3D打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折的臨床研究

尹春云 張譯文 柳志澤

（1.格爾木市人民醫(yī)院骨科，青海 海西，816099；2.格爾木市人民醫(yī)院手術室，青海 海西，816099；3.大連市中心醫(yī)院創(chuàng)傷與組織修復科，遼寧 大連，116000）

骨盆是機體的重要組成部分，具有重要的承重作用[1]。骨盆骨折為比較危重的骨折類型，致殘率與病死率一直均比較高，對于治療的要求也比較高。采用不合理的治療方法容易導致出現(xiàn)各種并發(fā)癥，不利于患者康復，也會嚴重危害患者的身心健康[2]。手術為骨盆骨折主要的治療方法[3-5]。3D 打印技術也稱三維打印技術，又稱積層制造（Additive Manufacturing，AM）技術，是指通過3D 打印機，采用迭加成形、分層加工方式形成3D 實體[6-7]。3D 打印導板在骨折患者中的應用有利于直視關節(jié)面復位，也可促進設計螺釘方向與內固定的最佳位置，從而促進改善患者的預后[8]。本研究具體探討了3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折對影像學參數(shù)的影響，以明確3D 打印的價值。現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用前瞻性研究方法，選擇2019年5月～2022年5月在格爾木市人民醫(yī)院與大連理工大學附屬中心醫(yī)院診治的骨盆骨折患者71 例作為研究對象。根據(jù)隨機數(shù)表法把患者分為3D 打印組35 例與空心螺釘組36 例，兩組患者的性別、年齡、體質量指數(shù)、入院到手術時間、骨折原因、骨折分型等對比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。見表1。所有患者均知情同意參與本研究并簽署知情同意書，且本研究已被格爾木市人民醫(yī)院與大連市中心醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準。

表1 兩組患者一般資料對比 [（±s）/n（%）]

表1 兩組患者一般資料對比 [（±s）/n（%）]

組別例數(shù)性別（男/女）年齡（歲） 體質量指數(shù)（kg/m2） 骨折分型（A 型/B 型/C 型）入院至手術時間（d）骨折原因（車禍傷/墜落傷/壓砸傷）空心螺釘組 3618/1854.44±3.2022.84±2.1422/10/45.57±0.2330/3/3 3D 打印組 3518/1754.33±3.8822.19±1.8421/9/55.51±0.3329/4/2 t/χ20.0140.1301.3710.1730.8910.346 P 0.9060.8970.1750.9170.3760.841

1.2 納入與排除標準

納入標準：外在創(chuàng)傷導致骨折；擇期手術治療；術前CT與MRI 等影像學診斷為骨盆骨折，術中得到確診為骨盆骨折；患者生命體征平穩(wěn)，依從性良好；臨床資料完整，術前血液動力學穩(wěn)定；年齡18～75 歲。

排除標準：合并高危傳染性疾病者；精神疾病患者；小學及其以下文化程度者；妊娠與哺乳期婦女、備孕期婦女；合并腫瘤患者；臨床資料缺乏者。

1.3 方法

空心螺釘組給予空心螺釘內固定治療，患者取仰臥位，全麻，手法復位結合患肢牽引復位。取大轉子水平線向后約1.5 cm 平行線與髂前上棘垂直線近端1.5 cm 左右平行線的交點做一個小切口，暴露髂骨，套管直達骶骨的進針點，沿套管打入導針，明確導針位置，然后導針沿針道置入空心螺釘。復位與固定后沖洗切口，在嚴格無菌條件下逐層縫合、包扎切口。

3D 打印組在空心螺釘組治療的基礎上給予3D 打印導板輔助治療，術前進行骨折CT 檢查，層厚1 mm，然后進行CT三維重建。采用軟件3D 打印醫(yī)學計算機輔助設計功能進行虛擬內固定設計與復位。通過軟件設計并打印出與復位后骨盆骨折的空心螺釘置入導航模板，術前3D 模型模擬手術驗證可行后，在導航模板輔助下置入導針及螺釘。將復位后的骨盆骨折數(shù)據(jù)導入3D 打印機（生產企業(yè)：上海福斐科技發(fā)展有限公司，型號：3D systems）打印出患者仿真模型。術前在三維物理模型上進行模擬骨折內固定，設計空心螺釘最佳置入位置與置入方法。

術后對3D 打印組與空心螺釘組所有患者的生命體征進行監(jiān)護，循序漸進地進行關節(jié)鍛煉和肌肉收縮，然后逐漸恢復關節(jié)功能、下肢功能。上述所有手術操作都由同一組醫(yī)生進行操作，嚴格無菌操作。

1.4 觀察指標

①觀察與記錄3D 打印組與空心螺釘組的術中透視次數(shù)、手術時間、骨折愈合時間、手術切口長度、術中出血量等。②記錄3D 打印組與空心螺釘組術后3 個月出現(xiàn)的釘?shù)栏腥尽Ⅶ旧窠洆p傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥情況。并發(fā)癥發(fā)生率=（釘?shù)栏腥?骶神經損傷+靜脈血栓+切口感染）例數(shù)/總例數(shù)×100%。③所有患者在術前1 d 與術后3 個月進行盆底X 線片檢查，測定與記錄骨盆入射角（PI）與骨盆傾斜角（PT），都由同一位放射科醫(yī)生測定3 次取平均值。④在術后3 個月采用Majeed 評分判斷患者的優(yōu)良率，評分包括疼痛30 分、工作20 分、坐10 分、性功能4 分、站36 分，總分100分，<55 分為差，55～69 分為中，70～84 分為良，≥85 分為優(yōu)。優(yōu)良率=（優(yōu)+良）例數(shù)/總例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計學分析

本次研究應用SPSS 20.0 統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料用[n（%）]表示，比較采用χ2檢驗；計量資料以（±s）表示，比較采用t 檢驗。P<0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術指標對比

3D 打印組與空心螺釘組的切口長度、手術時間及術中透視次數(shù)對比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），3D 打印組的骨折愈合時間、術中出血量顯著少于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表2。

表2 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術指標對比 （±s）

表2 3D 打印組與空心螺釘組患者圍手術指標對比 （±s）

組別例數(shù)手術時間 （min）術中出血量（mL）切口長度（cm）術中透視次數(shù)（次）骨折愈合時間（周）空心螺釘組3687.29±4.5856.30±3.453.20±0.251.84±0.2218.22±1.28 3D 打印組3587.98±5.5334.87±4.203.19±0.211.89±0.3212.77±2.11 t 0.57323.5220.1820.76913.201 P 0.568<0.0010.8560.444<0.001

2.2 3D 打印組與空心螺釘組患者并發(fā)癥發(fā)生情況對比

3D 打印組術后3 個月的釘?shù)栏腥尽Ⅶ旧窠洆p傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥發(fā)生率為2.86%，小于空心螺釘組的19.44%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表3。

表3 3D 打印組與空心螺釘組患者并發(fā)癥發(fā)生情況對比 [n（%）]

2.3 3D 打印組與空心螺釘組患者骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對比

術后3 個月，3D 打印組與空心螺釘組骨盆入射角與骨盆傾斜角都顯著小于術前1 d（P<0.05），3D 打印組也明顯小于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表4。兩組X線顯示見圖1和圖2。

表4 3D 打印組與空心螺釘組患者手術前后骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對比 （±s，°）

表4 3D 打印組與空心螺釘組患者手術前后骨盆入射角與骨盆傾斜角變化對比 （±s，°）

組別例數(shù)骨盆入射角tP骨盆傾斜角tP術前1 d術后3 個月術前1 d術后3 個月空心螺釘組3659.67±8.1356.44±3.239.137<0.00161.49±3.9443.48±3.2016.303<0.001 3D 打印組3559.07±8.2353.29±4.1315.887<0.00161.99±5.9631.02±3.6628.771<0.001 t 0.3093.5860.41815.284 P 0.758<0.0010.677<0.001

圖1 3D 打印治療不穩(wěn)定性骨盆骨折

圖2 手術治療不穩(wěn)定性骨盆骨折

2.4 3D 打印組與空心螺釘組患者骨盆Majeed 評分優(yōu)良率對比

3D 打印組術后3 個月的骨盆Majeed 評分優(yōu)良率為97.14%，顯著高于空心螺釘組的77.78%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表5。

表5 3D 打印組與空心螺釘組患者術后3 個月的骨盆Majeed 評分優(yōu)良率對比 [n（%）]

3 討論

正常的骨盆形態(tài)能維持機體的平衡狀態(tài)，骨盆骨折患者多伴隨有影像學參數(shù)異常，一旦骨盆矢狀面力線發(fā)生改變，可導致骨盆矢狀面失衡，從而導致患者病情惡化。空心螺釘內固定治療是一種微創(chuàng)手術，具有操作方便、固定效果好、創(chuàng)傷小、感染率低等優(yōu)點，當前臨床上的應用也比較多[9-10]。3D打印可通過仿真骨盆模型、導板、體外模擬內固定、提前置入空心螺釘?shù)确绞剑岣呤中g的安全性與精確性[11-12]。本研究顯示，3D 打印組與空心螺釘組的切口長度、手術時間及術中透視次數(shù)對比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），3D 打印組的骨折愈合時間、術中出血量顯著少于空心螺釘組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；3D 打印組術后3 個月的釘?shù)栏腥尽Ⅶ旧窠洆p傷、靜脈血栓、切口感染等并發(fā)癥發(fā)生率為2.86%，小于空心螺釘組的19.44%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），表明在3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折能減輕對患者的創(chuàng)傷，促進骨折愈合，減少并發(fā)癥的發(fā)生。有研究顯示，3D 打印技術可虛擬復位，輔助進行手術操作，精確選擇手術切口及入路，改善患者的預后[13-14]。

骨盆矢狀位參數(shù)受個體年齡、性別、體質量指數(shù)、骨盆形態(tài)的影響，骨盆矢狀位參數(shù)都會存在一定的差異，但是總體維持在一種平衡的狀態(tài)[15]。骨盆入射角與骨盆傾斜角對維持骨盆矢狀位參數(shù)平衡有重要價值，骨盆入射角與骨盆傾斜角異常是骨盆骨折預后不佳的重要原因。同時骨盆骨折患者的椎體前移會引起身體重心前移，導致骨盆后傾，也會導致骨盆入射角與骨盆傾斜角異常[16]。本研究顯示，術后3 個月，3D 打印組與空心螺釘組骨盆入射角與骨盆傾斜角都顯著小于術前1 d（P<0.05），3D 打印組也明顯小于空心螺釘組（P<0.05），表明3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折能改善影像學參數(shù)。當前也有研究顯示，3D 打印可基于個體化骨盆模型的幾何特征對骨盆進行曲面建模，提取個體骨盆的特征數(shù)據(jù)，以曲面為基準完成輔助植入導板的組配，根據(jù)設計骨盆導板，通過3D 打印完成對導板快速成型制造，可促進患者恢復的骨盆解剖形態(tài)，從而有利于降低患者的骨盆入射角與骨盆傾斜角[17]。

空心螺釘?shù)膽媚軌蛱峁┥锪W的有效支持，實現(xiàn)了骨盆骨折的個體化、精準化治療[18]。3D 打印導板的應用可通過個體化導向模塊設計，使空心螺釘?shù)闹踩敫泳_，從而達到預定的手術效果[19-20]。本研究顯示，3D 打印組術后3 個月的骨盆Majeed 評分優(yōu)良率為97.14%，顯著高于空心螺釘組的77.78%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），表明在3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折患者能改善患者的骨盆總體功能。特別是在3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折具有很好的微創(chuàng)性，可提供生物力學上的支持，促使骨盆復位恢復正常狀態(tài)，促進患者的康復。不過本研究由于人力資源的限制，調查人數(shù)過少，觀察時間也比較短，也沒有深入進行機制分析，將在后續(xù)研究中探討。

綜上所述，在3D 打印導板輔助下空心螺釘內固定治療骨盆骨折能減輕對患者的創(chuàng)傷，減少并發(fā)癥的發(fā)生，促進患者骨折愈合，改善患者的影像學參數(shù)，提高患者的骨盆功能。