3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐在肱骨近端骨質疏松性骨折治療中的應用

摘要 目的：分析3D打印輔助聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥髓內支撐在Neer Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型肱骨近端骨質疏松性骨折治療中的應用。方法：回顧性分析2021年10月—2023年11月在通用醫療漢中三二〇一醫院接受3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐治療的90例老年肱骨近端骨質疏松性骨折患者的臨床資料，根據Neer分型將所有患者分為Neer Ⅱ型骨折組（n=28）、Neer Ⅲ型骨折組（n=37）和Neer Ⅳ型骨折組（n=25），并觀察患者的康復情況。結果：三組患者術前患側頸干角顯著小于健側頸干角（Plt;0.05），而術后6個月患側頸干角與健側頸干角比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05）。三組患者術中與術后6個月的肱骨頭高度差值均lt;5 mm。三組患者術后不同時點的VAS評分和Constant-Murley評分均低于術前，差異有統計學意義（Plt;0.05）；各組內不同時點評分兩兩比較，差異有統計學意義（Plt;0.05）。與術前相比，三組患者術后6個月的生活質量各維度評分明顯升高，差異有統計學意義（Plt;0.05）。結論：對老年Neer II、III、IV型肱骨骨質疏松性骨折患者行3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐治療能有效促進患者術后恢復，效果良好。

關鍵詞 3D打印技術；聚甲丙烯酸甲酯；肱骨骨折；骨質疏松

中圖分類號 R683.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-7721（2025）03-0373-06

Application of 3D printing-assisted PMMA bone cement intramedullary support in the treatment of osteoporotic fractures of the proximal humerus

Abstract Objective： Analyze the application of 3D printing-assisted polymethylmethacrylate （PMMA） bone cemented intramedullary support in the treatment of Neer II， III， and IV osteoporotic fracture of the proximal humerus. Methods： 90 elderly patients with osteoporotic fractures of the proximal humerus who were treated with 3D printing-assisted PMMA bone cemented intramedullary support in General Healthcare Hanzhong 3201 Hospital from October 2021 to November 2023 were retrospectively selected and divided into the Neer II fracture group （n=28）， the Neer III fracture group （n=37） and the Neer IV fracture group （n=25） according to the Neer classification， and the rehabilitation conditions of patients was observed. Results： The preoperative humeral neck-shaft angle of the affected side was all significantly smaller than that of the healthy side in the three groups （Plt;0.05）， whereas the difference was not statistically significant at 6 months after surgery （Pgt;0.05）. The differences in humeral head height between intraoperative and postoperative 6-month measurements were all lt;5 mm in the three groups. VAS scores and Constant-Murley scores at different postoperative timepoints were all significantly lower than those befor surgery in the three groups （Plt;0.05）， and the scores at different timepoints in pairwise comparisons showed significant differences" （Plt;0.05）. The scores on quality of life in all dimensions were significantly increased in the three groups at 6 months postoperatively compared with those before surgery （Plt;0.05）. Conclusion： Application of 3D printing-assisted PMMA bone cement intramedullary support in treating elderly Neer type II， III， and IV osteoporotic fractures of the humerus can effectively promote the postoperative recovery and has a good application effect.

Key words 3D Printing Technology; Polymethyl Methacrylate; Humeral Fracture; Osteoporosis

人口老齡化使骨質疏松性肱骨上端骨折的發病率顯著升高，尤其在40歲以后發病率急劇上升。這類骨折約占成人骨折的5%～6%，超過70%的病例集中于60歲以上的老年人群，其中女性約占四分之一[1-2]。骨質疏松性肱骨上端骨折常表現為復雜的粉碎性骨折，嚴重干擾肱骨頭的血液供應[3-4]。傳統鋼板治療在處理這類骨折時難以實現穩固的復位，同時發生術后并發癥的風險較高[5-6]。近年來，3D打印技術在醫療領域中的應用日益成熟，為解決此類骨折的治療難題帶來了新思路[7-8]。本研究旨在探討3D打印輔助聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥髓內支撐在Neer Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型肱骨近端骨質疏松性骨折治療中的臨床療效，為此類疾病的治療提供更多選擇。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析通用醫療漢中三二〇一醫院2021年10月—2023年11月接受3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐治療的90例老年Neer Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型肱骨近端骨質疏松性骨折患者的臨床資料，各部分骨折的影像學表現如圖1所示。根據Neer分型將所有患者分為Neer Ⅱ型骨折組（n=28）、Neer Ⅲ型骨折組（n=37）和Neer Ⅳ型骨折組（n=25）。納入標準：①臨床資料及隨訪資料完整；②年齡≥60歲；③單側肱骨近端骨折；④骨密度檢查T值lt;2.5；⑤行3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐治療。

排除標準：①患有系統性紅斑狼瘡、類風濕關節炎、全身性免疫性疾病；②合并重要臟器功能障礙；③溝通障礙；④合并精神與心理疾病且長期服用此類藥物；⑤開放性骨折及病理性骨折；⑥合并骨代謝疾病；⑦有上肢手術史或腫瘤病史。三組患者一般資料比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），見表1。

1.2手術方法

1.2.1術前準備 所有患者術前行雙側肱骨正側位X線檢查及三維重建CT檢查，并應用A-SiteV 4.0軟件對健側及患側肱骨近端頸干角進行測量。將患者雙側肱骨的CT掃描數據導入Mimics Researh 20.0軟件進行雙側肱骨3D建模，將健側肱骨3D模型鏡像處理后與患側肱骨3D模型對比，根據骨缺損范圍制定PMMA骨水泥占位器模型。將患側肱骨3D模型數據與骨水泥占位器模型數據導入3D打印機，采用光固化樹脂材料作為原料制作患側肱骨3D模型與骨水泥占位器模具，將占位器模具置入患側肱骨近端骨缺損處檢測是否匹配，完成匹配后對骨水泥占位器模具滅菌消毒待用。

頸干角與肱骨頭高度測量。通過肩關節肱骨頭軟骨緣的上緣到下緣畫一條AB線，通過肱骨頭中心垂直于AB線畫CD線，再畫一條將肱骨干平分兩半的EF線，CD線和EF線的夾角即為肩關節肱骨近端頸干角。沿肱骨頭及鋼板上緣處繪制兩條線，兩條線之間的距離為肱骨頭高度。每側頸干角與肱骨頭高度的測量均由同一位經驗豐富的臨床醫生進行，每處測量3次，取平均值。

1.2.2手術步驟 患者取仰臥位，麻醉滿意后將肩部墊高，常規消毒鋪巾貼皮膚保護膜。于喙突尖處作一縱行切口，沿三角肌與胸大肌間溝向下至肱骨外側面三角肌止點處逐層切開皮膚，仔細分離并保護頭靜脈，分離三角肌胸大肌間溝，將頭靜脈與胸大肌共同牽向內側，分離肌間隙至三角肌與三角肌粗隆止點處，沿胸大肌止點外側縱行切開骨膜，顯露骨折斷端。清理骨折斷端的血腫與軟組織，顯露結節、岡上肌、岡下肌、肩胛下肌止點，將縫線穿過上述止點備用。將加入單體的PMMA骨水泥注入滅菌模具中制作骨水泥占位器，將固化后的PMMA骨水泥占位器插入肱骨髓腔中，近端支撐肱骨頭，遠端插入骨折遠端髓腔中支撐肱骨內側柱，在透視下提拉縫線促進肱骨大小結節復位，用克氏針臨時固定后安裝Philos接骨板。對肱二頭肌長頭腱探查無卡壓，肩袖處無撕裂。打入螺釘，將岡上肌、岡下肌、肩胛下肌的縫合線穿入接骨板孔后收緊打結。透視確認盂肱關節及骨折斷端對位對線良好，接骨板高度與螺釘長度合適，沖洗并查看無活動性出血后逐層縫合切口，放置引流管，用無菌敷料包扎。

1.2.3術后管理 術后3 d內給予氟比洛芬、七葉皂苷鈉注射液靜脈滴注。術后當日囑患者適度活動患側手指和肘關節，術后2 d在家屬的幫助下下床活動，術后3 d拔除引流管。術后2周開始康復訓練，行患側肩關節適度鐘擺活動，術后3周行患側肩關節行內收、內旋等活動，術后4周復查影像學，觀察骨折斷端是否形成連續性骨痂。

1.3觀察指標 ①比較患者健側頸干角、術前頸干角、術后6個月頸干角情況。術后頸干角恢復到120°～150°即可認定為解剖復位；否則認為內固定失效或出現內翻、外翻畸形。②比較術中及術后6個月患者肱骨頭高度并計算其差值，超過5 mm則認為內固定結構失效可能。③采用疼痛視覺模擬評分法（Visual Analogue Scale，VAS）評估患者術前、術后7 d、術后1個月和術后3個月的疼痛情況，得分越高表明疼痛越嚴重。④采用Constant-Murley肩關節功能評分法評價患者術前、術后1個月、術后3個月和術后6個月的肩關節功能，得分越高表明肩關節功能越差。⑤采用健康調查簡表（the MOS Item Short from Health Survey，SF-36）評估患者術前和術后6個月的生活質量，得分越高表明生活質量越高。

1.4統計學方法 所有數據采用SPSS 27.0軟件進行統計學分析，計數資料用例數（百分比）[n（%）]表示，組間行 χ2檢驗；符合正態分布的計量資料用均數 ± 標準差（x±s）表示，頸干角、肱骨頭高度比較采用單因素方差分析，兩兩對比采用LSD-t檢驗；各時點VAS、Constant-Murley評分比較采用重復測量方差分析，兩兩對比采用LSD-t檢驗；術前和術后6個月的SF-36評分比較，采用配對樣本t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗。Plt;0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1頸干角 三組患者術前患側頸干角顯著小于健側頸干角，差異有統計學意義（Plt;0.05）；術前患側頸干角均值組間比較、健側頸干角均值組間比較，差異有統計學意義（Plt;0.05）；三組患者術后6個月患側頸干角與健側頸干角比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），見表2。

2.2肱骨頭高度 三組患者術中與術后6個月的肱骨頭高度差值均lt;5 mm，表明內固定有效，見表3。

2.3 VAS評分 三組患者術后不同時間點的VAS評分均低于術前，差異有統計學意義（Plt;0.05）；隨時間推移各組VAS評分呈下降趨勢，不同時間點的VAS評分組內兩兩比較，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表4。

2.4 Constant-Murley評分 三組患者術后不同時間點的Constant-Murley評分均低于術前，差異有統計學意義（Plt;0.05）；隨著時間推移各組Constant-Murley評分呈下降趨勢，不同時間點的評分組內兩兩比較，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表4。

2.5生活質量評分 與術前比較，三組患者術后6個月的生活質量各維度評分均明顯升高，差異有統計學意義（Plt;0.05），見表6。

3 討論

肱骨近端骨折是骨質疏松患者除橈骨遠端骨折和椎骨骨折外第三頻發的骨折類型[9-10]，常表現為粉碎性骨折伴骨質缺損，嚴重影響肱骨頭血運，治療不當會引發嚴重后果。因此，多數老年患者在此類骨折后需手術治療[11-12]。有研究指出此類骨折術中復位操作難度較高且存在固定不牢的風險[13-14]。長期的臨床實踐中已探索過多種手術策略，涵蓋不同設計的鋼板、髓內釘技術及多種經皮固定方法[15-16]。

3D打印技術實現了二維影像到三維實體模型的轉化，極大提升了手術規劃的精準度[17-18]。醫生能夠通過這一技術直觀地預演骨折復位過程，事先根據患者的解剖結構定制內固定器材，并優化植入物的位置，為每位患者量身定制手術方案，提高了治療的個性化程度和手術成功率[19-20]。

本研究對90例行3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐治療的Neer Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型肱骨近端骨質疏松性骨折患者的臨床資料分析后發現，患者術后6個月的患側頸干角與健側頸干角比較，差異無統計學意義（Pgt;0.05），術前和術后肱骨頭高度差值均lt;5 mm，未出現內固定失效情況，這表明該治療具有較好的臨床效果。傳統的PMMA骨水泥強化螺釘提供髓內支撐時存在聚合反應產熱及骨水泥泄漏等問題，且在增強骨骼穩定性方面的效果不盡人意[21-22]。

而3D打印技術可使骨水泥在體外精確成形后再植入骨折部位，有效避免了骨水泥在體內產熱與滲漏，同時確保PMMA骨水泥固化后的強度足以支撐肱骨近端內部結構[23-24]。本研究應用3D打印輔助PMMA骨水泥髓內支撐技術治療粉碎性骨質疏松性肱骨近端骨折展現出令人滿意的治療效果，具有臨床推廣價值[25-26]。本研究中患者的VAS評分隨時間推移逐漸降低，表明疼痛感隨康復進程顯著減輕，同時肩關節功能逐步恢復并增強，與他人先前的研究結果一致[27-28]。隨訪期間，患者的生活質量也顯著提高，進一步證實了該技術在治療肱骨近端骨質疏松性骨折中的良好療效[29-31]。

本研究仍存在一定的局限性。研究納入的樣本量相對較少且屬于回顧性研究，未對患者進行長期預后追蹤，結果可能存在一定偏倚。在未來的研究中應控制各種可能影響研究結果的混雜因素，同時分析本研究與其他研究的差異，為該病患者預后提供依據。

參考文獻

[1] Rehm A， Novak P L， Newton A， et al. Does radiation exposure during pediatric supracondylar humeral fracture surgery change according to the C-arm position？ A comparison of two different techniques[J]. Injury， 2024， 55（3）： 111354.

[2] Radaideh A M， Rusan M， Obeidat O， et al. Functional and radiological outcomes of different pin configuration for displaced pediatric supracondylar humeral fracture： a retrospective cohort study[J]. World J Orthop， 2022 ， 13（3）： 250-258.

[3] Lee Y J， Lim J R， Choi J H， et al. Comparing the biomechanical stability of cerclage cable with plate insert versus locking screw in periprosthetic humeral fracture[J]. J Bone Joint Surg Am， 2024， 106（9）： 817-822.

[4] Chua N， Onggo J R， Nambiar M， et al. Functional outcomes of reverse total shoulder arthroplasty in Boileau class 1 and class 2 proximal humeral fracture sequelae： a meta-analysis and systematic review[J]. Shoulder Elbow， 2023， 15（3 Suppl）： 43-53.

[5] Van Bergen S H， Van Lieshout E M M， Mahabier K C， et al. Publisher correction： Economic evaluation of operative versus nonoperative treatment of a humeral shaft fracture： economic analyses alongside a multicenter prospective cohort study （HUMMER） [J]. Eur J Trauma Emerg Surg， 2023， 49（2）： 939.

[6] Hartog D D， Mahabier K C， Van Bergen S H， et al. Functional and clinical outcomes after plate osteosynthesis versus intramedullary nailing of a humeral shaft fracture： the results of the HUMMER multicenter， prospective cohort study[J]. J Bone Joint Surg Am， 2023， 105（14）： 1101-1111.

[7] Shih C A， Huang M T， Chern T C， et al. The use of ultrasound for monitoring reduction and ulnar nerve subluxation in pediatric humeral supracondylar fractures[J]. Eur J Radiol， 2024， 170： 111201.

[8] Panagopoulos A， Solou K， Symeonidis A， et al. Delayed diagnosis of a primary diffuse large B-cell lymphoma of the humeral head， presenting as pathological fracture： a case report and review of the literature[J]. JSES Rev Rep Tech， 2024， 4（2）： 299-311.

[9] 紀振中， 張奕， 張明， 等. 3D打印骨折模型在復雜骨盆骨折手術中的治療方法及效果探討[J]. 中國醫學裝備， 2022， 19（1）： 111-115.

[10] 張成川， 梁建， 盛雷， 等. 3D打印聯合急診外側入路手術治療創傷性跟骨骨折的有效性及對應激、炎癥因子的影響[J]. 臨床和實驗醫學雜志， 2023， 22（1）： 42-47.

[11] 劉峰， 雷青， 蔡立宏， 等. 改良經皮三維打印導板與傳統透視輔助骶髂螺釘固定骨盆后環骨折的療效比較[J]. 中南大學學報（醫學版）， 2023， 48（11）： 1703-1710.

[12] 王清澤， 羅明星， 曾帥， 等. 3D打印經皮手術導板在股骨頸骨折閉合復位空心螺釘內固定術中的應用[J]. 中國骨傷， 2023， 36（3）： 209-215.

[13] 金萬通， 薛海鵬， 周大鵬， 等. 3D打印結合PMMA骨水泥髓內支撐技術在老年肱骨近端骨質疏松性骨折中的應用[J]. 中華老年骨科與康復電子雜志， 2022， 8（5）： 276-284.

[14] Rudran B， Little C， Duff A， et al. Proximal humerus fractures： anatomy， diagnosis and management[J]. Br J Hosp Med （Lond）， 2022， 83（7）： 1-10.

[15] Katthagen J C， Koeppe J， Stolberg-Stolberg J， et al. Effects of anti-osteoporosis therapy on the risk of secondary fractures and surgical complications following surgical fixation of proximal humerus fracture in older people[J]. Age Ageing， 2023， 52（6）： afad097.

[16] Bieling M， Ellwein A， Lill H， et al. Proximal humerus fracture and acromioclavicular joint dislocation[J]. Innov Surg Sci， 2024， 9（2）： 67-82.

[17] 蔣維利， 劉濤， 張青波， 等. 基于3D打印技術改良單邊經皮穿刺椎體成形術治療骨質疏松性椎體壓縮性骨折[J]. 中國骨傷， 2024， 37（1）： 7-14.

[18] 韋昌輝， 張偉， 盧俊浩， 等. 3D打印輔助經皮穿刺椎體成形術治療重度骨質疏松性椎體壓縮骨折的療效[J]. 局解手術學雜志， 2023， 32（10）： 910-914.

[19] 常麗鵬， 申軍， 趙敏， 等. 3D打印數字技術輔助經皮穿刺椎體成形術治療重度骨質疏松性椎體壓縮骨折的臨床效果[J]. 安徽醫學， 2019， 40（12）： 1327-1331.

[20] 金浪， 石潔， 黃正， 等. 3D打印數字技術輔助改良交叉PVP對重度骨質疏松性椎體壓縮骨折脊柱-骨盆矢狀面平衡狀態的影響[J]. 中華老年骨科與康復電子雜志， 2023， 9（5）： 263-268.

[21] 王偉斌， 袁欣華， 扶青松， 等. 骨質疏松性肱骨近端骨折PMMA骨水泥強化螺釘鋼板固定的有限元分析[J]. 中國骨傷， 2023， 36（3）： 262-267.

[22] 董宇鵬， 高順紅， 張云鵬， 等. Masquelet技術治療尺橈骨感染性骨缺損的療效分析[J]. 中國骨與關節損傷雜志， 2023， 38（9）： 980-982.

[23] 湯小迪， 虎鑫， 盧敏勛， 等. 3D打印金屬支撐假體聯合關節面自體骨植骨治療股骨遠端CampanicciⅠ、Ⅱ級骨巨細胞瘤的早期隨訪研究[J]. 中國骨與關節雜志， 2023， 12（3）： 168-175.

[24] 王洪平， 王明友， 楊曉琴， 等. 3D打印技術在復雜慢性髖關節假體周圍感染中的臨床研究[J]. 四川醫學， 2023， 44（6）： 615-619.

[25] CHEN N. Embedded 3D printing and pressurized thermo-curing of PMMA for medical implants[J]. J Mech Behav Biomed Mater， 2023， 1（46）： 106083.

[26] Csámer L， Csernátony Z， Novák L， et al. Custom-made 3D printing-based cranioplasty using a silicone mould and PMMA[J]. Sci Rep， 2023， 13（1）： 11985.

[27] Beitler B， Roytman G R， Parmer G， et al. Evaluating surface coatings to reduce bone cement adhesion to point of care 3D printed molds in the intraoperative setting[J]. 3D Print Med， 2022， 8（1）： 28.

[28] Hasanzade M， Yaghoobi N， Nematollahi P， et al. Comparison of the marginal and internal fit of PMMA interim crowns printed with different layer thicknesses in 3D-printing technique[J]. Clin Exp Dent Res， 2023， 9（5）： 832-839.

[29] de Souza F A， Blois M C， Collares K， et al. 3D-printed and conventional provisional single crown fabrication on anterior implants： A randomized clinical trial[J]. Dent Mater， 2024， 40（2）： 340-347.

[30] Barros M C， Mazzon R R， Soto A F， et al. Candida albicans adhesion on 3D-printed and thermopolymerizable polymethyl methacrylate for removable prostheses[J]. Am J Dent， 2023， 36（3）： 130-135.

[31] Saini R S， Gurumurthy V， Quadri S A， et al. The flexural strength of 3D-printed provisional restorations fabricated with different resins： a systematic review and meta-analysis[J]. BMC Oral Health， 2024， 24（1）： 66.