3D 打印輔助開放復(fù)位內(nèi)固定移位型髖臼骨折△

周東，蘇郁，吳舒婷，王磊，劉斯輝，李鋮嵩，郭衛(wèi)中

（福建醫(yī)科大學(xué)附屬閩東醫(yī)院，福建寧德 355000）

近年來，隨著人口老齡化，髖臼骨折的患病率呈上升趨勢(shì)［1，2］。在過去的25 年里，60 歲以上患者髖臼骨折的發(fā)生率增加了2.4 倍［3］，這可能與老年患者骨質(zhì)疏松及損傷機(jī)制不同有關(guān)。老年患者在日常生活中更容易遭受站立摔傷、高處墜落等低能量創(chuàng)傷，而年輕患者更容易遭受高能量創(chuàng)傷［3］。股骨頭壞死和創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎是髖臼骨折的主要并發(fā)癥，股骨頭壞死常發(fā)生于髖臼骨折脫位后，在低能量創(chuàng)傷的老年患者中很少發(fā)生，移位的髖臼骨折需要解剖復(fù)位，以防止創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。髖臼骨折的治療是復(fù)雜的，取決于許多因素，包括年齡、功能狀態(tài)、骨折類型、脫位程度、相關(guān)損傷和手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，髖臼骨折的手術(shù)治療適應(yīng)證正在迅速擴(kuò)大和發(fā)展［4～9］。切開、解剖復(fù)位和內(nèi)固定為保存關(guān)節(jié)提供了最好的機(jī)會(huì)，并降低了創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)［10～13］。由于髖臼骨折為關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，需要達(dá)到解剖復(fù)位和堅(jiān)強(qiáng)固定，對(duì)術(shù)者的手術(shù)技術(shù)要求較高。隨著3D 打印技術(shù)在骨科臨床中的不斷應(yīng)用，作者通過3D 打印技術(shù)打印出1∶1 等比例的骨盆3D 模型，可直觀地觀察髖臼骨折形態(tài)，進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃，并充分指導(dǎo)手術(shù)過程。本研究對(duì)2018 年1 月—2022 年6 月收治的32 例移位型髖臼骨折患者資料進(jìn)行回顧性分析，旨在探討3D 打印技術(shù)在開放復(fù)位內(nèi)固定治療移位型髖臼骨折中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）單側(cè)新鮮髖臼骨折；（2）影像顯示髖臼骨折移位＞5 mm（圖1a,1b）；（3）采用手術(shù)治療，并獲得完整隨訪。

圖1 患者，女，60 歲，交通傷致右髖臼骨折。1a,1b: 術(shù)前骨盆三維CT 顯示右側(cè)髖臼骨折，Judet-Letournel 分型為雙柱骨折；1c,1d: 采用3D 打印技術(shù)1∶1 等比例打印患者骨盆三維物理模型，在實(shí)物模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，模擬骨折復(fù)位，確定鋼板螺釘最佳位置、鋼板預(yù)彎程度、螺釘長(zhǎng)度、螺釘數(shù)量和方向、螺釘進(jìn)入角度等；1e,1f: 術(shù)中骨折得到滿意復(fù)位，鋼板螺釘精準(zhǔn)置入固定，C 形臂X 線機(jī)透視顯示內(nèi)固定物位置良好；1g,1h: 術(shù)后X 線片及CT 顯示右髖臼骨折復(fù)位滿意，內(nèi)固定裝置位置良好，螺釘未進(jìn)入關(guān)節(jié)內(nèi)。Figure 1.A 60-year-old female got right acetabular fracture due to traffic accident.1a,1b: Preoperative three-dimensional pelvic CT showed right acetabular fracture,Judet-Letournel classification of double column fractures.1c,1d: Preoperative 3D printing technology was used to make a 1∶1 printed the three-dimensional real model of the patient's pelvis,then,simulation of the operation involving fracture reduction,and determine the optimal position of plate and screws,pre-bend the plates,and select screw in proper length,screw number,direction and screw entry angle.1e,1f:During the surgical procedure,the fractures were satisfactorily reduced,the plates and screws were accurately inserted and fixed as fluoroscopy showed.1g,1h:Postoperative radiographs and CT showed that the fracture of the right acetabulum was satisfactorily reduced,the position of the internal fixator was good,without screw entering the joint.

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）開放性髖臼骨折；（2）雙側(cè)髖臼骨折；（3）陳舊性髖臼骨折；（4）嚴(yán)重器質(zhì)性疾病，伴有全身感染患者；（5）嚴(yán)重骨質(zhì)疏松；（6）合并下肢血管疾病。

1.2 一般資料

回顧性分析2018 年1 月—2022 年6 月收治的移位型髖臼骨折的患者，共32 例符合上述標(biāo)準(zhǔn)，納入本研究。根據(jù)醫(yī)患溝通結(jié)果，16 例應(yīng)用3D 打印技術(shù)（3D 組）；16 例應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)（傳統(tǒng)組）。兩組一般資料見表1，兩組患者年齡、性別、BMI、損傷至手術(shù)時(shí)間、側(cè)別、骨折分型［10］的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究已獲得寧德市閩東醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)｛［2019］寧閩醫(yī)倫理審字第（0419-4）號(hào)｝，所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

表1 兩組患者術(shù)前一般資料與比較Table 1 Comparison of preoperative general documents between the two groups

1.3 手術(shù)方法

3D 組：采用3D 打印技術(shù)1∶1 等比例打印骨盆三維物理模型（圖1c），在實(shí)物模型上進(jìn)行體外模擬手術(shù)，模擬骨折復(fù)位，確定鋼板螺釘最佳位置、鋼板預(yù)彎程度、螺釘長(zhǎng)度、螺釘數(shù)量和方向、螺釘進(jìn)入角度等一系列術(shù)前模擬手術(shù)（圖1d）。術(shù)中依照術(shù)前體外模擬手術(shù)設(shè)計(jì)的方案開展手術(shù)操作，根據(jù)骨折類型確定手術(shù)入路后采用合適的體位，包括前方髂腹股溝入路、后方Kocher-Langenbeck（K-L）入路和前后聯(lián)合入路。前側(cè)入路顯露髖臼前壁、前柱和四邊體，充分剝離腹直肌顯露恥骨上支；直視下整復(fù)髖臼骨折，克氏針臨時(shí)固定。后方入路暴露髖臼后壁和后柱，整復(fù)髖臼骨折，克氏針臨時(shí)固定。并用術(shù)前已預(yù)彎好的重建鋼板及確定好的內(nèi)固定物固定依次進(jìn)行骨折內(nèi)固定（圖1e,1f）。

傳統(tǒng)組：所有患者未應(yīng)用3D 打印技術(shù)，而是傳統(tǒng)開放復(fù)位內(nèi)固定。依據(jù)術(shù)前影像制定手術(shù)方案，手術(shù)入路與顯露等操作同上，內(nèi)固定依據(jù)術(shù)中測(cè)量進(jìn)行選擇塑形。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

記錄圍手術(shù)期資料，包括手術(shù)時(shí)間、切口總長(zhǎng)度、術(shù)中失血量、輸血量、透視次數(shù)、下地行走時(shí)間、住院時(shí)間、早期并發(fā)癥。采用完全負(fù)重活動(dòng)時(shí)間、VAS 評(píng)分、髖伸屈活動(dòng)度（range of motion,ROM）、髖內(nèi)外旋ROM、Harris 評(píng)分［14］評(píng)價(jià)臨床效果。行影像檢查，采用Matta 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)［16］評(píng)價(jià)骨折復(fù)位情況，即在正位及Judet 斜位骨盆X 線片上測(cè)量骨折的移位情況，其中骨折移位＜1 mm 為解剖復(fù)位，Matta 評(píng)分為優(yōu)；1～3 mm 為滿意復(fù)位，評(píng)分為良；＞3 mm 為不滿意復(fù)位，評(píng)分為差。記錄骨折復(fù)位情況、骨折愈合時(shí)間和T?nnis 髖骨性關(guān)節(jié)炎分級(jí)［15］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)以±s表示，資料均呈正態(tài)分布時(shí)，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)時(shí)間點(diǎn)間比較采用單因素方差分析；資料呈非正態(tài)分布時(shí)，采用秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用卡方或校正卡方檢驗(yàn)。等級(jí)資料兩組比較采用Mann-whitneyU檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 圍手術(shù)期情況

兩組患者均順利完成手術(shù)，3D 組均未發(fā)生血管、神經(jīng)損傷等嚴(yán)重并發(fā)癥，傳統(tǒng)組1 例發(fā)生醫(yī)源性坐骨神經(jīng)損傷，1 例發(fā)生醫(yī)源性股外側(cè)皮神經(jīng)損傷，均予營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)等處理后，于半年后完全恢復(fù)。兩組圍手術(shù)期資料見表2，3D 組手術(shù)時(shí)間、切口總長(zhǎng)度、透視次數(shù)、術(shù)中失血量、輸血量、下地行走時(shí)間均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。兩組所有患者手術(shù)切口均甲級(jí)愈合，無切口感染、下肢深靜脈血栓形成等并發(fā)癥。

表2 兩組患者圍手術(shù)期資料與比較Table 2 Comparison of perioperative data between the two groups

2.2 隨訪結(jié)果

所有患者隨訪平均（23.5±10.1）個(gè)月，隨訪過程中，3D 組1 例髖部疼痛加劇，影像證實(shí)為創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎，無需行翻修手術(shù)者。傳統(tǒng)組中2 例髖部疼痛加劇，影像證實(shí)為髖臼囊性變，無需行翻修手術(shù)者。

兩組患者隨訪資料見表3，3D 組患者術(shù)后完全負(fù)重活動(dòng)時(shí)間顯著早于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。術(shù)后隨時(shí)間推移，兩組患者VAS 評(píng)分均顯著降低（P＜0.05）；而髖伸屈ROM、髖內(nèi)外旋ROM、Harris 評(píng)分顯著增加（P＜0.05）。術(shù)后1、6 個(gè)月，3D 組的VAS、Harris評(píng)分差異顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05），末次隨訪時(shí)兩組間VAS、Harris 評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)兩組間髖伸屈ROM、髖內(nèi)外旋ROM 差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 兩組患者隨訪資料（±s）與比較Table 3 Comparison of follow-up data between the two groups(±s)

表3 兩組患者隨訪資料（±s）與比較Table 3 Comparison of follow-up data between the two groups(±s)

指標(biāo)P 值完全負(fù)重活動(dòng)時(shí)間(d)VAS 評(píng)分(分)術(shù)后1 個(gè)月術(shù)后6 個(gè)月末次隨訪時(shí)P 值髖伸屈ROM(°)術(shù)后1 個(gè)月術(shù)后6 個(gè)月末次隨訪時(shí)P 值髖內(nèi)外旋ROM(°)術(shù)后1 個(gè)月術(shù)后6 個(gè)月末次隨訪時(shí)P 值Harris 評(píng)分(分)術(shù)后1 個(gè)月術(shù)后6 個(gè)月末次隨訪時(shí)P 值3D 組（n=16）89.1±3.8傳統(tǒng)組（n=16）94.6±4.9＜0.001＜0.001＜0.001 0.096 3.5±1.5 1.6±1.4 0.6±0.7＜0.001 5.3±1.0 3.4±1.3 1.1±1.1＜0.001 121.6±4.7 132.3±6.3 147.5±11.3＜0.001 119.6±7.3 131.3±10.2 148.2±12.5＜0.001 0.365 0.756 0.871 0.310 0.412 0.466 78.5±4.4 87.4±5.8 94.0±5.5＜0.001 76.7±5.5 85.4±7.3 92.2±8.1＜0.001 56.4±5.3 78.1±5.1 89.2±3.0＜0.001 51.1±8.1 72.8±4.8 87.3±3.8＜0.001 0.037 0.004 0.118

2.3 影像評(píng)估

3D 組術(shù)后影像見圖1g,1h。兩組患者影像測(cè)量結(jié)果見表4，術(shù)后影像顯示3D 組骨折復(fù)位質(zhì)量顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05）。兩組間骨折愈合時(shí)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。隨術(shù)后時(shí)間推移，3D 組T?nnis 髖OA 分級(jí)稍有加重，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），而傳統(tǒng)組T?nnis 髖OA 分級(jí)顯著加重（P＜0.05）；術(shù)后1、6 個(gè)月，兩組間T?nnis 髖OA 分級(jí)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），末次隨訪時(shí)3D組T?nnis 髖OA 分級(jí)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組（P＜0.05），兩組均無股骨頭壞死發(fā)生。

表4 兩組患者影像資料與比較Table 4 Comparison of imaging data between the two groups

3 討 論

由于髖臼解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周圍血管、神經(jīng)分布豐富，組織剝離困難，出血量大，因此髖臼骨折手術(shù)一直以來都是治療的難點(diǎn)。3D 打印技術(shù)的應(yīng)用解決了復(fù)雜的髖臼骨折手術(shù)所面臨的諸多困難。術(shù)者利用3D 打印技術(shù)了解骨折移位情況，預(yù)先制定手術(shù)方案，使術(shù)中操作更加流暢、安全，骨折復(fù)位固定精準(zhǔn)可靠，減少了組織剝離創(chuàng)傷、術(shù)中出血量及術(shù)中輻射暴露，手術(shù)時(shí)間大大縮短，髖關(guān)節(jié)功能得到快速恢復(fù)，這在本研究結(jié)果中得到證實(shí)。Chana Rodríguez等［17］在髖臼骨折手術(shù)治療的研究中認(rèn)為3D 打印模型可有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的手術(shù)目的，減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。邱少東等［18］在陳舊性髖臼骨折研究中也發(fā)現(xiàn)3D 打印技術(shù)有助于術(shù)者術(shù)前制定優(yōu)化、精確的個(gè)性化手術(shù)方案，提高手術(shù)的安全性，可精準(zhǔn)復(fù)位，縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。

在術(shù)前診斷中，根據(jù)骨盆三維CT 影像打印出的1∶1 等比例3D 打印模型更直觀、更具體、更方便，可以多角度觀察，使分型更準(zhǔn)確，有助于預(yù)估軟組織與骨性結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對(duì)每個(gè)髖臼骨折患者的準(zhǔn)確診斷有助于開展個(gè)體化、精準(zhǔn)的手術(shù)治療。針對(duì)較為復(fù)雜的髖臼骨折，傳統(tǒng)手術(shù)存在一定的局限性和不確定性［19］，而3D 打印可以將真實(shí)的骨骼結(jié)構(gòu)更立體地呈現(xiàn)出來，可在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)手術(shù)的缺陷［20～21］。黃旭科等［22］也認(rèn)為3D 打印技術(shù)具有傳統(tǒng)術(shù)前規(guī)劃不具備的優(yōu)勢(shì)，術(shù)前骨盆3D 打印模型可以直觀、全面地顯示骨折線位置及各骨折塊的空間關(guān)系，避免術(shù)中盲目剝離造成不必要的創(chuàng)傷。本研究結(jié)果也體現(xiàn)了3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

移位型髖臼骨折內(nèi)固定術(shù)后常見并發(fā)癥，包括創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎、軟骨溶解、股骨頭壞死和醫(yī)源性神經(jīng)損傷。創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎和股骨頭缺血性壞死對(duì)患者來說可能是毀滅性的并發(fā)癥。有高達(dá)20%的髖臼骨折患者發(fā)生創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎，這也是最常見的遠(yuǎn)期并發(fā)癥［23，24］。2005 年，Giannoudis 等［23］對(duì)接受切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)治療的3670 例髖臼骨折進(jìn)行了一項(xiàng)薈萃分析，發(fā)現(xiàn)13%～44%的患者發(fā)生創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎。創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的病理機(jī)制可能是多因素的，Morison等［25］認(rèn)為這種疾病不僅可能是復(fù)位不良導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動(dòng)不協(xié)調(diào)的結(jié)果，也可能源于初始創(chuàng)傷引起的關(guān)節(jié)軟骨損傷。創(chuàng)傷的因素由患者自身受傷機(jī)制導(dǎo)致，不受人為控制，而骨科醫(yī)師保證良好的骨折復(fù)位對(duì)減少遠(yuǎn)期創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率起到至關(guān)重要的作用。髖臼負(fù)重面解剖關(guān)系的準(zhǔn)確恢復(fù)是防止創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎發(fā)生的首要條件［26］。因此，本研究中3D 組創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生率顯著低于傳統(tǒng)組，源于3D 組患者髖臼骨折有著良好的復(fù)位。

本研究也存在一定的局限性：（1）3D 打印技術(shù)無法打印直徑＜1.0 mm 的骨折碎片，打印的1∶1 等比例骨盆模型與患者的真實(shí)骨盆存在一定差異；（2）體外模擬手術(shù)無需考慮顯露神經(jīng)、血管等軟組織情況，與真實(shí)的手術(shù)存在一定差異，部分患者在使用術(shù)前體外模擬手術(shù)預(yù)彎好的鋼板時(shí)尚需要在術(shù)中進(jìn)行調(diào)整。

綜上所述，對(duì)于移位型髖臼骨折的開放復(fù)位內(nèi)固定治療，3D 打印技術(shù)可個(gè)體化指導(dǎo)術(shù)前規(guī)劃，預(yù)先進(jìn)行術(shù)前體外模擬手術(shù)，輔助術(shù)中精準(zhǔn)手術(shù)操作，具有手術(shù)時(shí)間短、創(chuàng)傷小、出血少、輻射暴露少、復(fù)位質(zhì)量好、康復(fù)快、髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)快、并發(fā)癥少的優(yōu)點(diǎn)，值得臨床推廣。