3D打印導(dǎo)板在經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘治療老年骨盆脆性骨折中的應(yīng)用效果*

胡芯源 楊德猛 陳媛 楊暉 姜一帆 王成庚

老年骨盆脆性骨折（FFP）又被稱為骨質(zhì)疏松性骨折，多發(fā)生在高齡患者中，患者因骨密度及骨質(zhì)量下降，引起骨強(qiáng)度降低，在輕微外傷或日?；顒?dòng)中均可發(fā)生，骨折后活動(dòng)受限及疼痛均可引發(fā)嚴(yán)重的并發(fā)癥，甚至喪失自我獨(dú)立性[1-2]。芬蘭一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，F(xiàn)FP 發(fā)生率在逐年上升，直至2030 年，F(xiàn)FP 患者數(shù)量將上升至2014 年患者數(shù)量的2.4 倍[3]。有資料顯示，F(xiàn)FP 發(fā)病率目前已上升為老年脆性骨折的第五大類[4]。近年來，隨著對(duì)功能不全性骨折的研究，學(xué)者對(duì)該疾病已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，而FFP 作為老年創(chuàng)傷的一項(xiàng)重要部分，一直未得到重視，加之FFP 患者常合并其他疾病等，臨床多采取保守治療，但效果均不理想[5-6]。隨著微創(chuàng)技術(shù)的推廣及應(yīng)用，骨盆骨折的微創(chuàng)治療在臨床逐漸受到重視，然而該種治療方式學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)，對(duì)術(shù)者要求較高，同時(shí)放射性暴露時(shí)間長(zhǎng)，且容易出現(xiàn)螺釘位置錯(cuò)誤進(jìn)而誤傷神經(jīng)、血管等[7-8]。3D 打印技術(shù)可使醫(yī)務(wù)人員得到真實(shí)的3D 模型，指導(dǎo)手術(shù)進(jìn)行，可減少術(shù)中射線暴露，并縮減手術(shù)時(shí)間?；诖?，本研究回顧性分析51 例老年FFP 患者臨床治療，探討3D 打印導(dǎo)板在經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘治療FFP 的臨床效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性選取2020 年1 月-2021 年7 月在萍鄉(xiāng)市人民醫(yī)院進(jìn)行經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘手術(shù)治療的51 例老年FFP 患者臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合文獻(xiàn)[9]FFP 診斷標(biāo)準(zhǔn)；年齡≥65 歲；經(jīng)保守治療無效后均接受經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘手術(shù)；骨密度測(cè)量T 值≤-2.5 SD；臨床資料完善。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并凝血功能障礙；術(shù)前骨盆X 線片、CT 三維重建顯示單純骨盆前環(huán)無移位骨折；合并惡性腫瘤；精神類疾病、意識(shí)障礙等無法正常溝通；存在其他影響疾病預(yù)后的損傷。依據(jù)是否使用3D 打印導(dǎo)板分為常規(guī)組（n=22）與導(dǎo)板組（n=29）。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)組 實(shí)施常規(guī)經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘治療。術(shù)前進(jìn)行常規(guī)64 排螺旋CT、X 線掃描，拍攝骨盆入口、骨盆出口X 線片，CT（GE 公司）掃描參數(shù)設(shè)置為層距1 mm，層厚5 mm，螺距1.5，將所得圖像數(shù)據(jù)傳送至工作站進(jìn)行處理，選取對(duì)手術(shù)具有參考意義的層面圖像，多維度評(píng)估骨折狀況及周圍組織狀況，設(shè)計(jì)手術(shù)方案。術(shù)前常規(guī)清潔腸道，減少糞便及腸氣對(duì)術(shù)中透視的影響，患者入室后，行全身麻醉，取仰臥位，將C 型臂X 機(jī)放置于患者對(duì)側(cè)，在X 線下確定骶髂關(guān)節(jié)螺釘進(jìn)針點(diǎn)，借助出口位、入口位及側(cè)位圖像三個(gè)位置觀察骨盆，并打入導(dǎo)釘，確認(rèn)位置無誤后置入長(zhǎng)度及直徑合適的螺釘。

1.2.2 導(dǎo)板組 基于常規(guī)組使用3D 打印導(dǎo)板治療。術(shù)前對(duì)患者置入2 枚定位針，隨后進(jìn)行CT 掃描及三維重建，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 21.0 醫(yī)學(xué)三維重建軟件，構(gòu)建皮膚三維模型及骨盆三維模型，于骨盆三維模型中使用合適直徑的圓柱體構(gòu)建虛擬通道置入螺釘，調(diào)節(jié)圓柱體位置使之處于虛擬通道中心，在CT 矢狀位、冠狀位、橫斷位三個(gè)維度評(píng)估虛擬通道中螺釘位置，確認(rèn)其在任一層面都位穿過骨皮質(zhì)，或進(jìn)入關(guān)節(jié)腔。測(cè)量螺釘所需長(zhǎng)度、虛擬通道直徑及透視角度。將帶有虛擬通道的骨盆及皮膚三維模型導(dǎo)入圖像處理軟件，給予皮膚模型，使用“曲線剪切”工作制作虛擬通道螺釘及定位針導(dǎo)板的連接雛形，同時(shí)導(dǎo)入定位針及虛擬通道數(shù)據(jù)，最后通過運(yùn)算得到個(gè)性化導(dǎo)板，將導(dǎo)板數(shù)據(jù)導(dǎo)入Makerbot Replicator2X，使用醫(yī)用光敏樹脂材料，打印出導(dǎo)板，并于術(shù)前模擬手術(shù)。術(shù)中將導(dǎo)板于定位針內(nèi)連接，沿導(dǎo)板導(dǎo)向置入導(dǎo)針，術(shù)中通過C 臂X 線機(jī)確認(rèn)導(dǎo)針位置，取出導(dǎo)板，沿導(dǎo)針方向擰入螺釘。

1.3 觀察指標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) （1）螺釘置入狀況：術(shù)后第2 日進(jìn)行CT 三維掃描，評(píng)估螺釘置入情況，共分為4 級(jí)，0 級(jí)：螺釘未穿出骨皮質(zhì)；1 級(jí)：螺釘穿出骨皮質(zhì)長(zhǎng)度<2 mm；2 級(jí)：螺釘穿出骨皮質(zhì)長(zhǎng)度為2～4 mm；3 級(jí)：螺釘穿出骨皮質(zhì)長(zhǎng)度>4 mm[10]。（2）臨床指標(biāo)：記錄兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中出血量、手術(shù)切口長(zhǎng)度并進(jìn)行比較。（3）骨折復(fù)位狀況：于出院前使用Matta 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估兩組骨折恢復(fù)狀況，共分為三級(jí)，優(yōu)：得分85～100 分，良：得分70～84 分，中：得分55～69 分，差：得分<55 分[11]。（4）并發(fā)癥：比較兩組感染、深靜脈血栓、肺栓塞、螺釘退出等并發(fā)癥發(fā)生率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 21.0 軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用（）表示，比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較采用χ2檢驗(yàn)；等級(jí)資料采用秩和檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 常規(guī)組男13 例，女9 例；年齡65～80 歲，平均（71.25±3.65）歲；骨折分型Ⅱ型14 例，Ⅲ型8 例；致傷因素：交通事故7 例，跌傷9 例，墜傷6 例；基礎(chǔ)疾?。禾悄虿?0 例，高血壓12 例。導(dǎo)板組男15 例，女14 例；年齡67～83 歲，平均（71.43±3.61）歲；骨折分型Ⅱ型16 例，Ⅲ型13 例；致傷因素：交通事故9 例，跌傷10 例，墜傷10 例；基礎(chǔ)疾病：糖尿病14 例，高血壓15 例。兩組一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組螺釘置入狀況比較 導(dǎo)板組螺釘置入狀況優(yōu)于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=3.593，P<0.001），見表1。

表1 兩組螺釘置入狀況比較[例（%）]

2.3 兩組臨床指標(biāo)比較 導(dǎo)板組手術(shù)時(shí)間、切口長(zhǎng)度均短于常規(guī)組，透視次數(shù)及術(shù)中出血量均少于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表2。

表2 兩組臨床指標(biāo)比較（）

表2 兩組臨床指標(biāo)比較（）

2.4 兩組骨折復(fù)位狀況 導(dǎo)板組骨折復(fù)位狀況優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=2.512，P=0.012），見表3。

表3 兩組骨折復(fù)位狀況比較[例（%）]

2.5 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較 導(dǎo)板組并發(fā)癥發(fā)生率為3.45%，低于常規(guī)組的22.73%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=4.479，P=0.034），見表4。

表4 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較[例（%）]

3 討論

從20 世紀(jì)80 年代末期，3D 打印技術(shù)已被應(yīng)用于工程機(jī)其他領(lǐng)域，近年來，該項(xiàng)技術(shù)已被越來越多的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如制作醫(yī)學(xué)模型、打印組織或細(xì)胞等[12-13]。臨床上，常使用3D 打印技術(shù)制作導(dǎo)板提前模擬手術(shù)中復(fù)雜的手術(shù)步驟以避免術(shù)中可能遇到的問題[14]。有研究表明，F(xiàn)FP 患者因骨質(zhì)疏松程度不同，加上自身原因等可影響術(shù)中透視圖像質(zhì)量，X 線透視下螺釘置入錯(cuò)誤率為2%～15%，血管損傷的發(fā)生率為7.7%[15]。因此如何在FFP 患者術(shù)中提高螺釘置入的準(zhǔn)確性，縮減手術(shù)時(shí)間，減少透視次數(shù)等具有重要意義。

本研究顯示，導(dǎo)板組螺釘置入狀況、骨折復(fù)位狀況均優(yōu)于常規(guī)組（P<0.05），表明3D 打印導(dǎo)板可促進(jìn)FFP 患者術(shù)中更好地置入螺釘，修復(fù)骨折。C形臂下X 線機(jī)透視常無法一次性滿意，調(diào)整一處透視角度位置后在另一透視角度易出現(xiàn)較大偏差，進(jìn)而影響螺釘置入狀況[16]。3D 打印技術(shù)在數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，制作出1∶1 等比例模型，有利于醫(yī)師直觀骨折狀況，觀察骨折的位移、分離等細(xì)節(jié)，并在術(shù)前模擬手術(shù)，制訂出可靠安全的手術(shù)方案，從而提前預(yù)判整個(gè)手術(shù)過程，進(jìn)而提高螺釘置入的準(zhǔn)確性，取得較好成效[17-18]。本研究還顯示，導(dǎo)板組手術(shù)時(shí)間、切口長(zhǎng)度均短于常規(guī)組，透視次數(shù)及術(shù)中出血量均少于常規(guī)組，并發(fā)癥發(fā)生率低于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），提示3D 打印導(dǎo)板可縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血量，降低并發(fā)癥發(fā)生率。分析原因在于通過CT 掃描得到準(zhǔn)確的影像學(xué)數(shù)據(jù)，隨后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 軟件后進(jìn)行3D 打印，得到骨折模型，更好地還原了骨折塊分離細(xì)節(jié)，并進(jìn)行復(fù)位模擬，從而更好地設(shè)計(jì)出個(gè)性化內(nèi)固定物，為患者選擇最佳的螺釘置入路徑，有利于醫(yī)師在術(shù)中有條不紊地操作，從而減少術(shù)中透視次數(shù)，縮短手術(shù)時(shí)間，有效避免不必要的損傷，促進(jìn)手術(shù)順利完成[19-20]。

綜上所述，使用3D 打印導(dǎo)板在經(jīng)皮微創(chuàng)通道螺釘治療中可提升FFP 患者骨折復(fù)位質(zhì)量，改善螺釘置入狀況，縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血量，降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率。