3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨治療兒童發(fā)育性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良的療效分析

字紹能，徐永清，徐小山，陳蘇麗，陳星倫

(解放軍聯(lián)勤保障部隊第九二○醫(yī)院骨科，云南 昆明 650000)

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良(developmental dysplasia of the hip，DDH)是兒童時期常見的一種下肢畸形，可引起髖部疼痛、活動受限、跛行，若未得到準(zhǔn)確診治，可導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎、退行性骨關(guān)節(jié)病，給患兒家庭、社會帶來嚴(yán)重傷害和沉重負(fù)擔(dān)[1-2]。目前DDH的治療策略包括保髖與置換手術(shù)，對兒童DDH多主張采用保髖治療[3]。其中坐骨、髂骨、恥骨(Tonnis)三聯(lián)截骨能恢復(fù)解剖學(xué)形態(tài)，改善患兒髖關(guān)節(jié)功能，是治療兒童DDH的一種重要策略，但術(shù)中截骨操作要求高度精確[4-5]。常規(guī)Tonnis三聯(lián)截骨術(shù)前設(shè)計多依賴X射線片、術(shù)者個人經(jīng)驗等，因此術(shù)前測量、術(shù)中操作不可避免地存在一定誤差，嚴(yán)重時可導(dǎo)致醫(yī)源性股骨頭再脫位，所以探究更精確的截骨方法是必要的，且意義重大[6-7]。近年來，計算機輔助外科與3D打印技術(shù)的發(fā)展使DDH個性化精準(zhǔn)外科治療成為可能，但與常規(guī)Tonnis三聯(lián)截骨術(shù)相比，3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨能否增加患兒獲益尚不明確。基于以上背景和意義，本研究初次嘗試從手術(shù)效果、解剖學(xué)參數(shù)、步態(tài)表現(xiàn)等角度對比兩種方法的應(yīng)用價值，以期為臨床治療DDH提供客觀參考，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2018年2月至2021年2月我院收治的 62例兒童DDH患者，按照隨機數(shù)字表法分為3D組(31例38髖)、對照組(31例36髖)。2組患兒臨床資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 2組臨床資料對比(n=31)

納入標(biāo)準(zhǔn)：符合DDH診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]；年齡≤15歲；既往無髖關(guān)節(jié)手術(shù)史；無腦癱等其他影響功能評定的疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：身體伴有相關(guān)疾病，不能耐受手術(shù)；

無臨床癥狀；術(shù)前外展內(nèi)旋位X射線片證實脫位不可復(fù)位；合并神經(jīng)肌肉源性疾??；隨訪依從性較差或脫落失訪。本研究獲我院醫(yī)學(xué)倫理委員會審核通過[(2018)倫審第(27)號]，患兒家長同意接受手術(shù)治療，并就本研究內(nèi)容簽署知情同意書。

1.2 術(shù)前設(shè)計

3D組：術(shù)前采用3D打印技術(shù)測量與設(shè)計，行骨盆正位及外展內(nèi)旋位X射線檢查、雙側(cè)股骨64排螺旋CT掃描，檢查后將原始DICOM格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件，重建雙側(cè)股骨、骨盆三維模型，3D打印機快速制作雙側(cè)股骨、骨盆模型(圖1)，在模型上測量股骨頸前傾角、股骨頸干角等相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)，模擬股骨近端截骨，移動股骨頭，復(fù)位股骨頸干角、股骨頸前傾角，保證Shenton線連續(xù)，并模擬坐骨、恥骨截骨，截骨完成后，根據(jù)髖臼覆蓋缺陷情況旋轉(zhuǎn)髖臼，使整個髖臼圍繞股骨頭旋轉(zhuǎn)，保證髖臼覆蓋滿意。

a:9歲女童模型；b:10歲男童模型

對照組：術(shù)前行常規(guī)測量與設(shè)計，包括術(shù)前骨盆正位及外展內(nèi)旋位X射線檢查、雙側(cè)股骨64排螺旋CT掃描，通過X射線片、CT測量股骨近端各項參數(shù)。

1.3 手術(shù)方法

2組均行Tonnis三聯(lián)截骨術(shù)?；純撼Ｒ?guī)全身麻醉，取45°健側(cè)臥位，于大腿外側(cè)以大轉(zhuǎn)子為中心作3 cm左右的切口，切開皮膚及皮下組織，分離闊筋膜張肌，切開大轉(zhuǎn)子滑囊，從股外側(cè)肌后緣進(jìn)入，對股骨進(jìn)行截骨，將股骨頸干角及股骨頸前傾角調(diào)整至正常，在不剝離坐骨骨膜的情況下顯露髖臼基底部、關(guān)節(jié)囊內(nèi)下方坐骨支，C型臂X射線透視定位坐骨截骨方向、位置，于指向坐骨棘、髖臼切跡遠(yuǎn)端5 mm位置截骨，保留骶棘韌帶止點于髖臼端，坐骨支、骨膜順著坐骨棘截斷，確認(rèn)以上操作完成后，沖洗創(chuàng)面，并逐層縫合，然后將患者調(diào)整至平臥位。取比基尼切口，經(jīng)縫匠肌、闊筋膜張肌進(jìn)入，切斷股直肌止點，前方關(guān)節(jié)囊顯露后，將髂腰肌止點經(jīng)小轉(zhuǎn)子位置離斷，在股動靜脈內(nèi)側(cè)顯露恥骨，恥骨支的上下緣骨膜外依次插入Hohmann拉鉤，以保護(hù)恥骨支、骨膜，注意仔細(xì)操作，保護(hù)股動靜脈，C型臂X射線透視確認(rèn)恥骨截骨滿意。將恥骨支、骨膜橫斷，以保證髖臼旋轉(zhuǎn)時恥骨截骨位置的充分旋轉(zhuǎn)度，若恥骨截骨位置有未離斷的骨膜，將髂翼骨骺一并離斷，暴露坐骨大孔，在髂前上下棘、坐骨大孔之間截斷髂骨，以1枚臨時Schanz針輔助固定，并結(jié)合髖臼覆蓋缺陷情況，對髖臼進(jìn)行適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，以保證整個髖臼圍繞股骨頭旋轉(zhuǎn)。確認(rèn)髖臼覆蓋滿意后，髂骨截骨位置用克氏針和螺釘按照交叉法固定，截骨端填塞自體髂骨，觀察切口無出血后充分沖洗，逐層關(guān)閉，包扎，術(shù)后囑患兒穿戴防旋鞋。術(shù)后6周開始進(jìn)行屈髖功能鍛煉，術(shù)后3個月左右根據(jù)截骨位置愈合情況拆除支架，并指導(dǎo)患兒進(jìn)行一定免負(fù)重鍛煉，術(shù)后3個月后循序漸進(jìn)下地負(fù)重行走，術(shù)后8個月左右攝片顯示截骨段愈合良好則拆除內(nèi)固定物。

1.4 觀察指標(biāo)

比較2組手術(shù)一般情況，包括：手術(shù)時間、術(shù)中X射線透視次數(shù)、術(shù)中出血量、住院費用。比較2組患髖解剖學(xué)參數(shù)，包括：患髖臼頭指數(shù)、臼頂角、中心邊緣角、髖臼Sharp角，測量方法見圖2。術(shù)后1年采用Harris評分評估髖關(guān)節(jié)功能，Harris評分≥90分、80～89分、70～79分、<70分依次為優(yōu)、良、可、差；術(shù)后1年采用Severin X射線評估影像學(xué)參數(shù)，Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ～Ⅴ級依次為優(yōu)、良、可、差，統(tǒng)計髖關(guān)節(jié)功能和影像學(xué)優(yōu)良率，優(yōu)良率=(優(yōu)例數(shù)+良例數(shù))/總例數(shù)×100%。術(shù)后1年采用三維運動分析系統(tǒng)(美國motion)進(jìn)行步態(tài)分析，暴露受檢者雙側(cè)大腿中段及以下部位，骨盆部-腰腹部、雙側(cè)膝/踝關(guān)節(jié)、雙側(cè)跟骨結(jié)節(jié)為三維步態(tài)分析反光點，指引患兒沿指定方向走過去，并原路返回，記錄在行走過程中骨盆下傾、前傾、患側(cè)旋轉(zhuǎn)的情況。比較2組并發(fā)癥發(fā)生率。

a：髖臼Sharp角；b：中心邊緣角；c：臼頂角；d：臼頭指數(shù)

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)一般情況比較

3D組手術(shù)時間、術(shù)中X射線透視次數(shù)、術(shù)中出血量短/少于對照組(P<0.05)，住院費用與對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表2 手術(shù)一般情況比較

2.2 患髖解剖學(xué)參數(shù)比較

2組術(shù)后臼頭指數(shù)、中心邊緣角均較術(shù)前升高/增大(P<0.05)，臼頂角、髖臼Sharp角均較術(shù)前減小(P<0.05)。3D組術(shù)后臼頭指數(shù)、中心邊緣角較對照組升高/增大，臼頂角、髖臼Sharp角均較對照組減小(P<0.05)，見表3。

表3 患髖解剖學(xué)參數(shù)比較

2.3 髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率比較

3D組髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率為94.74%(36/38)，與對照組的88.89%(32/36)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表4。

表4 髖關(guān)節(jié)功能情況比較[例(%)]

2.4 影像學(xué)優(yōu)良率比較

3D組影像學(xué)優(yōu)良率為100%(38/38)，與對照組的94.44%(34/36)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表5、圖3。

表5 影像學(xué)情況比較[例(%)]

a：術(shù)前正位片；b：術(shù)前斜位片；c：術(shù)后第2天正位片；d：術(shù)后8個月正位片；e：術(shù)后10個月拆除內(nèi)固定物后

2.5 術(shù)后步態(tài)分析結(jié)果比較

在術(shù)后行走過程中，3D組骨盆下傾、前傾、患側(cè)旋轉(zhuǎn)較對照組明顯改善(P<0.05)，3D組術(shù)后步寬、步長、步頻、步速與對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表6。

表6 術(shù)后步態(tài)分析結(jié)果比較

2.6 并發(fā)癥比較

3D組并發(fā)癥總發(fā)生率為3.23%(1/31)，與對照組的12.90%(4/31)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表7。

表7 并發(fā)癥情況比較[n=31，例(%)]

3 討論

DDH治療的目的是恢復(fù)股骨頭與髖臼之間的同心圓關(guān)系，保證髖臼的滿意覆蓋，預(yù)防繼發(fā)骨關(guān)節(jié)炎，提高患兒髖關(guān)節(jié)功能與生活質(zhì)量?，F(xiàn)階段針對不同年齡兒童的治療方法不同，一般認(rèn)為年齡較小的兒童恥骨聯(lián)合柔韌性較佳，僅依賴單一的髂骨橫行截骨即能增加髖臼對股骨頭前外側(cè)的覆蓋，但隨著年齡逐漸增長，恥骨聯(lián)合柔韌性降低，髖臼旋轉(zhuǎn)范圍受限，單純采用髂骨橫行截骨常無法對異常的髖臼進(jìn)行矯形，以Pemberton為代表的髖臼成形術(shù)易引起新的頭臼不對稱，所以往往需要給予Tonnis三聯(lián)截骨[10-11]。

Tonnis三聯(lián)截骨成功治療兒童DDH的關(guān)鍵在于術(shù)中精確截骨，因此如何提高截骨的精確性成為臨床研究的熱點[12]。本研究通過比較不同方法發(fā)現(xiàn)，3D組功能優(yōu)良率、影像學(xué)優(yōu)良率與對照組相近，提示2種治療方法均能獲得滿意的髖關(guān)節(jié)功能與影像學(xué)效果。Saqib等[13]納入了23例(26髖)DDH患兒，髖臼Sharp角從術(shù)前的(40.30°±2.70°)縮小至末次隨訪時的(23.40°±3.80°)，影像學(xué)優(yōu)良率為95.70%，并指出Tonnis三聯(lián)截骨具有良好的髖關(guān)節(jié)功能和影像學(xué)結(jié)果。Tonnis三聯(lián)截骨可改善股骨頭包容，增加股骨頭覆蓋，從而實現(xiàn)股骨頭同心復(fù)位，有利于患兒髖關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)，為患兒術(shù)后頭臼發(fā)育創(chuàng)造了良好條件，故效果滿意。本研究中3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨與常規(guī)Tonnis三聯(lián)截骨獲得了相似的髖關(guān)節(jié)功能和影像學(xué)結(jié)果，可能是由于臨床醫(yī)師經(jīng)驗豐富，依靠常規(guī)術(shù)前影像學(xué)檢查亦實現(xiàn)了復(fù)位與髖臼良好覆蓋。但3D組手術(shù)時間、術(shù)中X射線透視次數(shù)、術(shù)中出血量均短/少于對照組，臼頂角、髖臼Sharp角均小于對照組，術(shù)后臼頭指數(shù)較對照組升高，中心邊緣角較對照組增大，表明3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨能縮短手術(shù)時間，減輕手術(shù)創(chuàng)傷及減少患兒輻射暴露，且能更精確地實現(xiàn)解剖復(fù)位。王彭等[14]通過3D打印技術(shù)制作仿真模型與手術(shù)導(dǎo)板，結(jié)果顯示3D打印技術(shù)能減少術(shù)中X射線透視次數(shù)，縮短手術(shù)時間，降低術(shù)中出血量，本研究結(jié)果與之一致。其原因在于，3D打印可預(yù)先模擬截骨方法、路徑，根據(jù)患兒畸形情況預(yù)判截骨細(xì)節(jié)，且可通過三維模型實現(xiàn)對股骨頸前傾角等的精確測量，從而有利于臨床制定個性化截骨方案，進(jìn)而減少創(chuàng)傷、縮短手術(shù)時間，促進(jìn)解剖復(fù)位。

有研究指出，Tonnis三聯(lián)截骨后會導(dǎo)致骨盆穩(wěn)定性變差[15-16]。由于恥骨截骨操作相對簡單，所以各種手術(shù)方法操作基本相似，而坐骨截骨入路方式、入路位置則是手術(shù)方法的要點所在。本研究對Tonnis三聯(lián)截骨進(jìn)行了一定改良，在坐骨棘的近端對坐骨進(jìn)行截骨，可增加髖臼三維可移動性，避免骶棘韌帶和骶結(jié)節(jié)韌帶對截骨塊的牽拉，保證髖臼旋轉(zhuǎn)范圍和畸形的充分矯正，并可增加髖臼透明軟骨承重面積及股骨頭與髖臼的接觸面積，為解剖學(xué)復(fù)位及術(shù)后功能恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。同時筆者通過長期臨床工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，通過3D打印模擬手術(shù)，術(shù)后3D組所有患兒骶棘韌帶均存在幾毫米的短縮，雖然這個改變微小，但患髖解剖學(xué)參數(shù)、影像學(xué)優(yōu)良率的結(jié)果足以證實在坐骨棘的近端對坐骨進(jìn)行截骨不會影響游離髖臼的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，且骶棘韌帶在髖臼端的附著又可避免髖臼過度外移，有利于維持髖臼潛在的穩(wěn)定性，減小對骨盆穩(wěn)定性的影響。此外，3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨還有常規(guī)Tonnis三聯(lián)截骨無法比擬的優(yōu)勢，即通過手術(shù)模擬能預(yù)先觀察到術(shù)中不同截骨處理方法的矯形效果，幫助年輕醫(yī)師更深入地理解Tonnis三聯(lián)截骨術(shù)，認(rèn)識不同截骨處理方法對髖臼發(fā)育的矯正作用以及矯正程度，縮短學(xué)習(xí)曲線，提升自身操作熟練度與技巧。

步態(tài)分析是定性、定量了解人體力學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)的一種方法，對術(shù)后康復(fù)、遠(yuǎn)期并發(fā)癥原因分析等起到積極的提示意義。根據(jù)既往報道，DDH術(shù)后會出現(xiàn)不同程度的骨盆下移并前傾不足、患側(cè)髖關(guān)節(jié)屈曲活動減少[17-18]。雖然3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨與常規(guī)Tonnis三聯(lián)截骨獲得了相似效果，但兩者對步態(tài)的影響目前尚缺乏相關(guān)報道。本研究嘗試對此進(jìn)行探討發(fā)現(xiàn)，3D組術(shù)后步寬、步長、步頻、步速與對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但在術(shù)后行走過程中，3D組骨盆下傾、前傾、患側(cè)旋轉(zhuǎn)較對照組明顯改善。分析其原因發(fā)現(xiàn)，3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨旋轉(zhuǎn)后髖臼中心未外移，并保持了坐骨后柱的完整性，患兒骨盆無明顯變形，所以對術(shù)后步態(tài)影響較小。值得注意的是，由于患兒年齡較小，在進(jìn)行步態(tài)分析時可能因緊張、害怕等因素影響測試結(jié)果，且本研究中患兒數(shù)量亦偏少，可能會進(jìn)一步影響結(jié)果，后續(xù)仍需完善質(zhì)控方法、增加病例數(shù)對步態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和驗證。

綜上所述，3D打印下Tonnis三聯(lián)截骨治療兒童DDH能在取得滿意髖關(guān)節(jié)功能和影像學(xué)效果的基礎(chǔ)上，縮短手術(shù)時間，減少患兒手術(shù)創(chuàng)傷和輻射暴露，實現(xiàn)更精確的解剖復(fù)位，并能改善在行走過程中骨盆的下傾、前傾及患側(cè)旋轉(zhuǎn)，安全可靠。