3D打印技術在髖臼骨折中的臨床應用

黃其志 李俊豪 陳大樂 葉東城 曾參軍

髖臼骨折是骨科常見的一種嚴重損傷，每10萬人群發生率約20～37人次，約占所有骨折的0.3%～6.0%，死亡率達10.2%，復雜的髖臼骨折死亡率約為31.1%[1]。隨著對髖臼骨折認識的深入，近年來主張對不穩定性髖臼骨折采取積極的手術治療[2]，由于髖臼解剖結構復雜，神經、血管分布密集、位置深在，使髖臼骨折手術創傷大、風險高、難度大，容易發生神經、血管醫源性損傷，對手術醫師要求極高[3-5]，也增加了患者的心理痛苦和經濟負擔。3D打印技術制作三維模擬假體并預彎鋼板，可以有效在術前為臨床醫生提供精確的指導，并且在體外進行手術模擬，以達到在手術中減小創傷，縮短時間，提高矯正精準度的目的，為患者提供更加有效、安全、精準的治療。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

2016年5月—2018年7月在我院住院部手術治療的36例髖臼骨折患者。將其采用隨機分為兩組。治療組18例，男10例，女8例，年齡25～59歲，平均年齡（43.6±9.5）歲，術前時間窗5～15天，平均（9.1±0.7）天，髖臼骨折分型：Ⅰ型10例，Ⅱ型8例；對照組18例，男9例，女9例，年齡29～55歲，平均年齡（43.4±9.1）歲，術前時間窗5～15天，平均（8.9±0.9）天，髖臼骨折分型：Ⅰ型11例，Ⅱ型7例；兩組患者一般資料經統計學分析，差異無統計學意義（P＞0.05），具有分組研究價值。本次研究申報我院醫學倫理委員會批準開展，所有患者均對本次研究之情同意且自愿簽署知情同意書。

1.2 治療方法

1.2.1 術前準備 （1）入院行常規檢查，實驗室常規檢查，心電圖，評估手術耐受力，排除手術禁忌證；（2）所有患者入院后均攝傷髖前后位、傷髖閉孔斜位、傷髖髂骨斜位片，傷髖三維重建CT片，確定骨折分型情況，排除非研究骨折分型。（3）入院后常規骨牽引，手術時間以傷后5～7天為最佳．最遲不超過傷后3周。

1.2.2 手術操作 （1）麻醉方式：患者均采用椎管內麻醉。（2）手術方法：治療組采用3D打印技術：通過髖臼CT及三維重建進行數據測量及收集，術前根據測量結果設計并選擇個體化的螺釘及解剖鋼板，同時根據3D髖臼模型預彎鋼板，根據骨折分型應用理想的髖臼骨折手術入路進行手術。對照組采用傳統技術手術：根據骨折分型應用理想的髖臼骨折手術入路進行手術。

1.2.3 術后處理 所有患者術后均給予藥物預防感染、抗凝、止痛治療，持續被動活動關節（CPM）和靜力性肌收縮功能鍛煉，半個月后主動伸屈髖關節并扶拐行走，3個月后根據骨折愈合情況棄拐行走。術后手術切口1～3 d定期換藥，以預防傷口感染。

1.3 觀察指標及療效判定

1.3.1 觀察指標 觀察兩組患者手術時間、術中出血量，術后骨折復位情況，術后并發癥及術后功能恢復情況。

1.3.2 評價標準 根據Matta提出的復位標準及Merle d’Aubigne提出的臨床評定標準[6]。

髖臼骨折的復位情況按matta標準：＜1 mm為解剖復位，＜3 mm且≥1 mm為滿意復位，＞3 mm為不滿意復位。根據改良的Merle d’Aubigne和Postel評分標準（優：≥18分，良15～17分，可13～14分，差＜13分）。

1.4 統計學意義

應用SPSS 17軟件對數據進行統計分析。計量資料采用（±s）表示，采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，采用（%）表示，P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 手術時間及出血量比較

治療組手術時間及術中出血量均少于對照組，組間數據對比差異存在統計學意義（P＜0.05），詳情見表1。

2.2 兩組治療手術骨折復位情況

治療組術后骨折端移位情況優于對照組，數據比較差異存在統計學意義（P＜0.05）；兩組患者術后滿意復位情況雖有差異，但數據比較差異無統計學意義（P＞0.05），詳情見表2。

2.3 手術后并發癥情況

治療組術后合計發生并發癥1例，發生率5.56%，低于對照組發生6例，發生率33.33%，差異存在統計學意義（P＜0.05），詳情見表3。

2.4 手術后功能恢復情況

治療組術后功能評分優于對照組，數據比較差異存在統計學意義（P＜0.05）；兩組患者術后功能評級雖有差異，但數據比較差異無統計學意義（P＞0.05），詳情見表4。

3 討論

隨著計算機及軟件的開發和利用，數字化醫學得到蓬勃發展。3D打印技術的出現，利用數字化技術進行體外重建人體解剖學結構，可以將患者等比例骨盆模型打印出來，在體外顯示骨折情況，使得復雜的髖臼骨折變得更加直觀，為手術醫師提供準確的骨折信息[7-8]。利用3D打印技術制作的三維模擬假體并預彎鋼板，可以有效的在術前為臨床醫生提供精確的指導，并且在體外進行手術模擬，以達到在手術中減小創傷，縮短時間，提高矯正精準度的目的[9-10]。

表1 手術時間及出血量（±s）

表1 手術時間及出血量（±s）

組別 例數 手術時間（min） 出血量（mL）治療組對照組t值P值18 18--138．06±22．83 166．39±12．10 4．65＜ 0．05 718．89±221．71 911．67±124．12 3．22＜ 0．05?

表2 手術骨折復位情況

表3 手術后并發癥情況

表4 手術后功能恢復情況

3.1 兩組治療方式手術時間及出血量比較分析

運用3D打印技術進行手術無論在手術時間，還是出血總量來說，均優于傳統手術的對照組。主要得益于運用了3D打印技術制作的三維模擬假體并進行術前復位，同時根據復位情況進行鋼板預彎，可以有效的在術中為臨床醫生提供精確的指導，減少術中骨折反復復位及鋼板因不貼骨面而進行反復調整，從而大大縮短手術時間，同時因為有假體模型的模擬復位及固定，減少了術中對骨折周圍軟組織的剝離，從而達到在手術中縮短時間，減少創傷，降低出血量。

3.2 兩組治療方式手術骨折復位、功能、并發癥情況比較分析

兩組治療方式的術后功能評分情況治療組的術后功能評分較對照組高；兩組治療方式術后功能評級差異無統計學意義，說明兩組手術治療均可以取得較好效果。治療組的術后并發癥發生率低于對照組。可以看出手術中的復位精度越高，術后功能評分越高，出現創傷性關節炎的發生率越低，同時治療組因術前運用了3D打印技術進行術前模擬復位扣鋼板的預彎，有效減少手術時間及對組織的牽拉剝離范圍，可以有效減少甚至避免出現一些醫源性的并發癥可能。

對手術并發癥的防治處理。選擇手術入路的原則是[11]：能夠充分顯露骨折，以便解剖復位和內固定；術中盡量減少肌肉的剝離，避免血管、神經損傷；操作時間應縮短，減少出血；減少術中及術后并發癥[12]。髖臼骨折術后常見并發癥有異位骨化、股骨頭缺血壞死、創傷性關節炎、坐骨神經損傷等。異位骨化的發生與手術軟組織剝離范圍和程度有關[13]。異位骨化的預防方法是術中盡量減少軟組織的剝離和損傷，術后放置引流管。術后口服消炎痛，對防止異位骨化有確切的作用[14]。股骨頭缺血壞死主要發生在髖關節后脫位骨折中，其與股骨頭損傷程度、脫位時間持續長短有關。傷后應盡早對股骨頭脫位進行復位，盡可能保護股骨頭的血運，有利于防止股骨頭缺血壞死的發生。創傷性關節炎與骨折復位有關。因此，盡量解剖復位，減少創傷性關節炎的發生或延長其發生時間。