3D打印技術輔助Salter截骨治療發育性髖關節發育不良

陳 城，瞿 鋼，湯樣華，莊 偉

發育性髖關節發育不良(DDH)是嬰幼兒較常見的骨骼肌肉系統疾病，全球發病率為1.5‰～40‰。DDH因改變了髖關節生物力學，使關節內應力異常和關節軟骨超負荷，如未及時治愈，將導致嚴重的后遺癥與高致殘率。DDH治療方法因患兒年齡、髖關節發育缺陷程度而不同,但總體治療原則是恢復并保持髖臼與股骨頭的同心圓復位。Salter截骨術是早期手術矯正 DDH 的首選金標準術式，但DDH患兒髖關節解剖結構變異復雜，要獲得精準的截骨效果對術者仍具有較大挑戰。3D 打印技術可以1 ∶1 復制實物模型，通過客觀、立體、直觀地展示患處的解剖特點，協助術者制定精準的個體化手術方案和進行預手術模擬，目前在復雜的骨盆、髖關節、脊柱手術以及骨腫瘤切除、肢體畸形與矯形、假體制作等領域中均有應用[1-2]。2015年5月～2019年1月，杭州市蕭山區中醫院骨科采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療17例DDH患兒，取得良好療效，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料本研究34例，按手術方式不同將患兒分為觀察組和對照組，每組17例。① 觀察組：采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療，男7例，女10例，年齡1～6(3.4±1.1)歲。左側8例，右側9例。Tonnis分級：Ⅱ級2例，Ⅲ級5例，Ⅳ級10例。② 對照組：采用常規Salter截骨術治療，男6例，女11例，年齡1～6(3.3±1.0)歲。左側9例，右側8例。Tonnis分級：Ⅱ級1例，Ⅲ級8例，Ⅳ級8例。兩組術前基本資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 術前準備完善術前檢查，排除手術禁忌證。行骨盆CT檢查，常規行股骨牽引至髖臼水平。觀察組術前3D打印： 采集患兒骨盆CT數據，應用16排螺旋CT(管電壓為120 kV，層厚為5 mm，螺距為1.1 mm)掃描后導出CT圖像的DICOM格式資料，然后導入Mimics 14.1軟件中，進行三維重建。重建的髖關節模型以.stl格式保存，導入Imageware 12.0軟件進行進一步分析及設計，模擬手術截骨。再將.stl格式文件保存導入3D打印機(中瑞ISLA660)，制作1 ∶1患兒骨盆模型。

1.3 手術方法① 對照組：全身麻醉?；純浩脚P位，墊高患髖。經皮下松解內收肌。取髖關節前外側入路，鈍性分離闊筋膜張肌、縫匠肌間隙與股直肌，保護股外側皮神經。顯露髂前上棘，切斷股直肌，松解股直肌反折頭。切開髂骨骨骺，剝離骨膜，顯露髂骨內外板，保護旋股外側血管束。切斷髂腰肌肌腱，顯露關節囊，松解髖骨外側面，清理髖臼周圍組織。T形切開關節囊，沿圓韌帶止點切除圓韌帶并清理髖臼內的組織,切斷髖臼橫韌帶,輕柔復位。自髂骨內外板顯露坐骨大切跡，線鋸自髂前下棘至坐骨大切跡方向做截骨,巾鉗固定截骨近端，將截骨遠端以恥骨聯合為支點，向外、前、下方旋轉。固定截骨遠、近端，自髂嵴切取一足夠大骨塊，嵌入骨盆截骨處 V形骨窗處。以2枚克氏針穿過截骨近端、截骨塊、截骨遠端，確保沒有穿入髖臼內。再次復位股骨頭，關節穩定性良好，關節囊緊縮縫合，逐層縫合切口。如合并股骨前傾角、頸干角較大，聯合股骨近端截骨術。 ② 觀察組：術中找到與3D打印模型相對應的解剖標志，確定截骨位置，進行標記，根據骨盆模型進行Salter截骨，其余方法同對照組。

1.4 術后處理行髖人字石膏固定維持髖關節復位，常規給予預防感染、抗凝、鎮痛等治療。8周后拆除石膏進行康復訓練，康復訓練1個月后逐漸負重行走。

1.5 觀察指標及療效評價① 手術時間，術中出血量，術中透視次數，并發癥發生情況。② 末次隨訪時，測量髖臼指數，采用Severin X線評級評價髖關節形態、Mackay評定標準評價髖關節功能。

2 結果

患者均獲得隨訪，時間12～26個月。

2.1 兩組手術情況比較見表1。手術時間、術中出血量和術中透視次數觀察組均明顯短(少)于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。

表1 兩組手術情況比較

2.2 兩組并發癥發生情況比較兩組均未發生內固定松動、斷裂及關節脫位、股骨頭無菌性壞死等并發癥。

2.3 兩組髖臼指數及髖關節形態比較末次隨訪時，髖臼指數觀察組由術前28～43(35.1±5.8)降低至17～25(22.5±1.3)，對照組由術前27～44(32.8±4.4)降低至18～27(22.3±1.5)，差異均有統計學意義(P<0.05)；兩組之間比較差異均無統計學意義(P>0.05)。末次隨訪時采用Severin X線評級評價髖關節形態，兩組優良率比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 兩組末次隨訪時髖關節形態比較(例)

2.4 兩組髖關節功能比較見表3。末次隨訪時采用Mackay評定標準評價髖關節功能，兩組髖關節功能優良率比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.5 兩組典型病例見圖1～8 。

表3 兩組末次隨訪時髖關節功能比較(例)

圖1 患兒，男，6歲，左側DDH，采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示左側DDH；B.術前3D打印模型；C.術后X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；D.術后9個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；E.術后9個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖2 患兒，女，6歲，右側DDH，采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示右側DDH；B.術前3D打印模型；C.術后2個月X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；D.術后12個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；E.術后16個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖3 患兒，女，6歲，左側DDH，采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示左側DDH；B.術前3D打印模型；C.術后1個月X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；D.術后13個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；E.術后18個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖4 患兒，女，4歲，右側DDH，采用3D打印技術輔助Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示右側DDH；B.術前3D打印模型；C.術后1個月X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；D.術后15個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定拆除；E.術后15個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好

圖5 患兒，男，6歲，右側DDH，采用常規Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示右側DDH；B.術后7 d X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；C.術后12個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；D.術后12個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖6 患兒，女，6歲，右側DDH，采用常規Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示右側DDH；B.術后7 d X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；C.術后12個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；D.術后12個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖7 患兒，女，6歲，右側DDH，采用常規Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示右側DDH，左側Salter截骨術后；B.術后7 d X線片，顯示髖關節復位及截骨內固定滿意；C.術后12個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；D.術后12個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好 圖8 患兒，女，6歲，左側DDH，采用常規Salter截骨術治療 A.術前X線片，顯示左側DDH；B.術后7 d X線片，顯示左髖關節復位及截骨內固定滿意；C.術后12個月X線片，顯示髖關節在位，截骨處愈合，內固定無松動、斷裂；D.術后12個月大體外觀，顯示關節功能恢復良好

3 討論

DDH是嬰幼兒較常見的發育性骨骼肌肉系統疾病，臨床特征為股骨頭與髖臼對位異常，目前病因尚不明確，普遍認為是遺傳和環境因素相互作用的結果。DDH治療目標是盡可能早地恢復和維持髖關節的同心圓復位。目前對于6個月齡內患兒一般使用Pavlik吊帶治療；對于Pavlik吊帶治療失敗以及6～18個月的患兒，通常行閉合復位石膏固定治療；而對于年齡大于18個月或閉合復位治療失敗的患兒，則主要采用開放復位手術治療[3-4]。

研究[5]發現，年齡>18個月或閉合復位失敗的患兒,大多存在髖臼斜淺、方向異常，不能包容股骨頭的問題，需要通過骨盆截骨并旋轉髖臼達到復位。目前骨盆截骨方法主要有Salter截骨、Dega截骨和Pemberton截骨，其中Salter截骨為首選方法[6]。Salter截骨通過截骨旋轉髖臼方向，增加髖臼對股骨頭的包容，實現中心性復位，并根據Harris定律促進頭臼塑形。但由于骨盆、髖臼解剖結構的不規則、復雜，且與多個重要臟器、血管、神經毗鄰，加之DDH患兒還存在髖關節結構變異，在一定程度上增加了Salter截骨的難度及風險。既往術者主要根據術前骨盆X線片、CT斷層掃描決定截骨方案，但因骨盆X線片、CT斷層掃描缺乏直觀性，故對術者的經驗和操作具有很高的要求。3D打印技術輔助Salter截骨術通過個性化手術導航模板的打印，可以更直觀地展示患兒骨盆變異情況，指導術者在術前精確測量、模擬手術，設計個性化方案，能明顯提升手術精準率，減少術中出血量、術中透視次數，縮短手術時間。本研究結果顯示觀察組手術時間、術中出血量、術中透視次數均短(少)于對照組。

3D打印技術輔助Salter截骨術的注意事項：① 術前牽引可有效降低股骨頭壓力、股骨頭壞死發生率；另外，術后行髖人字石膏固定避免股骨過度外展，也有助于降低股骨頭壞死發生率。② 8歲以上患兒因恥骨聯合活動度減小，限制髖關節旋轉，應慎選本術式。③ 對合并股骨前傾角或頸干角大的患者，應聯合股骨近端短縮或旋轉截骨術。

綜上所述， 3D打印技術輔助Salter截骨術治療DDH可縮短手術時間，減少術中出血量和術中透視次數，手術療效確切。但本研究也存在樣本量小、隨訪時間短、缺乏多中心研究的局限性。