3D打印技術聯(lián)合橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)治療復雜髖臼骨折的臨床療效

秦 航,李順華,王從濤,郭永明,羅智成,羅 鴻

北京積水潭醫(yī)院貴州醫(yī)院骨外科,貴陽 550000

髖臼骨折可由骨盆骨折時恥骨、坐骨或髂骨骨折而波及髖臼,也可由髖關節(jié)中心性脫位所致[1]。復雜髖臼骨折屬于髖臼骨折的一種,隨著社會的快速發(fā)展,復雜髖臼骨折的發(fā)病率不斷增加,雖然復雜髖臼骨折的發(fā)病率在全身骨折類型中并不常見,但是髖臼位置特殊以及解剖關系復雜,內(nèi)側有盆腔器官,后方有坐骨神經(jīng)經(jīng)過,導致復雜髖臼骨折的治療難度較大[2]。傳統(tǒng)的治療方法以切開復位內(nèi)固定為主,但因術前缺乏模型,術中需要反復復位,導致手術時間長、術后創(chuàng)傷大、恢復進程緩慢[3]。3D打印技術近年來已經(jīng)在外科領域顯露出獨特的優(yōu)勢,例如在治療陳舊性髖臼后壁骨折中,按1∶1比例打印骨盆3D模型可以更直觀地了解髖臼后壁骨折情況,實現(xiàn)術前的模擬復位練習[4]。本研究回顧性分析2020年3月—2022年1月筆者醫(yī)院收治復雜髖臼骨折患者97例,探討橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)聯(lián)合3D打印技術在復雜髖臼骨折中的臨床效果。

臨床資料

1 一般資料

納入標準:(1)年齡>18歲;(2)復雜髖臼骨折診斷標準參照《實用骨科學》[5],經(jīng)CT、MRI等影像學證實,復雜髖臼包括:前柱與后半橫骨折、T形骨折、后柱與后壁骨折等;(3)均為新鮮骨折,受傷時間在2周內(nèi);(4)符合手術指征,手術操作由同一組醫(yī)師完成;(5)精神狀態(tài)正常,可正確表達意識。排除標準:(1)既往有骨折手術或重大手術史;(2)盆腔大血管神經(jīng)發(fā)生損傷;(3)髖臼后壁大面積缺失;(4)合并心肺疾病、生命體征不穩(wěn)定;(5)合并精神疾病。

本組收治復雜髖臼骨折患者97例,男性51例,女性46例;年齡28～69歲,平均42.2歲。根據(jù)手術方式不同將患者分為傳統(tǒng)組(45例,重建鋼板手術)和3D組(52例,3D打印技術聯(lián)合橋接組合式接骨板內(nèi)固定系統(tǒng)治療)。傳統(tǒng)組男性24例,女性21例;年齡28～67歲,平均42.6歲;高處墜落傷13例,道路交通傷23例,擠壓傷9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半橫形骨折11例,雙柱骨折13例,T形骨折21例;受傷至手術時間2～14d,平均8.5 d;合并顱腦損傷9例,胸腹臟器損傷10例,失血性休克3例,出現(xiàn)坐骨神經(jīng)損傷癥狀3例,下肢深靜脈血栓形成4例。3D組男性27例,女性25例;年齡30～69歲,平均41.8歲;高處墜落傷15例,道路交通傷28例,擠壓傷9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半橫形骨折11例,雙柱骨折15例,T形骨折26例;受傷至手術時間3～13d,平均8.2d;合并顱腦損傷11例,胸腹臟器損傷13例,下肢深靜脈血栓形成5例,失血性休克4例,出現(xiàn)坐骨神經(jīng)損傷癥狀者5例。兩組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。本研究經(jīng)北京積水潭醫(yī)院貴州醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審批(202001057)。

2 方法

傳統(tǒng)組:入院后給予補液、維持電解質(zhì)平衡、抗休克處理,根據(jù)骨折分型選擇合適的手術入路方案?；颊呷“雮扰P位,全身麻醉后,實施重建鋼板手術。顯露骨折后,檢查并清理骨折端,使用髖臼復位鉗盡可能將骨折尤其是負重區(qū)的關節(jié)面解剖復位。復位后選擇合適的重建鋼板固定,重建鋼板必須足夠堅強以利于患者術后早期活動。術中使用C型臂X線機觀察骨折復位及內(nèi)固定情況。術畢給予常規(guī)抗感染和抗凝治療。

3D組:入院后給予補液、維持電解質(zhì)平衡、抗休克處理,橋接組合式接骨板內(nèi)固定系統(tǒng)包含鎖定螺釘、固定棒、連接塊3個部分。術前CT掃描骨折部位,仔細分析骨折塊形態(tài)及移位情況,根據(jù)Letournel-Judet分型,確定好手術入路方式,運用閾值分割和區(qū)域增長功能快速分離骨折塊。通過對單個骨折塊進行移動、旋轉(zhuǎn)等操作完成髖臼骨折的虛擬復位,將所有復位骨折塊合并成一個復位模型,并可見骨折塊間骨折線。使用3D打印機采用熔融沉積成型法技術,打印出同比例的三維模型。術前醫(yī)師在三維模型上進行模擬訓練,掌握骨折塊的結構、復位順序,提前塑型,制定好具體的手術入路方案,確定固定數(shù)量等。術中采取髂腹股溝入路,切開皮膚、皮下,分層切開腹股溝韌帶。在髂前上棘和恥骨結節(jié)之間的中部辨認出髂恥梳筋膜,將外側的腰大肌和股神經(jīng)與內(nèi)側的髂外動靜脈分隔,游離此筋膜到骨盆入口緣,將其切斷,進入到四邊體表面和真骨盆腔。術中沿骨盆入口緣、四邊體表面以及恥骨上支進行剝離,充分顯露前柱骨折。必要時加做后方入路,將臀大肌向后內(nèi)側牽開,分離、牽開短外旋肌,顯露整個后壁和后柱。術畢常規(guī)放置引流管,給予抗凝和常規(guī)抗感染治療。

3 觀察指標

(1)手術相關指標:記錄兩組患者住院時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、手術時間、術后引流量。(2)髖關節(jié)功能:術前、術后6個月采用Harris髖關節(jié)功能評分[6]評估患者髖關節(jié)功能狀況,包括功能(0～47分)、活動度(0～5分)、畸形(0～4分)、疼痛(0～44分)4個項目,總分100分,評分越高功能越好。(3)復位情況:術后第3天患者均接受骨盆正位、閉孔斜位、髂骨斜位X線片檢查,其中解剖復位:骨折移位<1mm;復位滿意:骨折移位2～3mm;復位不滿意:骨折移位>3mm。總復位滿意率=解剖復位率+復位滿意率。(4)并發(fā)癥:記錄兩組患者術后并發(fā)癥發(fā)生情況,包括傷口脂肪液化、股神經(jīng)牽拉、異位骨化、創(chuàng)傷性關節(jié)炎等。

4 統(tǒng)計學分析

結 果

與傳統(tǒng)組比較,3D組術中透視次數(shù)、術后引流量、術中出血量較少,住院時間、手術時間短(P<0.001)。見表1。兩組患者Harris髖關節(jié)功能評分各項目:功能、活動度、畸形、疼痛及總分,術前組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。兩組患者術后6個月活動度、疼痛、畸形、功能、總分均升高,且3D組高于傳統(tǒng)組(P<0.001)。見表2。兩組患者總復位滿意率組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。兩組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表4。典型病例見圖1、2。

圖1 患者男性,57歲,高處墜落傷致右側髖臼Tile C型骨折。a.術前骨盆正位X線片;b、c.術前CT斷層掃描;d、e.術前CT三維重建模型;f、g.術前骨折1∶1 3D打印模型;h、i.術前在骨折1∶1 3D模型上行手術設計及橋接內(nèi)固定系統(tǒng)成型;j、k.術后骨盆正、側位X線片

圖2 患者男性,38歲,高處墜落傷致右側髖臼Tile C型骨折。a.術前骨盆正位X線片;b、c.術前CT斷層掃描;d、e.術前CT三維重建模型;f、g.術前骨折1∶1 3D打印模型,并在骨折1∶1 3D模型上行手術設計及橋接內(nèi)固定系統(tǒng)成型;h、i.術后骨盆正位、右側髂骨斜位X線片;j.部分骨盆髖臼骨折病例1∶1 3D打印模型

表1 兩組患者手術相關指標比較

表2 兩組患者Harris 髖關節(jié)功能評分比較分)

表3 兩組患者復位情況比較 [n(%)]

表4 兩組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較 [n(%)]

討 論

髖臼是髖關節(jié)的重要組成部分,是人體內(nèi)最大的活動和承重關節(jié),且髖臼周圍肌肉發(fā)達,布滿復雜的血管和神經(jīng)。髖臼骨折多由髖關節(jié)中心性脫位或髂骨、恥骨、坐骨骨折導致,屬于高能量損傷[7]。而髖臼骨折按照Judet-Letournel分型又分為復雜髖臼骨折和簡單髖臼骨折,簡單髖臼包括:前壁骨折、橫行骨折、后壁骨折等;復雜髖臼則包括:前柱與后半橫骨折、T形骨折、后柱與后壁骨折等[8]。其中復雜髖臼骨折的手術治療仍然充滿挑戰(zhàn),因復雜髖臼骨折具有以下特點:(1)解剖結構紊亂,其周圍有眾多軟組織如血管、肌肉、神經(jīng)、韌帶等;(2)易破壞關節(jié)血運,股骨頭的血運容易受到影響,最終導致股骨頭壞死;(3)復位難度大,此類患者骨折碎片比較多、移位比較大,又因為髖臼位置比較深,手術可操作空間比較小;(4)手術創(chuàng)傷大、并發(fā)癥多,術中單一缺口難以滿足治療需要,而缺口廣泛顯露又易增加感染風險,不利于術后恢復[9-10]。所以,復雜髖臼骨折的治療必須以最小的創(chuàng)傷達到最佳效果,手術要求較高。因此,術前精確的診斷、詳盡的手術方案設計、熟練的手術操作技巧,均是復雜型髖臼骨折治療成功的必要條件。

傳統(tǒng)手術方法治療復雜髖臼骨折,為了完全顯露骨折斷端,需對人體軟組織進行廣泛剝離,進而在術中根據(jù)骨折形態(tài)塑形接鋼板,明顯增加了手術創(chuàng)傷、延長了手術時間,導致術后效果一般[11]。橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:(1)靈活性及適應性較高,可根據(jù)骨折類型調(diào)換棒、釘?shù)葦?shù)量;(2)有利于骨折術后愈合,即無需或較少剝離骨膜即可完成特殊部位固定[12]。在3D打印技術的指導下,能對各部位的解剖結構關系進行了解,準確和全面地顯示骨折立體形態(tài),有助于手術的順利實施[13]。本研究結果顯示,橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)聯(lián)合3D打印技術治療復雜髖臼骨折,可縮短住院時間和手術時間,減少術后引流量、術中透視次數(shù)、術中出血量。傳統(tǒng)手術方法根據(jù)髖臼骨折的不同部位通過彎曲塑形以適應髖臼骨折的特殊形態(tài),使各個骨碎塊能良好地復位到接近正常的解剖位置加以內(nèi)固定。但在手術操作時因局限于二維圖像,骨折部位的立體結構并不能直觀顯示出來,為了盡可能地暴露術區(qū)而導致創(chuàng)傷較大、術中出血量多,手術時間延長[14]。3D打印技術聯(lián)合橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)治療優(yōu)勢:(1)3D打印骨折模型技術核心是制作同比例模型,在術者面前精準的展示髖臼骨折情況,彌補了傳統(tǒng)影像學檢查方法的缺陷;(2)術者通過骨折實物模型進行術前操作模擬,設計及規(guī)劃、鋼板及螺釘?shù)倪x用,術中根據(jù)術前實踐方案進行操作,可使手術步驟簡化、手術時間縮短,從而減少術中繼發(fā)性損傷[15-16]。而本研究結果顯示,兩組手術方式下的總體復位滿意率比較差異無統(tǒng)計學意義,筆者分析原因可能是因為筆者醫(yī)院收治的復雜髖臼骨折均由經(jīng)驗豐富的主任醫(yī)師完成,且醫(yī)學影像技術的應用,可幫助術者理解骨折形態(tài)及特點,加上術中復位技術均為間接復位,使用相同的骨折復位技術及器械,故而可能導致總體復位滿意率無明顯差異[17]。同時本次研究也發(fā)現(xiàn),橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)聯(lián)合3D打印技術治療復雜髖臼骨折,可促進髖關節(jié)功能恢復。這可能與此類手術方式可減輕手術創(chuàng)傷,有利于患者術后早期進行康復訓練,進而獲得較好的髖關節(jié)功能改善效果有關[18]。本研究中兩組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義,但有減少的趨勢,分析其原因可能與納入病例數(shù)少有關,具體的結論還需進一步擴大樣本量驗證。此外,有關橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)聯(lián)合3D打印技術的適應證尚不明確,仍需進一步分析。

綜上所述,復雜髖臼骨折采用橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)聯(lián)合3D打印技術治療,可縮短手術時間,減少術中出血量,提高髖關節(jié)功能恢復效果。

作者貢獻聲明：秦航:資料收集,論文撰寫、修改及審校;李順華、王從濤:資料收集、文獻檢索;郭永明、羅智成:資料整理、統(tǒng)計學分析;羅鴻:論文修改及審校、研究指導