3D打印技術在股骨粗隆間骨折手術中的應用

梁周　黃政　楊德炎　何忠　陸蘭蘭　羅善超　呂廣桂

摘要：目的 ?探討3D 打印技術在手術治療股骨粗隆間骨折中的臨床價值。方法 ?回顧性分析2017年 2月～2019 年 2月于我院就診的股骨粗隆間骨折患者58例，隨機分為傳統組和3D組，各29例。兩組均實施切開復位鎖定鋼板內固定術，傳統組采用傳統影像學資料輔助完成手術，3D組應用3D打印技術輔助完成手術。比較兩組術中透視次數、手術時間、術中出血量及患者術后Harris評分。結果 ?所有患者均順利完成手術，3D組手術時間、術中透視次數、術中出血量均少于傳統組，差異統計學意義顯著（P<0.01）;兩組Harris評分比較，差異統計學意義不顯著（P>0.01）。結論 ?3D 打印技術有利于優化手術過程，能有效縮短手術時間、減少透視次數、減少出血量，降低了手術風險，臨床效果滿意。

關鍵詞：股骨粗隆間骨折;內固定術;3D打印

中圖分類號：R687.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.19.020

文章編號：1006-1959（2019）19-0068-03

Application of 3D Printing Technology in the Operation of Intertrochanteric Fracture

LIANG Zhou1，HUANG Zheng1，YANG De-yan1，HE Zhong1，LU Lan-lan2，LUO Shan-chao1，LYU Guang-gui1

（1.Department of Orthopaedics，Subject One，Yulin City Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Orthopedic Hospital，Yulin 537000，Guangxi，China;

2.Yulin Health School，Yulin 537000，Guangxi，China）

Abstract：Objective ?To investigate the clinical value of 3D printing technique in the surgical treatment of intertrochanteric fractures.Methods ?A retrospective analysis of 58 patients with femoral intertrochanteric fractures who were treated in our hospital from February 2017 to February 2019 was randomly divided into the traditional group and the 3D group， 29 cases in each group. Both groups were treated with open reduction and locking plate fixation. The traditional group used traditional imaging data to assist the operation. The 3D group used 3D printing technology to assist the operation. The number of intraoperative fluoroscopy， operative time， intraoperative blood loss and Harris score were compared between the two groups.Results ?All patients underwent successful operation. The operation time， intraoperative fluoroscopy and intraoperative blood loss were lower in the 3D group than in the traditional group，the difference was statistically significant （P<0.01）.There was no significant difference in Harris score between the two groups （P>0.01）.Conclusion ?3D printing technology is beneficial to optimize the surgical procedure， which can effectively shorten the operation time， reduce the number of fluoroscopy， reduce the amount of bleeding， reduce the risk of surgery， and satisfy the clinical results.

Key words：Intertrochanteric fracture;Internal fixation;3D printing

股骨粗隆間骨折（tertrochanteric fracture of femur）是臨床中常見骨折之一，股骨粗隆間骨折的常用治療方法有關節置換、復位內固定（髓內固定、鋼板外固定等）。近年來隨著科技發展，數字技術在醫療領域的廣泛運用，特別是3D打印技術的應用，使得手術過程更加精確、個體化，為更好的治療股骨粗隆間骨折提供了方向。基于此，本文主要探討3D打印技術在切開復位鋼板內固定術治療股骨粗隆間骨折中的應用價值，現報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料 ?選取玉林市中西醫結合骨科醫院2017年 2月～2019 年 2月應用切開復位鋼板內固定術治療的股骨粗隆間骨折患者58例，骨折類型均為Jensen-Evans分型Ⅴ型，根據隨機數字表法分為3D組及傳統組，各29例。3D組中男19例，女10例，年齡51～70歲，平均年齡（60.02±5.02）歲，受傷部位：左側14例，右側15例。傳統組中男17例，女12例，年齡51～70歲，平均年齡（60.28±5.67）歲，受傷部位：左側17例，右側12例。兩組性別、年齡及受傷部位比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2納入、排除和剔除標準 ?納入標準：①經X線片、CT檢查診斷為股骨粗隆間骨折;②年齡在50～70歲（包括50歲、70歲）;③均為單側股骨粗隆間骨折;④患者身體情況能耐受手術。排除標準：①病理性骨折;②多發性創傷;③開放性骨折;④嚴重糖尿病、高血壓、高血脂等基礎疾病影響研究結果的;⑤孕婦;⑥明確凝血功能異常者。剔除標準： ①在圍手術期病情變化，內科疾病加重者;②要求改變治療方案，行其他術式者（如髓內釘固定、關節置換）;③研究過程中要求退出者。

1.3術前準備 ?患者入院后進行全面評估后，所有患肢實施小夾板外固定加骨牽引維持骨折位置，指導患者練習床上大小便，防止褥瘡，泌尿系感染及墜積性肺炎形成。術前常規行血常規、肝腎功能、電解質、凝血四項、心電圖及下肢靜脈多普勒等常規檢查。年齡≥55歲者行心臟、肺功能檢查，年齡≥75歲者在上述檢查基礎上行心臟多普勒，必要時顱腦CT平掃檢查。一般情況下，患者將在入院后7 d內接受手術治療，術前30 min靜滴抗生素，以保證術中有效的抗菌藥物濃度。

3D組及傳統組術前均使用三維CT進行患側髖關節掃描。3D組通過電腦的鏡面成像技術同時對健側髖關節進行掃描處理，以DICOM格式保存，導入至Mimics 17.0軟件中，逆向處理，電腦軟件模擬骨折復位過程，重建骨折模型，制作出雙側髖關節的等比例實體模型（圖1）。首先了解股骨粗隆間骨折的骨折線的移位方向、骨折塊位置及相互關系、在手術室內模擬骨折復位（圖2），選擇合適型號的近端解剖型鎖定鋼板，并使用電鉆逐一鉆孔測深，選擇合適數目及長度的螺釘，提前消毒術中備用。

1.4手術方法 ?硬膜外麻醉滿意后，取仰臥位，患側髖部墊高20°，以患側股骨粗隆部為中心，至近端向遠端作一個長約10 cm的切口，逐層切開皮膚，皮下組織、脂肪層、闊筋膜，在股外側肌止點處銳性剝離股外側肌肉，暴露股骨大粗隆前側、后緣及股骨近端，充分暴露骨折端，對患者的骨折部位進行外展牽引復位，傳統組在術中根據具體骨折情況，逐一選擇合適長度的股骨近端解剖型鎖定鋼板，根據具體釘道使用測深器選擇合適長度的固定螺釘。3D組取出術前選擇的鋼板及螺釘，根據術前模擬手術過程，術中拍片位置滿意后，在具體解剖位置放置鋼板，逐一鉆孔，擰入螺釘（圖3）。

1.5術后處理 ?術后24 h常規應用抗生素，引流量少于50 ml后拔除引流管，術后第2天進行踝部訓練，預防下肢深靜脈血栓形成，2～3 d進行股四頭肌，雙下肢肌肉等張等長收縮功能鍛煉，術后7 d使用CPM機進行膝關節被動功能鍛煉，傷口愈合后拆線;術后每個月復查 X 線片，第2、3月復查X線視骨折愈合情況決定負重行走時間。

1.6觀察指標 ?比較兩組手術時間、術中出血量及術中 C 臂 X 線透視次數，采用髖關節功能（Harris）評分評估患者髖關節功能，滿分100分，評分越高表示髖關節功能越好。

1.7統計學方法 ?本研究均使用SPSS 20.0統計學軟件進行數據的分析和處理，計量資料采用（x±s）表示，組間比較行獨立樣本t檢驗，計數資料采用（%）表示，組間比較行？字2檢驗。以P<0.01表示差異統計學意義顯著。

2結果

所有患者均順利完成手術，3D組手術時間、術中透視次數、術中出血量均少于傳統組，差異統計學意義顯著（P<0.01）;兩組Harris評分比較，差異統計學意義不顯著（P>0.01），見表1。

3討論

股骨粗隆間骨折為老年人常見骨折，發病率較高，通常由低能量損傷所致（如跌倒），約占髖部骨折50%，老年人骨質疏松為主要原因。股骨粗隆間骨折臨床分型較多，較常用的為1975年Jensen 提出的改良Evan分型，即Jensen-Evans分型。該分型將股骨粗隆間骨折分Ⅰ～Ⅴ型[2]。Ⅰ型與Ⅱ型骨折為穩定性骨折，Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型為不穩定性骨折，以Ⅴ型骨折的穩定性最差。股骨粗隆間骨折治療包括保守治療及手術治療。股骨粗隆間骨折主要問題在于骨折后患者長期臥床制動，易出現肺部感染、尿路感染、壓瘡等并發癥，老年患者若是選擇保守治療，治療風險不比手術治療風險低，因此對于老年人股骨粗隆間骨折，如果身體條件允許，在治療上目前仍積極主張手術治療。主要的手術方式包括髓外固定（如鋼板外固定、動力髖螺釘）、髓內固定（如PFNA）以及人工股骨頭置換。對于穩定型的股骨粗隆間骨折，如Jensen-Evans Ⅱ型，手術不難操作，但對于粉碎性骨折（如Jensen-Evans Ⅲ～Ⅴ型），術前則需要進行完整、詳細的規劃。

以往的術前規劃只能通過X 線片、CT 和 MRI 等常規影像學資料，有一定的局限性。隨著CT三維重建技術的出現，術者對骨折類型可達到更深刻的了解，但這些仍為平面圖像，依舊存在平面化、靜態化、提供信息量有限等缺點[3]。為了保障手術安全準確，術中需要重復多次透視，這就導致了手術時間延長、出血量增加。3D 打印技術的出現，可解決此類問題，3D打印技術基于三維數字模型，將數字化、智能化制造及材料科學相結合，與傳統的材料加工方法存在顯著區別[4]。3D 打印技術是根據CT掃描得出的數據，預制出與實體1∶1等比例的模型，通過分層加工和層層疊加的方式一次性打印成型。可全方位、直觀地觀察骨折的形態，了解骨折情況。將平面化、靜態化的圖像真正呈現在術者眼前，即可看到，又能觸及，從而提高手術的效率和效果。應用3D打印技術制造出骨折模型，進行術前模擬可以實現對骨折塊模型的計算機模擬復位，在手術室進行骨折復位內固定的操作，術前選擇合適解剖位置的鋼板，選擇合適數目及長度的螺釘，術中省去選擇鋼板及逐一鉆孔的操作過程，減少術中了出血量及對組織的剝離范圍。通過骨折模型與鏡像模型的對比，作出更好的術前設計，對術中可能遇到的情況作出預判，術前進行相應的準備[5]。另外，使用3D模型可同時將患者骨折情況直觀呈現在患者及家屬面前，術前將手術過程在患者及家屬面前“演習”一遍，使患者及家屬理解手術方案及可能產生的危險，進一步加深醫患溝通。

本次研究中，所選患者均為Jensen-Evans Ⅴ型骨折，粉碎較嚴重，術中復位更加困難。通過3D打印技術可進行良好的術前規劃，事先做出預判，術前手術演練，內固定物的選擇，充分的術前準備能減少術中用于撬撥復位、調整內固定的時間，從而減少術中出血量及透視次數。本研究結果顯示，所有患者均順利完成手術，3D組手術時間、術中透視次數、術中出血量均少于傳統組，差異統計學意義顯著（P<0.01）。說明應用3D 打印技術對股骨粗隆間骨折進行術前規劃，能有效縮短手術時間、減少透視次數、減少出血量，降低了手術風險。

綜上所述，在Jensen-Evans Ⅴ型股骨粗隆間骨折行切開復位鋼板內固定術前，應用 3D 打印技術根據CT數據制作骨折模型，可以全方位觀察骨折部位，選擇更優的手術方式，對術中情況作出預估，能有效減少手術時間、降低術中出血量、提高手術效率。

參考文獻：

[1]柴瑞寶.PFNA 與解剖型鎖定鋼板治療老年人股骨粗隆間骨折的臨床比較研究[J].中國矯形外科雜志，2015，23（16）：1481-1484.

[2]王人楷，章浩，李迪，等.股骨粗隆間骨折臨床分型研究進展[J].中國矯形外科雜志，2018，26（20）：1882-1887.

[3]張杰，王磊，郝申申，等.3D打印技術在復雜跟骨骨折手術治療中的初步應用研究[J].臨床誤診誤治，2019，32（1）：80-85.

[4]王維治，宮玲，李文玉，等.3D打印技術在醫學領域的應用[J].中國社區醫師，2018，34（29）：14，16.

[5]羅偉淵，吳松，陳潔坤，等.3D打印技術在橈骨遠端粉碎性骨折治療中的應用價值分析[J].中醫臨床研究，2018，10（24）：125-127.