Gamma3釘內固定結合3D打印治療AOA3型老年股骨粗隆間骨折的療效分析

謝斌 蘇晨晨

(1.延安市人民醫院骨科三病區,陜西 延安 716000;2.延安市中醫醫院運動醫學科,陜西 延安 716000)

股骨粗隆間骨折在臨床上比較常見,多發生于老年人,占全身骨折的5.0%左右,常伴隨各種關節內和關節周圍軟組織損傷,且股骨粗隆間骨折極易造成供血血管的損傷與血供中斷,誘發患者出現股骨頭缺血性壞死甚或骨不連,具有很高的致殘率。微創治療是目前治療股骨粗隆間骨折的重要進展之一,特別是關節鏡技術微創手術可提高內固定的質量、減輕手術創傷、預防并發癥。3D打印技術指通過3D打印機,采用分層加工、迭加成形的方式逐層增加材料來生成3D實體,該技術可虛擬復位、設計內固定最佳位置、Gamma3釘方向,也可鏡下直視關節面復位,同時探查并處理關節面軟骨、半月板、交叉韌帶損傷情況,清除關節腔內凝血塊及游離體。本文旨在探討Gamma3釘內固定結合3D打印治療AOA3型老年股骨粗隆間骨折療效,現報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2020年3月至2022年3月在本院診治的的老年股骨粗隆間骨折患者142例,隨機分為3D組與對照組,各71例。3D組男36例,女35例;年齡(68.79±2.55)歲;AOA3分型:Ⅰ型41例,Ⅱ型30例;受傷到手術治療時間(7.55±0.22)d;骨折原因:車禍傷25例,高處跌落傷25例,重物砸傷21例。對照組男38例,女33例;年齡(68.87±3.13)歲;AOA3分型:Ⅰ型40例,Ⅱ型31例;受傷到手術治療時間(7.61±0.10)d;骨折原因:車禍傷26例,高處跌落傷24例,重物砸傷21例。納入標準:符合股骨粗隆間骨折的診斷標準;臨床分型為AOA3 Ⅰ～Ⅱ型;年齡60～85歲;具有擇期手術指征;所有患者均簽署知情同意書,經醫院倫理委員會批準;新鮮骨折未經特殊處理的骨折患者;患者骨折前膝關節活動功能良好。排除標準:臨床資料缺乏者;不依從患者;患肢合并其他骨折患者;臨床資料不完整;病理性骨折患者;全身情況差不能手術者;有局部感染的患者;合并重要血管神經損傷或骨筋膜室綜合征患者。兩組一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2方法 對照組:給予Gamma3釘內固治療,內固定材料為蘇州艾迪爾醫療器械有限公司生產的Gamma3釘,在股骨大粗隆下縱向切開皮膚,順股骨頸方向進行克氏針導針;在股骨粗隆間進行Gamma3釘內定,固定完畢后采用影像學透視正側位,關節面整潔后沖洗創口,縫合創口,修補軟組織。3D組:在對照組治療的基礎上給予3D打印治療:(1)高質量股骨粗隆間骨折CT數據及三維重建的收集:收集層厚1 mm的高分辨Dicom格式原始數據,利用Mimics15.0軟件進行三維重建,按照不同骨折類型進行分類、整理。(2)基于3D打印技術的股骨粗隆間骨折最優化的內固定方案的術前設計:采用軟件Med CAD(醫學計算機輔助設計)功能進行虛擬復位,虛擬內固定設計。(3)基于3D打印模型的模擬手術仿真:所有患者行股骨粗隆間骨折CT薄層掃描,掃描數據以DICOM格式導入Mimics 15.0軟件進行虛擬復位后,將復位后股骨粗隆間模型數據用Export(輸出)功能生成的3D打印所需STL格式數據導入3D打印機MakerBot Replicator 2打印出復位后患者骨折三維物理模型,以及患者仿真骨折股骨粗隆間,術前在三維物理模型上進行模擬骨折內固定,根據虛擬內固定設計確定鋼板Gamma3釘最佳位置、鋼板預彎程度、Gamma3釘長度等一系列術前模擬內固定。(4)后續處理同對照組。

1.3觀察指標 記錄兩組的手術時間、術中出血量、術中透視次數、術后住院時間、骨折愈合時間;兩組術前1 d與術后14 d的血清血管內皮生長因子(VEGF)、低氧誘導因-1α(HIF-1α)表達;兩組術后3個月出現的并發癥情況,包括創傷性關節炎、關節僵直、骨不連、內固定松動斷裂等;在術后1個月與術后3個月復查X射線正側位片,進行膝關節臨床功能評分(HSS),分為優、良、中、差,(優+良)/組內例數×100.0%=優良率。

2 結 果

2.1圍手術指標對比 3D組的手術時間(113.22±21.48)min、術中出血量(197.55±43.19)mL、術中透視次數(5.30±0.22)次、術后住院時間(13.87±2.49)d、骨折愈合時間(13.29±3.11)周,均低于對照組的(161.08±28.00)min、(286.87±71.00)mL、(7.18±1.03)次、(16.09±1.11)d、(16.98±2.77)周(t=19.013、25.066、8.873、9.174、9.003,P<0.05)。

2.2血清VEGF、HIF-1α變化對比 與術前1 d相比,兩組術后14 d的血清VEGF、HIF-1α較高,且3D組高于對照組(t=19.832、8.882,P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者術前術后血清VEGF、HIF-1α變化對比

2.3并發癥情況對比 術后3個月,3D組患者出現創傷性關節炎1例、關節僵直1例,發生率為4.2%;對照組患者出現創傷性關節炎4例、關節僵直4例、骨不連4例、內固定松動斷裂3例,發生率為21.1%。3D組術后3個月并發癥發生率低于對照組(χ2=9.161,P<0.05)。

2.4膝關節優良率對比 3D組術后1個月與3個月的膝關節優良率分別為91.5%(65/71)和97.2%(69/71),高于對照組的67.6%(48/71)和71.8%(51/71)(χ2=12.523、17.427,P<0.05)。

3 討 論

本文結果顯示,3D組圍手術指標均較對照組低;3D組術后3個月的并發癥發生率低于對照組;兩組術后14 d的血清VEGF、HIF-1α水平均高于術前1 d,且3D組高于對照組;3D組術后1個月與3個月的膝關節優良率均高于對照組(P<0.05)。表明Gamma3釘內固定結合3D打印治療AOA3型老年股骨粗隆間骨折能減少對于患者的創傷,減少術后并發癥的發生,促進恢復,提高手術效果。

從機制上分析,3D組采用術前仿真規劃設計結合3D打印個體化導向模塊設計,使內固定植入物按照計算機規劃路徑精確植入預定位置,從而達到預定的手術效果。根據臨床實際情況設定不同部位、全系列股骨粗隆間導航模板,通過3D打印完成對導航模板快速成型制造。并且基于患者CT數據建立個體化股骨粗隆間骨骼模型,自動化測量相應的股骨粗隆間位置解剖參數以提取個體股骨粗隆間的特征數據[10]。3D打印虛擬復位后的仿真股骨粗隆間模型、導航模板、體外模擬內固定可使手術更加精準、安全、完美。結合Gamma3釘臨床應用于股骨粗隆間骨折微創治療,有助于骨折復位,同時可探查半月板、交叉韌帶、關節軟骨損傷情況并視情況一期或二期修復,避免了漏診、誤診,實現了股骨粗隆間骨折的個體化、精準化治療,有效縮短患者的康復周期,從而有利于促進VEGF、HIF-1α的分泌。通過外科輔助設計系統模塊,可完成基于個性化解剖數據的內固定植入物參數化建模,達到最佳匹配,最終定型的植入物模型被傳輸至3D打印系統接口完成產品的精準制造,減低了手術對患者的生理和心理創傷,從而促進患者康復。同時其可應用數字醫學技術通過三維重建模型進行虛擬骨折復位,有利于保護骨骼的微血供避免骨不連,可維持關節的穩定性,能促進恢復患者的膝關節功能。

綜上所述,Gamma3釘內固定結合3D打印治療AOA3型老年股骨粗隆間骨折能促進VEGF、HIF-1α的分泌,減少手術創傷,促進患者術后康復,降低術后并發癥的發生,提高患者的膝關節功能。本研究由于人力資源限制,沒有進行長期隨訪,且納入患者數量比較少,3D打印技術還不夠成熟,將在后續研究中探討。