數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎對髖臼骨折患者髖關節功能恢復的影響

黃旭科 李 鵬 林 鋼 孫向華 彭國瑞

(中山市古鎮人民醫院，廣東 中山 528421)

髖臼骨折在臨床中一般具有骨折移位大，病情嚴重的特點，治療方式分為非手術治療以及手術治療，非手術治療會給患者帶來創傷性關節炎，從而對患者的髖關節功能造成不利影響，手術治療則具有較好的效果[1]。髖臼解剖結構并不簡單，骨折診斷以及復位固定過程都比較復雜，在常規手術中，容易出現術中易出現骨折塊復位不理想，螺釘置入患者關節等問題，且除此之外，手術創口比較大，手術時間也比較長[2]。因此，尋找更加有效的手術方式是臨床中醫生關注的重點。隨著科學技術的進步和醫學理念的更新，數字化設計以及3D打印技術越來越成熟，并逐漸應用在醫學的臨床應用中，對骨折患者使用三維重建軟件，首先虛擬復位，并制造模型，對患者進行分型，從而制定針對性完善的治療方案[3]。為了進一步探究數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎對髖臼骨折患者髖關節功能恢復的影響，本文選取了部分合適患者進行該方式治療，現報告如下。

臨床資料

1 一般資料：選取2016年2月-2018年6月我院收治的髖臼骨折患者60例，隨機分成2組，對照組30例，男16例，女14例，年齡25-64歲，平均年齡(42.1±5.8)歲；觀察組30例，男18例，女12例，年齡28-61歲，平均年齡(40.5±4.9)歲。致骨折原因：壓砸傷10例，高處墜落傷23例，車禍傷27例。部位：右側28例，左側32例。納入標準：(1)所有患者均經CT 和X 線檢查確診為髖臼骨折，符合相關診斷標準；(2)無心腦肝腎等重要器官功能障礙；(3)不具有無髖關節手術史；(4)年齡≥18歲；(5)自愿參加本研究。排除標準：(1)精神病患者；(2)合并重要器官功能障礙；(3)陳舊性髖臼骨折患者；(4)合并血管神經損傷患者；(5)年齡 <18 歲。2組患者資料無可比性差異(P>0.05)，均自愿參加本研究，并簽署知情同意書。我院倫理委員已進行批準。

2 方法：對照組使用常規手術方式治療。患者進行全麻，對患者實行髂腹股溝入路，然后進行復位固定，其它通過前后聯合入路，前路后路分別由髂腹股溝以及K-L 入路。保持側臥漂浮體位，對髖臼骨折按照上述順序進行復位固定。做好記錄與監測[4]。觀察組使用數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎方式治療。對患者進行螺旋掃描，使用螺旋 CT 機(GE Lightspeed Ultra 18)，整個過程中保持電流180-200 mA，球管電壓 120kV，掃描時間3秒，準直13-5mm，螺距 1． 5:1，層距 2mm，層厚3mm。在 VQ工作站實行回顧性重建，重建間隔1.25mm，使用 VoxelQ 軟件包 (Version4.1，Picker)，對二維圖像進行準確獲取，使用容積重建技術(VR)，多平面重建(multiple plane reformation，MPR)、最大密度投影(maxium intensity projection，MIP)、表面遮蓋成像 (shaded surface display，SSD)技術，利用多方位觀察患者骨折的實際情況。MPR 冠狀面以及矢狀面圖像對病變和病變組織進行多方向顯示。VR 調節不同闕值，降低軟組織、脂肪、氣體透明度，來得到圖像[5]。SSD選擇不同闕值(threshold) 最低為200HU。旋轉SSD圖像，按照實際情況選擇角度切割。把CT掃描斷層的相關數據導入計算機，保持Dicom 格式。使用Mimies 軟件對骨盆三維圖像進行重建，將數據轉化為可督學數據(STL)，把這種數據輸入快速成型機。在進行手術之前，制造與實際 1:1 大小復位模型。按照模型對髖臼骨折類型做出準確判斷。使用和鋼板 1:1 比例以及多平面三維測量，在模型上面進行畫線，明確釘孔位置和鋼板位置，并進行虛擬釘道模擬，對虛擬螺釘方向進行調整。制定個體化治療方式，選擇手術入路切口，遵循骨折AO治療原則[6]。

3 觀察指標：(1)觀察記錄2組患者髖關節功能恢復情況以及復位效果，使用自制評分表進行評價，滿分為100分，90分以上為優，60-89分為良，59分以下為差，并進行對比[7]。(2)記錄2組患者的臨床指標，包括術中出血量、術中透視次數、術后引流量、手術時間，并進行對比[8]。(3)在手術進行1年后，使用36條目健康量表(SF-36)對2組患者的生活質量進行評價，包含認知功能、角色功能、軀體功能、社會功能幾個方面。滿分為100分，分數越高，代表患者生活質量越好[9]。

5 結果

5.1 2組髖關節功能恢復以及復位效果對比：觀察組髖關節功能恢復以及復位效果優于對照組(P<0.05)，見表1。

表1 2組髖關節功能恢復以及復位效果對比(n，%)

5.2 2組臨床指標對比：觀察組臨床指標優于對照組(P<0.05)，見表2。

表2 2組術中出血量、術中透視次數、術后引流量、手術時間對比

5.3 2組生活質量對比：觀察組生活質量優于對照組(P<0.05)，見表3。

表3 2組生活質量對比(分，

討 論

髖臼骨折不僅對患者的身體健康以及生活質量造成了較大威脅，還給家庭的社會帶來了經濟心理雙重壓力。在目前的臨床應用中，髖臼骨折的主要治療方式為手術治療，在上個世紀60年代，第1次使用了手術治療髖臼骨折，從此得到了越來越廣泛的應用[10]。髖臼是關鍵的負重關節之一，其附近血管神經分布密集，解剖形態復雜且位置比較深，造成判斷患者類型和實行復位存在不少障礙。所以，正確判斷骨折類型，制定相應手術方案，在髖臼骨折的治療過程發揮著關鍵作用。

隨著科學技術的進步，數字化設計逐漸出現在人們的視野中，并逐漸應用在了醫學手術中。利用這種技術，可以建造解剖結構模型，修飾患者影像資料，改善手術方案設計，從而使方案更具備個體化以及準確的特點[11]。上個世紀末期，出現了3D打印機，從最初應用在教育、軍事、交通等方面擴大到醫學領域，主要用于規劃方案、定制假體、輔助手術等方面。因為髖臼股骨頭以及前后柱影像會發生重疊，常規X 線片造成漏診及誤診的可能性比較大[12]。在數字化設計以及3D打印技術的應用中，使用螺旋 CT 和工作站，進行三維重建，能夠顯示準確性較高的三維圖像，從而提高診斷準確率，制定合理的手術方案。在常規手術中，存在對患者身體傷害大、手術時間長、并發癥多等局限性。數字化設計聯合3D打印技術，可以為手術提供更加準確客觀的參考依據，幫助醫生充分了解患者的骨折實際情況，避免了常規影像學不全面地局限性[13]。與此同時，在3D 打印模型上面，醫生可以進行模擬操作，對手術流程以及骨折復位步驟進行熟悉，從而優化手術臨床指標，提高臨床效果。在本文的研究當中，對照組使用常規手術方式治療，觀察組使用數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎方式治療。對于觀察組，使用3D 打印骨折模型對手術復位進行模擬，掌握骨折塊復位移動距離、角度、次序、方式等，同時選擇適當鋼板，折彎重建，掌握好螺釘長度方向，防止螺釘放置入關節。從研究結果可以看出，觀察組臨床指標優于對照組(P<0.05),進一步證明了使用數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎方式治療，可以有效降低術中出血量、術中透視次數、術后引流量，縮短手術時間。數字化設計、3D打印技術通過制造模型，醫生能夠向患者及其家屬直觀的講解方案、骨折類型以及可能存在的風險，促進和諧的醫患關系。通過數字化設計以及3D打印技術，一方面醫生可以全面掌握骨折復位前以及復位后的狀況，另一方面可以使用局部復位骨折模型，準確預彎鋼板[14]。在臨床常規手術中，折彎鋼板一般在手術過程中在鋁板的幫助下，與骨面進行貼合，折彎出雛形，依據這個折彎模型來進行鋼板折彎，這種操作方式不但折彎精確度不高，而且會使用較多的時間。使用數字化設計以及3D打印技術，來進行術前重建鋼板預彎，一方面獲得了較高的準確度，位置確定唯一，另一方面在術前完成，節約大量手術時間，加強內固定效果[15]。從本文研究結果可以看出，觀察組髖關節功能恢復以及復位效果優于對照組(P<0.05)；觀察組生活質量優于對照組(P<0.05)。進一步證明了使用數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎方式治療，可以有效促進患者髖關節功能恢復，對提高患者的生活質量具有重要意義。數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎方式治療，是一種較為理想的治療髖臼骨折的方式。和常規手術相比，具有各方面的優勢。其可以提升骨科手術治療效果，減少患者治療費用，促進醫生患者之間的溝通，在一定程度上改變了常規完全依據經驗和想象來制定手術方案的方法，加強了醫護人員之間的協作程度。與此同時，對醫生也提出了更高的要求，醫生必須充分掌握相關操作軟件，把握局部解剖結構，必須加強對該種方式研究的重視程度，醫護人員要多進行培訓學習，提高自己的專業知識水平以及能力，并通過臨床實踐不斷豐富經驗，促進數字化設計、3D打印技術聯合術前重建鋼板預彎更加合理，在最大程度上減少術后并發癥的同時，獲得更有效的臨床效果。提高患者及其家屬滿意度，維護良好的醫患關系。數字化設計以及3D打印技術具有廣闊的發展前景，同時這種方式也存在一定不足，比如3D 打印技術應用并未廣泛、打印成本較高、模型打印時間長等，尚未實現科學統一的技術規范，相關臨床報道也不豐富，因此該方法當前還位于初期階段，在對髖臼骨折患者進行治療過程中，使用數字化設計以及3D 打印技術還需要通過更多的實踐研究來證實完善，在實踐中不斷創新，使其更好的為患者服務。

綜上所述，在對髖臼骨折患者進行治療的過程中，使用數字化設計、3D打印技術，加以術前重建鋼板預彎，效果較好，可以有效恢復患者髖關節功能，減少術中出血量、術中透視次數以及術后引流量，縮短手術時間，提高患者的生活質量，值得在臨床上廣泛推廣與應用。