3D 打印導(dǎo)航模板在股骨頸骨折輔助置釘中的應(yīng)用研究

萬(wàn)文輝，高正凡，康鄒華，江有華，袁夢(mèng)龍，鄭義海

（景德鎮(zhèn)市第四人民醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

股骨頸骨折（femoral neck fracture）為股骨頭下至股骨頸基底部之間的骨折。近年來(lái)臨床骨科就診率不斷增長(zhǎng)，骨折發(fā)生后不僅導(dǎo)致骨折位置的疼痛以及腫脹情況，還會(huì)影響患者正常的行動(dòng)，影響其正常生活，因此必須施以及時(shí)的治療[1-3]。股骨頸骨折治療原則在于復(fù)位以及內(nèi)固定，盡量避免髖關(guān)節(jié)受損，且部分患者存在骨折移位的情況，股骨頸支持帶動(dòng)脈也會(huì)受損，進(jìn)而損傷股骨頭內(nèi)血供，導(dǎo)致術(shù)后出現(xiàn)股骨頭壞死、骨不連等情況，因此選擇合適的術(shù)式十分必要[4-6]。空心釘內(nèi)固定是目前治療股骨頸骨折主要術(shù)式，空心釘優(yōu)勢(shì)在于其不會(huì)對(duì)股骨頭血供造成過(guò)大的干擾，并且有著極高的穩(wěn)定性[7]。術(shù)中應(yīng)用3 枚空心釘對(duì)骨折部位進(jìn)行固定，且固定方向與髖關(guān)節(jié)力線保持一致，能提升固定效果；置釘形狀選擇倒三角，使螺釘有著理想的抗旋轉(zhuǎn)性[8]。但是該術(shù)式也存在缺點(diǎn)，其中最主要的缺點(diǎn)在于置釘難度大，且術(shù)中需要透視多次，增加了輻射[9]。目前，3D 打印導(dǎo)航模板被應(yīng)用至多種骨折疾病的內(nèi)固定術(shù)輔助置釘中，研究均提示此輔助方法提高了置釘精準(zhǔn)度，但臨床上關(guān)于此輔助手段對(duì)股骨頸骨折患者的應(yīng)用研究較少。為此，本研究選擇60例患者為研究對(duì)象，觀察3D 打印導(dǎo)航模板在股骨脛骨骨折輔助置釘中的應(yīng)用，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020 年1 月-2021 年1 月經(jīng)景德鎮(zhèn)市第四人民醫(yī)院骨科臨床確診為股骨頸骨折的60例患者，均以空心釘內(nèi)固定的術(shù)式進(jìn)行治療。根據(jù)螺釘置入方式的不同，將患者分為對(duì)照組和觀察組，每組30例。兩組患者性別、年齡、Garden分型比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見(jiàn)表1。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)審批同意，患者知情同意并簽訂知情同意書(shū)。

表1 兩組一般資料比較（n，±s）

表1 兩組一般資料比較（n，±s）

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①18～80歲；②臨床資料完善者；③患者精神無(wú)異常，未合并精神疾病或是心理疾病，語(yǔ)言功能及聽(tīng)力正常，大腦意識(shí)清晰，認(rèn)知無(wú)異常，可與醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行正常的溝通。排除標(biāo)準(zhǔn)：①不耐受此療法者；②攜帶HIV 病毒、乙型肝炎病毒等傳染性強(qiáng)的病毒患者；③研究開(kāi)展途中對(duì)該次研究提出異議，或因其他原因退出此研究者。

1.3 方法

1.3.1 對(duì)照組 所有患者均以腰硬聯(lián)合形式進(jìn)行麻醉，然后在牽引架輔助下進(jìn)行牽引復(fù)位，于C型透視機(jī)輔助下，觀察復(fù)位情況，如果復(fù)位情況理想，則將皮膚切開(kāi)，再沿切口將肌肉和皮下組織分離，充分的將股骨大粗隆暴露，然后在C型臂X 線機(jī)透視下徒手進(jìn)行置釘，以C型臂透視機(jī)對(duì)置釘情況進(jìn)行觀察，若無(wú)異常，常規(guī)縫合、包扎。

1.3.2 觀察組 以3D 導(dǎo)引導(dǎo)航模板輔助置釘。前期準(zhǔn)備工作與對(duì)照組一致，在充分的將股骨大粗隆暴露后，將模板與其進(jìn)行完整敷貼，沿導(dǎo)管置入導(dǎo)針，取下模板后擴(kuò)孔，置釘。以C型臂透視機(jī)對(duì)置釘情況進(jìn)行觀察，若無(wú)異常，常規(guī)縫合、包扎。模板的制作：①導(dǎo)航模板的設(shè)計(jì)：術(shù)前均以薄層CT 對(duì)患側(cè)及健側(cè)進(jìn)行三維重建，獲取數(shù)據(jù)后，組內(nèi)模板設(shè)計(jì)人員以DICOM 格式將CT 數(shù)據(jù)保存并導(dǎo)入Mimics，進(jìn)行三維編輯，以獲取三維數(shù)據(jù)。再在手術(shù)置釘導(dǎo)航需求引導(dǎo)下，以健側(cè)作為原像，通過(guò)鏡像化模擬患側(cè)置釘過(guò)程中所需的三維模型。之后，利用軟件模擬3枚空心釘置入通道，并在模型上對(duì)模擬的置入通道進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在各個(gè)方位對(duì)置入通道進(jìn)行觀察，保證其合理性、安全性，無(wú)異常后，測(cè)量置入通道長(zhǎng)度，從而選用長(zhǎng)度適宜的空心釘。定位導(dǎo)向孔形狀為空心圓柱，預(yù)留平行于導(dǎo)向孔方向的2.0 克氏針導(dǎo)向孔在此孔內(nèi)側(cè)壁上。通過(guò)蒙版設(shè)計(jì)在骨面設(shè)計(jì)與其相貼合的反相模板，將模擬置入通道在骨面后的通道與模板進(jìn)行融合，通過(guò)布爾運(yùn)算得到導(dǎo)航模板，將無(wú)關(guān)的部分去除，對(duì)模塊進(jìn)行修整；②打印導(dǎo)航模板：利用SLT 格式將制作完成的數(shù)字化模板輸入LCD 光固化3D Jenny Printer 打印機(jī)中，選取LCD光敏樹(shù)脂405 nm 波長(zhǎng)材料為打印材料，通過(guò)光固化成型（stereo lithography apparatus，SLA）對(duì)模板進(jìn)行打印，打印比例為1∶1；③模擬手術(shù)：敷貼導(dǎo)航模板與骨折模型，經(jīng)預(yù)留通道按預(yù)先測(cè)量長(zhǎng)度將3 枚導(dǎo)針置入，擴(kuò)孔后置釘，以X 線確認(rèn)置釘情況。

1.4 觀察指標(biāo) 比較兩組復(fù)位情況，統(tǒng)計(jì)手術(shù)耗時(shí)、術(shù)中失血情況、X 線透視情況，同時(shí)，對(duì)患者進(jìn)行隨訪，統(tǒng)計(jì)末次隨訪的髖關(guān)節(jié)功能。髖關(guān)節(jié)功能的評(píng)價(jià)以Harris 評(píng)分[10]進(jìn)行，評(píng)價(jià)內(nèi)容共有4 個(gè)，即疼痛、關(guān)節(jié)活動(dòng)度、急性、活動(dòng)功能，總分范圍為0～100分，患者髖關(guān)節(jié)功能好壞與評(píng)分分值的高低呈正比。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 22.0 處理數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料以（%）表示，行χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料以（±s）表示，行t檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 復(fù)位情況 對(duì)照組解剖復(fù)位、功能復(fù)位各有23例、7例，觀察組各有25例、5例。

2.2 術(shù)中失血及手術(shù)耗時(shí)比較 觀察組手術(shù)時(shí)間短于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組失血量比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 術(shù)中失血及手術(shù)耗時(shí)比較（±s）

表2 術(shù)中失血及手術(shù)耗時(shí)比較（±s）

2.3 兩組術(shù)中X 線透視次數(shù)、Harris 評(píng)分比較 觀察組術(shù)中X 線透視次數(shù)少于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組均接受5～8 個(gè)月的隨訪，末次隨訪時(shí)髖關(guān)節(jié)Harris 評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表3。

表3 術(shù)中X 線透視次數(shù)、Harris 評(píng)分比較[n（%）]

3 討論

股骨頸骨折是骨科常見(jiàn)的骨折類型，老年人群是其主要發(fā)病群體，該骨折疾病不僅會(huì)損傷骨折處的骨組織，更會(huì)對(duì)周?chē)\(yùn)情況造成不良影響，所以患者極易出現(xiàn)股骨頭壞死的情況，因此需及時(shí)展開(kāi)治療。保守治療目前對(duì)此類患者療效有限，且患者有較高風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)各類并發(fā)癥，因此手術(shù)是目前主要治療形式，常見(jiàn)的手術(shù)方法有關(guān)節(jié)置換和內(nèi)固定兩種[11]。隨著醫(yī)學(xué)研究的深入，臨床對(duì)髖關(guān)節(jié)功能以及股骨頸血運(yùn)有了更為深入的認(rèn)知，因此目前臨床對(duì)于超過(guò)60歲的GardenⅠ、Ⅱ患者，以及60歲以下的GardenⅠ～Ⅳ型患者，多以股骨頸段置入空心螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行治療[12，13]。雖然該術(shù)式療效佳，但由于股骨頸局部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及術(shù)者操作技術(shù)的限制，空心螺釘置入的準(zhǔn)確性仍是臨床面臨的一大難題[14]。

隨著科技的發(fā)展，3D 打印材料得到了不斷的升級(jí)，3D 的操控技術(shù)也得到了完善，因此最初僅應(yīng)用至工業(yè)行業(yè)的3D 打印技術(shù)逐漸應(yīng)用至臨床范圍內(nèi)。3D 打印是指利用模板對(duì)所想獲取的物品進(jìn)行快速成型，該技術(shù)又被稱之為增材制造，是一項(xiàng)在三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上、利用可粘合材料，通過(guò)打印機(jī)的逐層累積，進(jìn)而從三維空間制造出實(shí)體的一種技術(shù)[15，16]。

骨科手術(shù)是目前3D 打印技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其應(yīng)用的內(nèi)容大致包括術(shù)前對(duì)復(fù)雜骨折的診斷，以及術(shù)前對(duì)手術(shù)操作進(jìn)行模擬等。相較于臨床既往使用的二維影像學(xué)技術(shù)而言，例如：CT、MRI等，3D 打印技術(shù)為手術(shù)操作者提供了可靠的模板，使手術(shù)操作者在術(shù)前通過(guò)模型明確骨折情況、設(shè)計(jì)手術(shù)操作從想象變成了現(xiàn)實(shí)，不僅可以避免術(shù)前的誤診，也提高了術(shù)中操作的準(zhǔn)確度，使醫(yī)者更直觀、清晰的認(rèn)識(shí)到患者骨折的情況，進(jìn)而對(duì)病情進(jìn)行進(jìn)一步的分析，制定出療效更佳、安全性更高的手術(shù)操作方案[17，18]。

本次研究結(jié)果顯示，觀察組手術(shù)操作時(shí)間更短，術(shù)中受X 線透視次數(shù)更少，原因分析：在利用3D 打印導(dǎo)航模板實(shí)施手術(shù)時(shí)，手術(shù)操作者可對(duì)打印出的三維模板進(jìn)行直接的觸摸以及直觀的觀察，進(jìn)而可以對(duì)某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜或是不正常的部位進(jìn)行更精準(zhǔn)的觀察、分析，最后，術(shù)者可以在模型上進(jìn)行標(biāo)記，確定手術(shù)的操作細(xì)節(jié)，從而可以對(duì)術(shù)中所需使用的固定物的大小、置入的位置進(jìn)行確定，進(jìn)而縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了患者的術(shù)中暴露時(shí)長(zhǎng)，降低了感染風(fēng)險(xiǎn)，以減少了術(shù)中輻射，有效提高了手術(shù)的安全性[19，20]。

綜上所述，對(duì)于股骨頸骨折患者行空心螺釘內(nèi)固定術(shù)治療時(shí)，術(shù)中以3D 打印導(dǎo)航模板輔助置釘，能實(shí)現(xiàn)手術(shù)操作精準(zhǔn)化，減少手術(shù)操作時(shí)長(zhǎng)及失血，避免患者及醫(yī)護(hù)長(zhǎng)時(shí)間受X 線輻射，提高了手術(shù)安全性，值得臨床應(yīng)用。