3D打印應(yīng)用于肱骨近端骨折手術(shù)療效的meta分析*

黎智君,王 燁,黃安初,貝朝涌△

(1.桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院四肢創(chuàng)傷手外科,廣西桂林 541001;2.桂林醫(yī)學(xué)院,廣西桂林 541001)

肱骨近端骨折在臨床上較為常見(jiàn),在所有已知骨折中約占5%[1]。青年人往往因遭受高能量暴力引起骨折,而老年人由于存在骨質(zhì)疏松癥[2]等基礎(chǔ)疾病,僅因低能量暴力受傷就可引起肱骨近端骨折。據(jù)統(tǒng)計(jì),在肱骨近端骨折患者中,存在明顯移位者約占1/5[3]。對(duì)于經(jīng)閉合復(fù)位后X線片檢查提示肱骨近端仍不穩(wěn)定,保守治療不理想的骨折患者,則有較明確的手術(shù)指征[4]。3D打印技術(shù)是骨科個(gè)性化治療發(fā)展過(guò)程中一項(xiàng)較新的輔助技術(shù),通過(guò)該技術(shù)打印出骨折立體模型,能夠更詳細(xì)地掌握骨折的具體分型和患者受傷特點(diǎn),進(jìn)而完善手術(shù)思路和計(jì)劃,也可據(jù)此訂做個(gè)體化的內(nèi)固定材料,使手術(shù)更順利地開(kāi)展。此外,利用模型進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù),還可以縮短手術(shù)時(shí)間[1,5],減少術(shù)中出血量[6]及術(shù)中放射檢查次數(shù),縮短術(shù)后恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)。因此,本研究通過(guò)收集關(guān)于3D打印技術(shù)在肱骨近端骨折手術(shù)中應(yīng)用效果的文獻(xiàn)進(jìn)行meta分析,從循證醫(yī)學(xué)角度研究其輔助效果是否確切。

1 資料與方法

1.1 計(jì)算機(jī)檢索文獻(xiàn)

檢索Web of Science、PubMed、Cochrane Library、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)等,檢索時(shí)間從各數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2022年3月。英文檢索詞包括“computer-assisted”“imaging,three-dimensional”“3D printing”“humeral fracture”“proximal humeral”等,中文檢索詞包括“計(jì)算機(jī)輔助”“成像,三維”“3D打印”“肱骨骨折”“肱骨近端”。

1.2 研究納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1納入標(biāo)準(zhǔn)

(1)骨折部位為肱骨近端;(2)國(guó)內(nèi)外關(guān)于3D打印輔助手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)相比較治療肱骨骨折的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(RCT);(3)選擇醫(yī)學(xué)期刊,且樣本量≥20(對(duì)照組+觀察組病例數(shù));(4)包括手術(shù)時(shí)間、失血量?jī)身?xiàng)主要結(jié)局指標(biāo),并至少包含骨折愈合時(shí)間、解剖復(fù)位率、C臂透視次數(shù)、術(shù)后評(píng)分[Neer評(píng)分/疼痛視覺(jué)模擬量表(VAS)評(píng)分/Constant評(píng)分任意一種]、住院時(shí)間、并發(fā)癥發(fā)生率中任意兩項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.2排除標(biāo)準(zhǔn)

(1) 同時(shí)研究多個(gè)部位骨折的文獻(xiàn);(2) 需進(jìn)行meta分析的指標(biāo)數(shù)據(jù)不完整或無(wú)法采集數(shù)據(jù)的文獻(xiàn);(3) 非臨床類(lèi)研究、綜述、個(gè)案病例報(bào)道。

1.3 文獻(xiàn)篩選及質(zhì)量評(píng)價(jià)

選用改良Jadad量表評(píng)價(jià)納入文獻(xiàn)質(zhì)量,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分:生成隨機(jī)序列的方法、盲法、隨機(jī)化的隱藏、受試者退出原因等方面的描述。改良Jadad量表總分≥4分判為高質(zhì)量文章,<4分判為低質(zhì)量文章,但由于meta分析納入研究需采用患者骨折部位的3D打印模型,并簽署知情同意書(shū),盲法往往難以運(yùn)用,因此在本meta分析中也納入了Jadad量表總分達(dá)到3分的研究。采用Cochrane手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,包括:隨機(jī)序列的產(chǎn)生(選擇偏倚)、分配隱藏(選擇偏倚)、對(duì)研究者和受試者施盲(實(shí)施偏倚)、研究結(jié)局的盲法評(píng)價(jià)(測(cè)量偏倚)、結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)的完整性、選擇性報(bào)告研究結(jié)果、其他來(lái)源的偏倚。每項(xiàng)偏倚風(fēng)險(xiǎn)分為低風(fēng)險(xiǎn)、尚不清楚的風(fēng)險(xiǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)等級(jí)。

1.4 數(shù)據(jù)提取

由2名研究員分別獨(dú)立地根據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)篩選文獻(xiàn),各自初次篩選完成后,出現(xiàn)不一致的情況則進(jìn)行討論決定。從納入文獻(xiàn)提取數(shù)據(jù)時(shí),同樣由2名研究員分別獨(dú)立進(jìn)行,提取完成后互相交叉復(fù)核以避免錯(cuò)漏。提取的主要結(jié)局指標(biāo)為手術(shù)時(shí)間和失血量,其他指標(biāo)分別為術(shù)中C臂透視次數(shù)、術(shù)后骨折愈合時(shí)間、術(shù)后引流量、術(shù)后Neer功能評(píng)分。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用RevMan5.3軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,本研究所有觀察指標(biāo)均為計(jì)量資料,采用均數(shù)差(MD)及95%CI評(píng)估。各研究的異質(zhì)性分析采用I2檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。若異質(zhì)性較小(P>0.05或I2≤50%),使用固定效應(yīng)(fixed effect,FE)模型,否則使用隨機(jī)效應(yīng)(random effect,RE)模型;以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果和納入研究基本特征

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索共獲得文獻(xiàn)65篇,其中中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)檢索文獻(xiàn)29篇,Web of Science、PubMed、Cochrane Library檢索文獻(xiàn)36篇。排除主題與肱骨骨折無(wú)關(guān)、病例報(bào)道文獻(xiàn)后,閱讀全文用改良Jadad量表評(píng)價(jià)文獻(xiàn)質(zhì)量,排除得分<3分的文獻(xiàn),最終共納入文獻(xiàn)8篇[7-14],其中中文文獻(xiàn)5篇[7-11],英文文獻(xiàn)3篇[12-14]。共580例患者,3D打印組289例,常規(guī)手術(shù)組291例。文獻(xiàn)篩選流程圖見(jiàn)圖1。納入文獻(xiàn)改良Jadad量表評(píng)分見(jiàn)表1。納入文獻(xiàn)基本信息見(jiàn)表2 。

表1 納入研究改良Jadad量表的評(píng)分(分)

表2 納入文獻(xiàn)基本信息表

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

2.2 文獻(xiàn)偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

評(píng)估包括以下幾個(gè)方面:(1)隨機(jī)序列的產(chǎn)生(選擇偏倚),大部分為低風(fēng)險(xiǎn),少數(shù)為未知風(fēng)險(xiǎn)(1篇文獻(xiàn)未提及隨機(jī)化的隱藏);(2)分配隱藏(選擇偏倚):大部分為未知風(fēng)險(xiǎn),少數(shù)為高風(fēng)險(xiǎn)(1篇文獻(xiàn)未提及隨機(jī)化的隱藏);(3)對(duì)研究者和受試者施盲(實(shí)施偏倚):均為高風(fēng)險(xiǎn),因所有受試者均為需要進(jìn)行手術(shù)的患者,難以對(duì)受試者施盲;(4)研究結(jié)局的盲法評(píng)價(jià)(測(cè)量偏倚):均為未知風(fēng)險(xiǎn);(5)結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)的完整性,大部分為低風(fēng)險(xiǎn),少數(shù)為未知風(fēng)險(xiǎn)(2篇文獻(xiàn));(6)選擇性報(bào)告研究結(jié)果、其他來(lái)源的偏倚均為低風(fēng)險(xiǎn),見(jiàn)圖2、3。

2.3.4 注意該區(qū)域范圍歷史沿革變化，重視口述文獻(xiàn)的收集。在收集湘西地區(qū)紅色文獻(xiàn)時(shí)，地域范圍不能局限于現(xiàn)在的行政區(qū)劃，而應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的歷史沿革等實(shí)際情況來(lái)確定。注意與湘鄂西、湘鄂川黔各紅色紀(jì)念基地、老紅軍取得聯(lián)系，實(shí)地走訪，了解、記錄紅色口述文獻(xiàn)。

圖2 偏倚風(fēng)險(xiǎn)圖

圖3 偏倚風(fēng)險(xiǎn)概述圖

2.3 meta分析結(jié)果

2.3.1手術(shù)時(shí)間

8篇文獻(xiàn)[7-14]報(bào)道了手術(shù)時(shí)間,meta分析結(jié)果顯示:3D打印組手術(shù)時(shí)間較常規(guī)手術(shù)組明顯縮短[MD=-29.06,95%CI(-41.98～-16.14),P<0.01],見(jiàn)表3。

表3 兩組結(jié)局指標(biāo)比較的meta分析

2.3.2術(shù)中出血量

8篇文獻(xiàn)[7-14]報(bào)道了術(shù)中出血量,meta分析結(jié)果顯示:3D打印組術(shù)中出血量較常規(guī)手術(shù)組明顯減少[MD=-49.13,95%CI(-74.18～-24.08),P<0.01],見(jiàn)表3。

2.3.3術(shù)中C臂透視次數(shù)

3篇文獻(xiàn)[7,13-14]報(bào)道了術(shù)中C臂透視次數(shù),meta分析結(jié)果顯示:3D打印組術(shù)中C臂透視次數(shù)較常規(guī)手術(shù)組明顯減少[MD=-3.04,95%CI(-3.37～-2.72),P<0.01],見(jiàn)表3。

6篇文獻(xiàn)[8-12,14]報(bào)道了術(shù)后骨折愈合時(shí)間,meta分析結(jié)果顯示:兩組術(shù)后骨折愈合時(shí)間無(wú)明顯差異[MD=-1.22,95%CI(-2.95～0.48),P=0.16],見(jiàn)表3。

2.3.5術(shù)后引流量

2篇文獻(xiàn)[9-10]報(bào)道了術(shù)后引流量,meta分析結(jié)果顯示:3D打印組術(shù)后引流量較常規(guī)手術(shù)組明顯減少[MD=-8.30,95%CI(-10.91～-5.68),P<0.01],見(jiàn)表3。

2.3.6術(shù)后Neer功能評(píng)分

2篇文獻(xiàn)[7,11]報(bào)道了術(shù)后Neer功能評(píng)分,meta分析結(jié)果顯示:3D打印組術(shù)后Neer功能評(píng)分較常規(guī)手術(shù)組明顯升高[MD=2.98,95%CI(1.82～4.14),P<0.01],見(jiàn)表3。

2.4 敏感性分析

對(duì)異質(zhì)性較大(I2>50%)的結(jié)局指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析,每次去掉1篇文獻(xiàn)(首先去除偏離95%CI最遠(yuǎn)的文獻(xiàn))再合并效應(yīng)量,除術(shù)后骨折愈合時(shí)間外,其他結(jié)局指標(biāo)的敏感性分析結(jié)果均提示I2值無(wú)明顯變化,即除術(shù)后骨折愈合時(shí)間外的其他結(jié)局指標(biāo)meta分析結(jié)果有較高的穩(wěn)定性(術(shù)后Neer功能評(píng)分只有2篇文獻(xiàn)無(wú)法進(jìn)行敏感性分析)。

3 討 論

為有明確手術(shù)指征的肱骨近端骨折患者進(jìn)行手術(shù)前,明確診斷、完善X線片和CT等檢查并仔細(xì)閱片,以及制訂良好的手術(shù)方案和做好相關(guān)準(zhǔn)備具有重要意義。但對(duì)于Neer分型3、4部分肱骨近端骨折,常規(guī)影像檢查得不到很好的骨折立體觀感,并且可能忽視一些難以察覺(jué)的細(xì)節(jié)[15]。雖然CT具有三維重建功能,但對(duì)于一些復(fù)雜骨折,在細(xì)節(jié)方面仍可能與真實(shí)情況存在偏差,此外,不能進(jìn)行“預(yù)手術(shù)”也是其局限性之一。

近年來(lái),3D打印技術(shù)迅猛發(fā)展,在骨科診療的多環(huán)節(jié)、多方面都有應(yīng)用:(1)3D打印模型由于具有直觀、可從各個(gè)角度觀察和測(cè)量的特點(diǎn),可以幫助臨床醫(yī)生診斷復(fù)雜骨折。(2)手術(shù)醫(yī)師可在模型上預(yù)先操作,進(jìn)行術(shù)前模擬增加熟練度,并提前做好應(yīng)對(duì)措施和相關(guān)準(zhǔn)備工作。(3)通過(guò)在實(shí)體模型上的測(cè)量和操作,可預(yù)知鋼板和螺釘?shù)某叽绲葦?shù)據(jù)。(4)將3D模型帶到手術(shù)室,術(shù)中進(jìn)行參照,有利于術(shù)者操作。(5)運(yùn)用3D打印技術(shù)還可以打印特定的內(nèi)固定器械和植入物等,以應(yīng)對(duì)常規(guī)器械尺寸與少數(shù)患者解剖結(jié)構(gòu)不符的情況。(6)3D打印模型形象易理解的特點(diǎn)還有助于加強(qiáng)醫(yī)患溝通,向患者解釋病情及手術(shù)方式;此外,還可應(yīng)用于臨床教學(xué)中。

從循證醫(yī)學(xué)角度而言,大多數(shù)的RCT具有較高的證據(jù)效力。然而,目前3D打印在肱骨骨折應(yīng)用的相關(guān)研究,以單中心的RCT或回顧性研究為主,樣本量較小,且可能存在偏倚風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)檢索RCT進(jìn)行meta分析,可提高證據(jù)強(qiáng)度等級(jí)[16]。因此,本研究對(duì)有關(guān)3D打印技術(shù)在肱骨近端骨折手術(shù)中療效的RCT進(jìn)行meta分析。最終納入8項(xiàng)研究,meta分析結(jié)果表明:(1)與常規(guī)手術(shù)組比較,3D打印組手術(shù)時(shí)間縮短,術(shù)中出血量、術(shù)后引流量、術(shù)中C臂透視次數(shù)減少,術(shù)后Neer功能評(píng)分升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。理論上,3D打印可制作出1∶1的模型,在術(shù)前即可選擇長(zhǎng)度、大小合適的內(nèi)固定器械,縮短術(shù)中試模等操作耗時(shí)[5];不僅如此,在模型上預(yù)演手術(shù)也可以提前發(fā)現(xiàn)手術(shù)難點(diǎn),通過(guò)術(shù)前討論節(jié)省術(shù)中思考或討論的時(shí)間。岳勇等[17]研究也表明,結(jié)合3D打印技術(shù)在術(shù)前進(jìn)行模擬訓(xùn)練,可總結(jié)經(jīng)驗(yàn)技巧,如演練中即可發(fā)現(xiàn)克氏針臨時(shí)固定的合適位置,減少術(shù)中調(diào)整位置所耗時(shí)間;另外,由于提前練習(xí)復(fù)位,術(shù)中醫(yī)師團(tuán)隊(duì)間配合度提高,術(shù)中復(fù)位又快又好。通過(guò)3D模型能直觀精確地反映骨折類(lèi)型、測(cè)量各種參數(shù)等,這些都提高了手術(shù)精準(zhǔn)度,減少了術(shù)中不必要的損傷,進(jìn)而減少術(shù)中出血。廖志鵬等[18]運(yùn)用微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定(MIPO)技術(shù)對(duì)2、3部分骨折進(jìn)行手術(shù),其3D打印組術(shù)中出血量也減少。程暉等[7]認(rèn)為,3D模型演練可提高手術(shù)醫(yī)師們的操作熟練度,減少術(shù)中出血。邵晨等[19]研究認(rèn)為,運(yùn)用3D模型可練習(xí)避免損傷腋神經(jīng)及軟組織,這可能是術(shù)后Neer功能評(píng)分較高的部分原因。劉曉軍[8]研究認(rèn)為,利用3D打印模型可在術(shù)前獲取各種參數(shù),從各個(gè)角度觀察解剖特點(diǎn),以制訂更好的手術(shù)方案,提高手術(shù)精準(zhǔn)度,減少因手術(shù)暴露發(fā)生感染的可能,從而促進(jìn)患者肩關(guān)節(jié)功能恢復(fù),患者術(shù)后Neer功能評(píng)分更好。此外,因進(jìn)行預(yù)先操作,臨時(shí)固定及鋼板放置的位置都會(huì)更準(zhǔn)確,因位置不當(dāng)而調(diào)整器械位置的次數(shù)減少,從而有利于減少使用C臂透視的次數(shù)。

本meta分析中,因術(shù)后骨折愈合時(shí)間各項(xiàng)研究異質(zhì)性較大,使用RE模型分析,結(jié)果顯示:3D打印組與常規(guī)手術(shù)組骨折愈合時(shí)間無(wú)明顯差異(P>0.05)。分析其可能原因:在同一研究中,3D打印組和常規(guī)手術(shù)組都是相同的手術(shù)醫(yī)師團(tuán)隊(duì),手術(shù)方式也一致,只是某些細(xì)節(jié)不同(如3D組術(shù)前準(zhǔn)備和計(jì)劃更充分,術(shù)中可用模型進(jìn)行參照等),這些細(xì)節(jié)可能對(duì)手術(shù)中的一些近期指標(biāo)影響較大(手術(shù)時(shí)間和出血量等),對(duì)于像骨折愈合時(shí)間這樣的遠(yuǎn)期指標(biāo)影響不大。

綜上所述,3D打印輔助手術(shù)治療肱骨近端骨折在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量、術(shù)中C臂透視次數(shù)、術(shù)后Neer功能評(píng)分等方面的效果均優(yōu)于常規(guī)手術(shù),3D打印技術(shù)在此類(lèi)骨折手術(shù)治療中具有一定的增益效果。本研究納入標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格,且使用Jadad量表排除了<3分的文獻(xiàn),文獻(xiàn)質(zhì)量和數(shù)據(jù)分析可信度有一定保障。但本研究仍存在一定的局限性:(1)共納入8項(xiàng)研究,均未在文獻(xiàn)中明確提及是否使用盲法,也未詳細(xì)說(shuō)明分配隱藏的方式,可能是因?yàn)榇蟛糠峙R床研究需要考慮患者知情同意等倫理要求,盲法和分配隱藏的實(shí)施不易[20];(2)各項(xiàng)結(jié)局指標(biāo)異質(zhì)性較大,可能與醫(yī)療器械精度、統(tǒng)計(jì)方法、手術(shù)者業(yè)務(wù)水平、術(shù)中具體操作或術(shù)中細(xì)節(jié)不同等有關(guān)。

綜上所述,在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量、C臂透視次數(shù)、術(shù)后功能評(píng)分等各方面的結(jié)局指標(biāo)相比,3D打印輔助手術(shù)治療肱骨近端骨折效果優(yōu)于常規(guī)手術(shù),3D打印技術(shù)在此類(lèi)骨折的手術(shù)治療中有一定的增益效果。