3D打印技術在Paprosky Ⅲ型髖臼翻修中的臨床應用

吳毅華， 盧長巍， 梁 仁， 羅思進， 陳 勝， 汪 慧， 蒙建安， 謝克恭

(1.廣西壯族自治區河池市人民醫院/右江民族醫學院附屬河池醫院脊柱關節骨病科， 廣西 河池 547000 2.右江民族醫學院附屬醫院脊柱關節骨病科， 廣西 百色 533000)

全髖關節置換術(Total hip arthroplasty，THA)是骨科常見手術操作，已成為改善患者髖關節的重要手段，隨著THA的廣泛應用，患者因假體磨損及自身原因等導致假體出現松動或髖關節受損，往往需要進行翻修手術治療，與初次髖關節置換手術不同的是，患者往往因假體移位、松動、假體周圍骨溶解等特點導致翻修手術難度增加，另外部分患者還可能出現髖臼缺損，導致假體難以安放，松動率增加，患者更容易出現感染，影響髖關節功能，導致翻修手術失敗，因此提高髖臼翻修術后關節復位優良率是關節外科研究重點[1,2]。有研究提出[3]，在翻修手術期間給予CT、MR等影像學技術輔助治療，可在一定程度上提高手術修復率，患者在術后恢復情況較佳，但髖關節解剖結構較為復雜，傳統影像學技術往往受到復雜結構的影響導致在術中應用受限，3D打印可快速成型，主要是在數據基礎上，使用粉末狀金屬或塑料，逐層打印假體，另外還可在影像學基礎上，打印髖臼模型，模擬、制定手術計劃，但3D打印技術在髖臼翻修手術中應用報道較少，本研究針對2017年9月至2019年12月在我院進行髖臼翻修手術的患者，應用3D打印技術進行治療，結果如下：

1 資料與方法

1.1一般資料：選取2015年3月至2020年3月在我院進行翻修手術的Paprosky Ⅲ型髖臼受損患者80例為研究對象，納入：①均超聲、查體及髖關節正位片等確定符合手術指征，均在我院進行手術翻修治療者；②無手術禁忌癥者；③均知情并自愿參與本項研究。排除：①對手術不耐受者；②合并精神異常者；③初次進行全髖關節置換術治療者。按照患者住院編號奇偶進行分組，編號為偶數者納入對照組(n=40)，編號為奇數者納入觀察組(n=40)，其中觀察組男21例，女19例；年齡42～75歲，平均年齡(58.56±5.41)歲；翻修原因：假體周圍骨折4例，髖臼缺損11例，首次術后假體松動者25例。對照組男22例，女18例；年齡41～76歲，平均年齡(58.54±5.61)歲；翻修原因：假體周圍骨折5例，髖臼缺損12例，首次術后假體松動者23例，兩組一般資料有可比性(P>0.05)。本研究經我院倫理委員會批準。

1.2方法：兩組均給予全麻。對照組給予常規全髖關節翻修術治療，取原手術切口，切開皮膚及皮下組織、闊筋膜，在顯露髖關節后取出相應配件，清除髖關節周圍病變組織，并取樣軟組織進行冷凍活檢，排除感染情況后使用無菌生理鹽水對髖臼部位進行加壓反復沖洗，在復位髖關節后選擇合適的生物型髖臼杯壓配固定，放置引流管后縫合切口。觀察組給予3D打印技術修復，采用64排螺旋CT平掃檢查，將所得數據輸入mimics軟件計算機上建立三維數據模型(如圖1、2)，并轉化數據，將數據輸入打印機并打印模型，進行術前評估，隨后將模擬手術數據導入打印機，選擇58型臼杯結構為基底進行假體設計(如圖3)，根據標準金屬臼杯結構參數，結合病人髖臼測量結果，打印出髖臼側金屬假體(如圖4)，并將消毒后的3D打印金屬假體安置在患處，確定位置滿意后隨即在邊緣固定鉆孔，擰入螺釘固定，并放入髖臼內襯，依據手術方案植入合適的翻修股骨小梁(如圖5)，滿意后縫合切口。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖1、2均為3D打印技術下患者髖臼假體模型，圖2還反映患者骨缺損具體情況；圖3為結合公司假體規格，選擇58型臼杯結構為基底進行假體設；圖4為根據標準金屬臼杯結構參數，結合病人髖臼測量結果，設計髖臼杯；圖5為假體植入情況，補塊部分為骨小梁。

1.3觀察指標：①在手術后3d采用Rasmussen評分標準評估患者骨折端復位優良率，包括：成角畸形、髖關節變寬、關節面塌陷情況，滿分18分，差記0分，可記6分，良記16分，優記18分，得分越高，患者骨折端復位情況越佳。②比較兩組一般手術資料，包括術中出血量、術中輸血量、手術時間。③采用國際公認的髖關節功能評分(Harris)[4]評估兩組治療前后髖關節功能變化情況，從關節活動范圍、關節功能、關節畸形、疼痛程度等方面對治療后的髖關節功能進行評價，評價標準為優、良、差，≥90分為優，70～89分為良，≤69分為差，得分越高，患者髖關節功能越好。采用數字分級法(NRS)評估患者手術前后疼痛程度，用0～10代表不同程度的疼痛，0分為無痛，10分為劇痛。④記錄患者手術前后曲髖、外展活動度及術后髖臼假體骨性覆蓋率。⑤隨訪3個月，記錄術后并發癥。

2 結 果

2.1兩組骨折端恢復情況比較：觀察組骨折端復位優良率82.50%顯著優于對照組62.50%(P<0.05)，見表1。2.2兩組一般手術資料比較：觀察組術中出血量、術中輸血量顯著少于對照組，手術時間短于對照組(P<0.05)，見表2。

2.3兩組手術前后髖關節功能及疼痛程度比較：術前兩組Harris評分、NRS評分比較無統計學差異(P>0.05)，術后觀察組Harris評分、NRS評分改善情況明顯優于對照組(P<0.05)，見表3。

表1 兩組骨折端恢復情況比較n(%)

表2 兩組一般手術資料比較

表3 兩組手術前后髖關節功能及疼痛程度比較

2.4兩組手術前后曲髖、外展活動度及術后髖臼假體骨性覆蓋率比較：術前兩組曲髖活動度、外展活動度比較無統計學差異(P>0.05)，術后兩組曲髖活動度、外展活動度均顯著增大，且觀察組術后曲髖活動度、外展活動度改善情況及髖臼假體骨性覆蓋率明顯高于對照組(P<0.05)，見表4。

表4 兩組手術前后曲髖外展活動度及術后髖臼假體骨性覆蓋率比較

2.5兩組術后并發癥比較：隨訪3個月，發現對照組出現感染3例，髖關節異位2例，關節脫位3例，觀察組出現感染1例，觀察組并發癥發生率2.5%(1/40)顯著低于對照組20.00%(8/40)(連續性矯正χ2=4.507，P=0.034)。

3 討 論

全髖關節技術操作較為復雜，以往依據影像學資料只能粗略評估患者局部情況，骨盆和髖臼的解剖結構較為復雜，往往影響醫師對患者病情進行有效評估，導致難以對機械力學、解剖結構及骨缺損范圍進行精準判斷，而在植入翻修假體時，往往因型號問題延長手術時間，甚至可能因型號問題導致患者愈合不良[5,6]，因此在術前對骨結構進行有效評估是臨床研究重點。

3D打印技術最早應用在工業領域，結合了激光快速成型、三維CT技術及高峰自材料技術，且在應用計算機的前提下可準確采集并分析零件的相關數據，再經過深層加工后得到三維重建模型，采用合適的打印機與材料，制作相關模型[7]。近年來，3D打印技術逐漸廣泛應在臨床，3D打印技術可幫助醫生術前分析，確定手術方案，還可指導手術醫師術中操作，利于手術順利進行。本研究將3D打印技術應用在髖臼翻修手術患者中，發現觀察組骨折端復位優良率82.50%顯著由于對照組62.50%，且觀察組手術時間短于對照組，術中出血量及輸血量顯著少于對照組，提示采用3D打印技術輔助手術治療，可有效縮短手術時間，減少患者術中出血量及輸血量，提高骨折端復位優良率。分析可能是因為3D打印技術有以下優點：①3D打印技術可更直觀的觀察患者病處具體情況，并在影像學基礎上為臨床確診提供更多信息；②在3D打印技術模型上，可更直觀的分析手術中可能存在的問題及缺陷，便于完善手術方案，規避風險，提高翻修成功率；③3D打印技術便于醫務人員像患者及家屬分析病情及手術流程，制定針對性手術方案。但同時筆者提出，使用3D打印技術費用較高，想要做到在醫學領域完全普及仍需一段較長的時間，提議可在打印材料的選擇上，選取成本更低，打印效果相同的材料降低打印成本；另外3D打印技術可對任何物品進行復制，這就可能涉及到知識產權的影響，因此需制定相關的法律對此進行制約。本研究發現術后觀察組Harris評分、NRS評分改善情況明顯優于對照組，提示3D打印技術輔助治療髖臼翻修手術，可顯著改善患者髖關節功能，降低疼痛程度，分析可能是因為3D打印技術往往根據患者實際情況制作相關假體模型，可有效避免在型號不匹配導致的異響、疼痛癥狀，有效促進髖關節功能恢復，緩解術后疼痛。本研究還發現術后兩組曲髖活動度、外展活動度均顯著增大，且觀察組術后曲髖活動度、外展活動度改善情況及髖臼假體骨性覆蓋率明顯高于對照組，提示應用3D打印技術對髖臼翻修患者進行輔助治療，可有效增加髖臼假體骨性覆蓋率，并促進患者髖關節功能恢復。隨訪3個月，發現兩組并發癥發生率差異顯著，提示在應用3D技術對髖臼翻修患者進行輔助治療，可顯著降低術后并發癥發生率。綜上所述，3D打印技術在Paprosky Ⅲ型髖臼翻修中具有良好的應用效果，可顯著降低術后并發癥發生率及疼痛程度，促進其術后髖關節功能恢復，推薦在臨床廣泛應用。