3D打印導板在經皮微創通道螺釘治療老年骨盆脆性骨折中的應用效果*

胡芯源 楊德猛 陳媛 楊暉 姜一帆 王成庚

老年骨盆脆性骨折（FFP）又被稱為骨質疏松性骨折，多發生在高齡患者中，患者因骨密度及骨質量下降，引起骨強度降低，在輕微外傷或日常活動中均可發生，骨折后活動受限及疼痛均可引發嚴重的并發癥，甚至喪失自我獨立性[1-2]。芬蘭一項研究預測，FFP 發生率在逐年上升，直至2030 年，FFP 患者數量將上升至2014 年患者數量的2.4 倍[3]。有資料顯示，FFP 發病率目前已上升為老年脆性骨折的第五大類[4]。近年來，隨著對功能不全性骨折的研究，學者對該疾病已經有了一定的認識，而FFP 作為老年創傷的一項重要部分，一直未得到重視，加之FFP 患者常合并其他疾病等，臨床多采取保守治療，但效果均不理想[5-6]。隨著微創技術的推廣及應用，骨盆骨折的微創治療在臨床逐漸受到重視，然而該種治療方式學習曲線長，對術者要求較高，同時放射性暴露時間長，且容易出現螺釘位置錯誤進而誤傷神經、血管等[7-8]。3D 打印技術可使醫務人員得到真實的3D 模型，指導手術進行，可減少術中射線暴露，并縮減手術時間。基于此，本研究回顧性分析51 例老年FFP 患者臨床治療，探討3D 打印導板在經皮微創通道螺釘治療FFP 的臨床效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性選取2020 年1 月-2021 年7 月在萍鄉市人民醫院進行經皮微創通道螺釘手術治療的51 例老年FFP 患者臨床資料。納入標準：符合文獻[9]FFP 診斷標準；年齡≥65 歲；經保守治療無效后均接受經皮微創通道螺釘手術；骨密度測量T 值≤-2.5 SD；臨床資料完善。排除標準：合并凝血功能障礙；術前骨盆X 線片、CT 三維重建顯示單純骨盆前環無移位骨折；合并惡性腫瘤；精神類疾病、意識障礙等無法正常溝通；存在其他影響疾病預后的損傷。依據是否使用3D 打印導板分為常規組（n=22）與導板組（n=29）。本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 常規組 實施常規經皮微創通道螺釘治療。術前進行常規64 排螺旋CT、X 線掃描，拍攝骨盆入口、骨盆出口X 線片，CT（GE 公司）掃描參數設置為層距1 mm，層厚5 mm，螺距1.5，將所得圖像數據傳送至工作站進行處理，選取對手術具有參考意義的層面圖像，多維度評估骨折狀況及周圍組織狀況，設計手術方案。術前常規清潔腸道，減少糞便及腸氣對術中透視的影響，患者入室后，行全身麻醉，取仰臥位，將C 型臂X 機放置于患者對側，在X 線下確定骶髂關節螺釘進針點，借助出口位、入口位及側位圖像三個位置觀察骨盆，并打入導釘，確認位置無誤后置入長度及直徑合適的螺釘。

1.2.2 導板組 基于常規組使用3D 打印導板治療。術前對患者置入2 枚定位針，隨后進行CT 掃描及三維重建，將數據導入Mimics 21.0 醫學三維重建軟件，構建皮膚三維模型及骨盆三維模型，于骨盆三維模型中使用合適直徑的圓柱體構建虛擬通道置入螺釘，調節圓柱體位置使之處于虛擬通道中心，在CT 矢狀位、冠狀位、橫斷位三個維度評估虛擬通道中螺釘位置，確認其在任一層面都位穿過骨皮質，或進入關節腔。測量螺釘所需長度、虛擬通道直徑及透視角度。將帶有虛擬通道的骨盆及皮膚三維模型導入圖像處理軟件，給予皮膚模型，使用“曲線剪切”工作制作虛擬通道螺釘及定位針導板的連接雛形，同時導入定位針及虛擬通道數據，最后通過運算得到個性化導板，將導板數據導入Makerbot Replicator2X，使用醫用光敏樹脂材料，打印出導板，并于術前模擬手術。術中將導板于定位針內連接，沿導板導向置入導針，術中通過C 臂X 線機確認導針位置，取出導板，沿導針方向擰入螺釘。

1.3 觀察指標與評價標準 （1）螺釘置入狀況：術后第2 日進行CT 三維掃描，評估螺釘置入情況，共分為4 級，0 級：螺釘未穿出骨皮質；1 級：螺釘穿出骨皮質長度<2 mm；2 級：螺釘穿出骨皮質長度為2～4 mm；3 級：螺釘穿出骨皮質長度>4 mm[10]。（2）臨床指標：記錄兩組手術時間、術中透視次數、術中出血量、手術切口長度并進行比較。（3）骨折復位狀況：于出院前使用Matta 標準評估兩組骨折恢復狀況，共分為三級，優：得分85～100 分，良：得分70～84 分，中：得分55～69 分，差：得分<55 分[11]。（4）并發癥：比較兩組感染、深靜脈血栓、肺栓塞、螺釘退出等并發癥發生率。

1.4 統計學處理 采用SPSS 21.0 軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（）表示，比較采用t檢驗；計數資料以率（%）表示，比較采用χ2檢驗；等級資料采用秩和檢驗。以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較 常規組男13 例，女9 例；年齡65～80 歲，平均（71.25±3.65）歲；骨折分型Ⅱ型14 例，Ⅲ型8 例；致傷因素：交通事故7 例，跌傷9 例，墜傷6 例；基礎疾病：糖尿病10 例，高血壓12 例。導板組男15 例，女14 例；年齡67～83 歲，平均（71.43±3.61）歲；骨折分型Ⅱ型16 例，Ⅲ型13 例；致傷因素：交通事故9 例，跌傷10 例，墜傷10 例；基礎疾病：糖尿病14 例，高血壓15 例。兩組一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組螺釘置入狀況比較 導板組螺釘置入狀況優于常規組，差異有統計學意義（Z=3.593，P<0.001），見表1。

表1 兩組螺釘置入狀況比較[例（%）]

2.3 兩組臨床指標比較 導板組手術時間、切口長度均短于常規組，透視次數及術中出血量均少于常規組，差異均有統計學意義（P<0.05），見表2。

表2 兩組臨床指標比較（）

表2 兩組臨床指標比較（）

2.4 兩組骨折復位狀況 導板組骨折復位狀況優于對照組，差異有統計學意義（Z=2.512，P=0.012），見表3。

表3 兩組骨折復位狀況比較[例（%）]

2.5 兩組并發癥發生情況比較 導板組并發癥發生率為3.45%，低于常規組的22.73%，差異有統計學意義（χ2=4.479，P=0.034），見表4。

表4 兩組并發癥發生情況比較[例（%）]

3 討論

從20 世紀80 年代末期，3D 打印技術已被應用于工程機其他領域，近年來，該項技術已被越來越多的應用于生物醫學領域，如制作醫學模型、打印組織或細胞等[12-13]。臨床上，常使用3D 打印技術制作導板提前模擬手術中復雜的手術步驟以避免術中可能遇到的問題[14]。有研究表明，FFP 患者因骨質疏松程度不同，加上自身原因等可影響術中透視圖像質量，X 線透視下螺釘置入錯誤率為2%～15%，血管損傷的發生率為7.7%[15]。因此如何在FFP 患者術中提高螺釘置入的準確性，縮減手術時間，減少透視次數等具有重要意義。

本研究顯示，導板組螺釘置入狀況、骨折復位狀況均優于常規組（P<0.05），表明3D 打印導板可促進FFP 患者術中更好地置入螺釘，修復骨折。C形臂下X 線機透視常無法一次性滿意，調整一處透視角度位置后在另一透視角度易出現較大偏差，進而影響螺釘置入狀況[16]。3D 打印技術在數字模型的基礎上，制作出1∶1 等比例模型，有利于醫師直觀骨折狀況，觀察骨折的位移、分離等細節，并在術前模擬手術，制訂出可靠安全的手術方案，從而提前預判整個手術過程，進而提高螺釘置入的準確性，取得較好成效[17-18]。本研究還顯示，導板組手術時間、切口長度均短于常規組，透視次數及術中出血量均少于常規組，并發癥發生率低于常規組，差異均有統計學意義（P<0.05），提示3D 打印導板可縮短手術時間，減少術中出血量，降低并發癥發生率。分析原因在于通過CT 掃描得到準確的影像學數據，隨后將數據導入Mimics 軟件后進行3D 打印，得到骨折模型，更好地還原了骨折塊分離細節，并進行復位模擬，從而更好地設計出個性化內固定物，為患者選擇最佳的螺釘置入路徑，有利于醫師在術中有條不紊地操作，從而減少術中透視次數，縮短手術時間，有效避免不必要的損傷，促進手術順利完成[19-20]。

綜上所述，使用3D 打印導板在經皮微創通道螺釘治療中可提升FFP 患者骨折復位質量，改善螺釘置入狀況，縮短手術時間，減少術中出血量，降低術后并發癥發生率。