3D打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折的臨床研究

尹春云 張譯文 柳志澤

（1.格爾木市人民醫(yī)院骨科，青海 海西，816099；2.格爾木市人民醫(yī)院手術(shù)室，青海 海西，816099；3.大連市中心醫(yī)院創(chuàng)傷與組織修復(fù)科，遼寧 大連，116000）

骨盆是機(jī)體的重要組成部分，具有重要的承重作用[1]。骨盆骨折為比較危重的骨折類型，致殘率與病死率一直均比較高，對(duì)于治療的要求也比較高。采用不合理的治療方法容易導(dǎo)致出現(xiàn)各種并發(fā)癥，不利于患者康復(fù)，也會(huì)嚴(yán)重危害患者的身心健康[2]。手術(shù)為骨盆骨折主要的治療方法[3-5]。3D 打印技術(shù)也稱三維打印技術(shù)，又稱積層制造（Additive Manufacturing，AM）技術(shù)，是指通過(guò)3D 打印機(jī)，采用迭加成形、分層加工方式形成3D 實(shí)體[6-7]。3D 打印導(dǎo)板在骨折患者中的應(yīng)用有利于直視關(guān)節(jié)面復(fù)位，也可促進(jìn)設(shè)計(jì)螺釘方向與內(nèi)固定的最佳位置，從而促進(jìn)改善患者的預(yù)后[8]。本研究具體探討了3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折對(duì)影像學(xué)參數(shù)的影響，以明確3D 打印的價(jià)值?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用前瞻性研究方法，選擇2019年5月～2022年5月在格爾木市人民醫(yī)院與大連理工大學(xué)附屬中心醫(yī)院診治的骨盆骨折患者71 例作為研究對(duì)象。根據(jù)隨機(jī)數(shù)表法把患者分為3D 打印組35 例與空心螺釘組36 例，兩組患者的性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、入院到手術(shù)時(shí)間、骨折原因、骨折分型等對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表1。所有患者均知情同意參與本研究并簽署知情同意書，且本研究已被格爾木市人民醫(yī)院與大連市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

表1 兩組患者一般資料對(duì)比 [（±s）/n（%）]

表1 兩組患者一般資料對(duì)比 [（±s）/n（%）]

組別例數(shù)性別（男/女）年齡（歲） 體質(zhì)量指數(shù)（kg/m2） 骨折分型（A 型/B 型/C 型）入院至手術(shù)時(shí)間（d）骨折原因（車禍傷/墜落傷/壓砸傷）空心螺釘組 3618/1854.44±3.2022.84±2.1422/10/45.57±0.2330/3/3 3D 打印組 3518/1754.33±3.8822.19±1.8421/9/55.51±0.3329/4/2 t/χ20.0140.1301.3710.1730.8910.346 P 0.9060.8970.1750.9170.3760.841

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：外在創(chuàng)傷導(dǎo)致骨折；擇期手術(shù)治療；術(shù)前CT與MRI 等影像學(xué)診斷為骨盆骨折，術(shù)中得到確診為骨盆骨折；患者生命體征平穩(wěn)，依從性良好；臨床資料完整，術(shù)前血液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定；年齡18～75 歲。

排除標(biāo)準(zhǔn)：合并高危傳染性疾病者；精神疾病患者；小學(xué)及其以下文化程度者；妊娠與哺乳期婦女、備孕期婦女；合并腫瘤患者；臨床資料缺乏者。

1.3 方法

空心螺釘組給予空心螺釘內(nèi)固定治療，患者取仰臥位，全麻，手法復(fù)位結(jié)合患肢牽引復(fù)位。取大轉(zhuǎn)子水平線向后約1.5 cm 平行線與髂前上棘垂直線近端1.5 cm 左右平行線的交點(diǎn)做一個(gè)小切口，暴露髂骨，套管直達(dá)骶骨的進(jìn)針點(diǎn)，沿套管打入導(dǎo)針，明確導(dǎo)針位置，然后導(dǎo)針沿針道置入空心螺釘。復(fù)位與固定后沖洗切口，在嚴(yán)格無(wú)菌條件下逐層縫合、包扎切口。

3D 打印組在空心螺釘組治療的基礎(chǔ)上給予3D 打印導(dǎo)板輔助治療，術(shù)前進(jìn)行骨折CT 檢查，層厚1 mm，然后進(jìn)行CT三維重建。采用軟件3D 打印醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能進(jìn)行虛擬內(nèi)固定設(shè)計(jì)與復(fù)位。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)并打印出與復(fù)位后骨盆骨折的空心螺釘置入導(dǎo)航模板，術(shù)前3D 模型模擬手術(shù)驗(yàn)證可行后，在導(dǎo)航模板輔助下置入導(dǎo)針及螺釘。將復(fù)位后的骨盆骨折數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D 打印機(jī)（生產(chǎn)企業(yè)：上海福斐科技發(fā)展有限公司，型號(hào)：3D systems）打印出患者仿真模型。術(shù)前在三維物理模型上進(jìn)行模擬骨折內(nèi)固定，設(shè)計(jì)空心螺釘最佳置入位置與置入方法。

術(shù)后對(duì)3D 打印組與空心螺釘組所有患者的生命體征進(jìn)行監(jiān)護(hù)，循序漸進(jìn)地進(jìn)行關(guān)節(jié)鍛煉和肌肉收縮，然后逐漸恢復(fù)關(guān)節(jié)功能、下肢功能。上述所有手術(shù)操作都由同一組醫(yī)生進(jìn)行操作，嚴(yán)格無(wú)菌操作。

1.4 觀察指標(biāo)

①觀察與記錄3D 打印組與空心螺釘組的術(shù)中透視次數(shù)、手術(shù)時(shí)間、骨折愈合時(shí)間、手術(shù)切口長(zhǎng)度、術(shù)中出血量等。②記錄3D 打印組與空心螺釘組術(shù)后3 個(gè)月出現(xiàn)的釘?shù)栏腥?、骶神?jīng)損傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥情況。并發(fā)癥發(fā)生率=（釘?shù)栏腥?骶神經(jīng)損傷+靜脈血栓+切口感染）例數(shù)/總例數(shù)×100%。③所有患者在術(shù)前1 d 與術(shù)后3 個(gè)月進(jìn)行盆底X 線片檢查，測(cè)定與記錄骨盆入射角（PI）與骨盆傾斜角（PT），都由同一位放射科醫(yī)生測(cè)定3 次取平均值。④在術(shù)后3 個(gè)月采用Majeed 評(píng)分判斷患者的優(yōu)良率，評(píng)分包括疼痛30 分、工作20 分、坐10 分、性功能4 分、站36 分，總分100分，<55 分為差，55～69 分為中，70～84 分為良，≥85 分為優(yōu)。優(yōu)良率=（優(yōu)+良）例數(shù)/總例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本次研究應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料用[n（%）]表示，比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料以（±s）表示，比較采用t 檢驗(yàn)。P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術(shù)指標(biāo)對(duì)比

3D 打印組與空心螺釘組的切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間及術(shù)中透視次數(shù)對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），3D 打印組的骨折愈合時(shí)間、術(shù)中出血量顯著少于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

表2 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術(shù)指標(biāo)對(duì)比 （±s）

表2 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術(shù)指標(biāo)對(duì)比 （±s）

組別例數(shù)手術(shù)時(shí)間 （min）術(shù)中出血量（mL）切口長(zhǎng)度（cm）術(shù)中透視次數(shù)（次）骨折愈合時(shí)間（周）空心螺釘組3687.29±4.5856.30±3.453.20±0.251.84±0.2218.22±1.28 3D 打印組3587.98±5.5334.87±4.203.19±0.211.89±0.3212.77±2.11 t 0.57323.5220.1820.76913.201 P 0.568<0.0010.8560.444<0.001

2.2 3D 打印組與空心螺釘組患者并發(fā)癥發(fā)生情況對(duì)比

3D 打印組術(shù)后3 個(gè)月的釘?shù)栏腥?、骶神?jīng)損傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥發(fā)生率為2.86%，小于空心螺釘組的19.44%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表3。

表3 3D 打印組與空心螺釘組患者并發(fā)癥發(fā)生情況對(duì)比 [n（%）]

2.3 3D 打印組與空心螺釘組患者骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對(duì)比

術(shù)后3 個(gè)月，3D 打印組與空心螺釘組骨盆入射角與骨盆傾斜角都顯著小于術(shù)前1 d（P<0.05），3D 打印組也明顯小于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表4。兩組X線顯示見圖1和圖2。

表4 3D 打印組與空心螺釘組患者手術(shù)前后骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對(duì)比 （±s，°）

表4 3D 打印組與空心螺釘組患者手術(shù)前后骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對(duì)比 （±s，°）

組別例數(shù)骨盆入射角tP骨盆傾斜角tP術(shù)前1 d術(shù)后3 個(gè)月術(shù)前1 d術(shù)后3 個(gè)月空心螺釘組3659.67±8.1356.44±3.239.137<0.00161.49±3.9443.48±3.2016.303<0.001 3D 打印組3559.07±8.2353.29±4.1315.887<0.00161.99±5.9631.02±3.6628.771<0.001 t 0.3093.5860.41815.284 P 0.758<0.0010.677<0.001

圖1 3D 打印治療不穩(wěn)定性骨盆骨折

圖2 手術(shù)治療不穩(wěn)定性骨盆骨折

2.4 3D 打印組與空心螺釘組患者骨盆Majeed 評(píng)分優(yōu)良率對(duì)比

3D 打印組術(shù)后3 個(gè)月的骨盆Majeed 評(píng)分優(yōu)良率為97.14%，顯著高于空心螺釘組的77.78%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表5。

表5 3D 打印組與空心螺釘組患者術(shù)后3 個(gè)月的骨盆Majeed 評(píng)分優(yōu)良率對(duì)比 [n（%）]

3 討論

正常的骨盆形態(tài)能維持機(jī)體的平衡狀態(tài)，骨盆骨折患者多伴隨有影像學(xué)參數(shù)異常，一旦骨盆矢狀面力線發(fā)生改變，可導(dǎo)致骨盆矢狀面失衡，從而導(dǎo)致患者病情惡化。空心螺釘內(nèi)固定治療是一種微創(chuàng)手術(shù)，具有操作方便、固定效果好、創(chuàng)傷小、感染率低等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前臨床上的應(yīng)用也比較多[9-10]。3D打印可通過(guò)仿真骨盆模型、導(dǎo)板、體外模擬內(nèi)固定、提前置入空心螺釘?shù)确绞?，提高手術(shù)的安全性與精確性[11-12]。本研究顯示，3D 打印組與空心螺釘組的切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間及術(shù)中透視次數(shù)對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），3D 打印組的骨折愈合時(shí)間、術(shù)中出血量顯著少于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；3D 打印組術(shù)后3 個(gè)月的釘?shù)栏腥?、骶神?jīng)損傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥發(fā)生率為2.86%，小于空心螺釘組的19.44%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），表明在3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折能減輕對(duì)患者的創(chuàng)傷，促進(jìn)骨折愈合，減少并發(fā)癥的發(fā)生。有研究顯示，3D 打印技術(shù)可虛擬復(fù)位，輔助進(jìn)行手術(shù)操作，精確選擇手術(shù)切口及入路，改善患者的預(yù)后[13-14]。

骨盆矢狀位參數(shù)受個(gè)體年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)、骨盆形態(tài)的影響，骨盆矢狀位參數(shù)都會(huì)存在一定的差異，但是總體維持在一種平衡的狀態(tài)[15]。骨盆入射角與骨盆傾斜角對(duì)維持骨盆矢狀位參數(shù)平衡有重要價(jià)值，骨盆入射角與骨盆傾斜角異常是骨盆骨折預(yù)后不佳的重要原因。同時(shí)骨盆骨折患者的椎體前移會(huì)引起身體重心前移，導(dǎo)致骨盆后傾，也會(huì)導(dǎo)致骨盆入射角與骨盆傾斜角異常[16]。本研究顯示，術(shù)后3 個(gè)月，3D 打印組與空心螺釘組骨盆入射角與骨盆傾斜角都顯著小于術(shù)前1 d（P<0.05），3D 打印組也明顯小于空心螺釘組（P<0.05），表明3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折能改善影像學(xué)參數(shù)。當(dāng)前也有研究顯示，3D 打印可基于個(gè)體化骨盆模型的幾何特征對(duì)骨盆進(jìn)行曲面建模，提取個(gè)體骨盆的特征數(shù)據(jù)，以曲面為基準(zhǔn)完成輔助植入導(dǎo)板的組配，根據(jù)設(shè)計(jì)骨盆導(dǎo)板，通過(guò)3D 打印完成對(duì)導(dǎo)板快速成型制造，可促進(jìn)患者恢復(fù)的骨盆解剖形態(tài)，從而有利于降低患者的骨盆入射角與骨盆傾斜角[17]。

空心螺釘?shù)膽?yīng)用能夠提供生物力學(xué)的有效支持，實(shí)現(xiàn)了骨盆骨折的個(gè)體化、精準(zhǔn)化治療[18]。3D 打印導(dǎo)板的應(yīng)用可通過(guò)個(gè)體化導(dǎo)向模塊設(shè)計(jì)，使空心螺釘?shù)闹踩敫泳_，從而達(dá)到預(yù)定的手術(shù)效果[19-20]。本研究顯示，3D 打印組術(shù)后3 個(gè)月的骨盆Majeed 評(píng)分優(yōu)良率為97.14%，顯著高于空心螺釘組的77.78%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），表明在3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折患者能改善患者的骨盆總體功能。特別是在3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折具有很好的微創(chuàng)性，可提供生物力學(xué)上的支持，促使骨盆復(fù)位恢復(fù)正常狀態(tài)，促進(jìn)患者的康復(fù)。不過(guò)本研究由于人力資源的限制，調(diào)查人數(shù)過(guò)少，觀察時(shí)間也比較短，也沒有深入進(jìn)行機(jī)制分析，將在后續(xù)研究中探討。

綜上所述，在3D 打印導(dǎo)板輔助下空心螺釘內(nèi)固定治療骨盆骨折能減輕對(duì)患者的創(chuàng)傷，減少并發(fā)癥的發(fā)生，促進(jìn)患者骨折愈合，改善患者的影像學(xué)參數(shù)，提高患者的骨盆功能。