股骨頭以及前后柱影像會(huì)發(fā)生重疊，常規(guī)X 線片造成漏診及誤診的可能性比較大[12]。在數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D打印技術(shù)的應(yīng)用中，使用螺旋 CT 和工作站，進(jìn)行三維重建，能夠顯示準(zhǔn)確性較高的三維圖像，從而提高診斷準(zhǔn)確率，制定合理的手術(shù)方案。在常規(guī)手術(shù)中，存在對(duì)患者身體傷害大、手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)、并發(fā)癥多等局限性。數(shù)字化設(shè)計(jì)聯(lián)合3D打印技術(shù)，可以為手術(shù)提供更加準(zhǔn)確客觀的參考依據(jù)，幫助醫(yī)生充分了解患者的骨折實(shí)際情況，避免了常規(guī)影像學(xué)不全面地局限性[13]。與此同時(shí)，在3D 打印模型上面，醫(yī)生可以進(jìn)行模擬操作，對(duì)手術(shù)流程以及骨折復(fù)位步驟進(jìn)行熟悉，從而優(yōu)化手術(shù)臨床指標(biāo)，提高臨床效果。在本文的研究當(dāng)中，對(duì)照組使用常規(guī)手術(shù)方式治療，觀察組使用數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎方式治療。對(duì)于觀察組，使用3D 打印骨折模型對(duì)手術(shù)復(fù)位進(jìn)行模擬，掌握骨折塊復(fù)位移動(dòng)距離、角度、次序、方式等，同時(shí)選擇適當(dāng)鋼板，折彎重建，掌握好螺釘長(zhǎng)度方向，防止螺釘放置入關(guān)節(jié)。從研究結(jié)果可以看出，觀察組臨床指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05),進(jìn)一步證明了使用數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎方式治療，可以有效降低術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)后引流量，縮短手術(shù)時(shí)間。數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)通過(guò)制造模型，醫(yī)生能夠向患者及其家屬直觀的講解方案、骨折類(lèi)型以及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)和諧的醫(yī)患關(guān)系。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D打印技術(shù)，一方面醫(yī)生可以全面掌握骨折復(fù)位前以及復(fù)位后的狀況，另一方面可以使用局部復(fù)位骨折模型，準(zhǔn)確預(yù)彎鋼板[14]。在臨床常規(guī)手術(shù)中，折彎鋼板一般在手術(shù)過(guò)程中在鋁板的幫助下，與骨面進(jìn)行貼合，折彎出雛形，依據(jù)這個(gè)折彎模型來(lái)進(jìn)行鋼板折彎，這種操作方式不但折彎精確度不高，而且會(huì)使用較多的時(shí)間。使用數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D打印技術(shù)，來(lái)進(jìn)行術(shù)前重建鋼板預(yù)彎，一方面獲得了較高的準(zhǔn)確度，位置確定唯一，另一方面在術(shù)前完成，節(jié)約大量手術(shù)時(shí)間，加強(qiáng)內(nèi)固定效果[15]。從本文研究結(jié)果可以看出，觀察組髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)以及復(fù)位效果優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)；觀察組生活質(zhì)量?jī)?yōu)于對(duì)照組(P<0.05)。進(jìn)一步證明了使用數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎方式治療，可以有效促進(jìn)患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，對(duì)提高患者的生活質(zhì)量具有重要意義。數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎方式治療，是一種較為理想的治療髖臼骨折的方式。和常規(guī)手術(shù)相比，具有各方面的優(yōu)勢(shì)。其可以提升骨科手術(shù)治療效果，減少患者治療費(fèi)用，促進(jìn)醫(yī)生患者之間的溝通，在一定程度上改變了常規(guī)完全依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和想象來(lái)制定手術(shù)方案的方法，加強(qiáng)了醫(yī)護(hù)人員之間的協(xié)作程度。與此同時(shí)，對(duì)醫(yī)生也提出了更高的要求，醫(yī)生必須充分掌握相關(guān)操作軟件，把握局部解剖結(jié)構(gòu)，必須加強(qiáng)對(duì)該種方式研究的重視程度，醫(yī)護(hù)人員要多進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平以及能力，并通過(guò)臨床實(shí)踐不斷豐富經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)聯(lián)合術(shù)前重建鋼板預(yù)彎更加合理，在最大程度上減少術(shù)后并發(fā)癥的同時(shí)，獲得更有效的臨床效果。提高患者及其家屬滿(mǎn)意度，維護(hù)良好的醫(yī)患關(guān)系。數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D打印技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)這種方式也存在一定不足，比如3D 打印技術(shù)應(yīng)用并未廣泛、打印成本較高、模型打印時(shí)間長(zhǎng)等，尚未實(shí)現(xiàn)科學(xué)統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，相關(guān)臨床報(bào)道也不豐富，因此該方法當(dāng)前還位于初期階段，在對(duì)髖臼骨折患者進(jìn)行治療過(guò)程中，使用數(shù)字化設(shè)計(jì)以及3D 打印技術(shù)還需要通過(guò)更多的實(shí)踐研究來(lái)證實(shí)完善，在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新，使其更好的為患者服務(wù)。

綜上所述，在對(duì)髖臼骨折患者進(jìn)行治療的過(guò)程中，使用數(shù)字化設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)，加以術(shù)前重建鋼板預(yù)彎，效果較好，可以有效恢復(fù)患者髖關(guān)節(jié)功能，減少術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)以及術(shù)后引流量，縮短手術(shù)時(shí)間，提高患者的生活質(zhì)量，值得在臨床上廣泛推廣與應(yīng)用。