3D打印在老年髖部骨折的應用探討

鄧桂彬，董智暉，韋健，張琛海，陸軍海，林強禎，范武

廣東省高州市人民醫院創傷與手足顯微外科，廣東 茂名 525200

髖部骨折是老年人群常見的骨折類型之一，由于臨床治療一些復雜性骨折會受個體差異因素的影響，在選擇固定方式、內置物置入過程中導針方向與定位點主要依賴于手術醫師的臨床經驗，在準確性、安全性方面缺乏保障，易出現內置物置入偏差、內固定失敗等問題[1]。因此，如何提高老年髖部骨折手術患者的內固定準確性與安全性成為骨科研究的熱點。3D打印技術屬于一種快速制造、成形技術，通過3D打印技術進行輔助定位可為一些復雜性髖部骨折患者設計不同手術的模板，幫助其選取合適的術式，從而提高手術療效[2]。為了進一步了解3D打印技術在老年髖部骨折手術中的應用效果，該研究選取2019年3月—2021年2月該院收治的58例老年髖部骨折患者進行對照研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取該院收治的58例老年髖部骨折患者為研究對象，按照隨機數表法分兩組，各29例。參照組中男17例，女12例；年齡63～84歲，平均（71.15±7.33）歲；骨折類型：股骨頸骨折12例，股骨轉子下骨折10例，股骨轉子間骨折7例；自骨折到手術時間2～8 d，平均（4.33±1.50）d。研究組中男15例，女14例；年齡62～86歲，平均（71.19±7.90）歲；骨折類型：股骨頸骨折13例，股骨轉子下骨折10例，股骨轉子間骨折6例；自骨折到手術時間2～7 d，平均（4.35±1.37）d。兩組對比，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。所有患者均在知情前提下自愿簽署加入研究同意書，且該研究經該院醫學倫理委員會審核通過。

1.2 納入與排除標準

納入標準：①年齡≥60歲；②有明確創傷史；③由同組醫護人員進行手術操作；④可耐受手術治療。

排除標準：①有凝血功能障礙者；②有骨腫瘤、骨結核及嚴重性骨質疏松等病理性骨折者；③有類風濕性關節炎者；④有自身免疫性疾病者；⑤有心肺功能障礙者。

1.3 方法

研究組采用3D打印技術進行輔助治療。①創建數字化三維模型：首先對患者髖部骨折部位進行CT檢查，將得到的CT圖像傳輸至Mimics 17.0軟件中，然后對其實施蒙版、分割以及光滑等一系列處理，對于不同骨折塊進行單獨重建并作出標記，從而生成一系列骨折數字三維模型。②虛擬復位與制訂手術方案：利用Mimics軟件進行手術虛擬復位，分析骨折復位前后各個數字化三維模型角度，然后綜合各個方面制訂手術方案。③創建內固定物數字模型并組裝驗證：采用Creo Parametric 2.0軟件獲取內固定物數字模型，然后將其傳輸至3-matic 9.0軟件中對內置物的所處位置及其與骨折塊存在的關系進行進一步驗證，最后將創建好的有限元模型傳輸至ANSYS 13.0軟件中以加載材料屬性與相關邊界條件，在負載狀態下分析與驗證三維有限元。④設計手術導向模塊：按照驗證好的內固定物安裝位置對導針進針點進行定位，得到進針點附近外側皮質骨曲面的解剖特征后，利用軟件建立與上述解剖特征相同的反向模板，接著采用3D打印機制作出3D打印模板，對模板進行消毒處理后，在手術中采用手術導向模板進行導針安裝，從而驗證導向模板的實用性。

參照組給予常規手術治療。術前視患者實際骨折情況選擇合適的入路方式將骨折部位切開并充分暴露骨折端，使用復位器械進行輔助復位并確定復位效果滿意后再進行臨時固定處理，將重建接骨板引入骨折部位并將骨膜實施剝離，然后將導航模板放在術野骨塊表層，確保預定骨面可完全卡位，使用克氏針開槽并將其保留，取出導航模板，將接骨板通過釘孔套入相應的克氏針后再將克氏針拔除，使用對應方面與數量螺釘進行固定，最后對創腔進行沖洗并完全止血后置入引流管，逐層縫合切口。

1.4 觀察指標

①手術復位效果：術后通過X線、CT三維重建，并結合Matta標準進行效果評估，如果骨折殘存移位未超過1 mm評為優；如果骨折殘存移位在2～3 mm之間評為良；如果骨折殘存移位超過3 mm評為差，比較兩組手術復位優良率。②手術相關指標：比較兩組手術時間、術中出血量及術后首次下床活動時間。③髖關節功能：通過Harris評分[3]對兩組術后2個月、4個月時的髖關節功能進行評估，包括疼痛、畸形、行走距離、爬樓梯以及活動度等方面，總評分為100分，評分高代表患者髖關節功能好。

1.5 統計方法

采用SPSS 23.0統計學軟件進行數據分析，符合正態分布的計量資料以（±s）表示，組間差異比較采用t檢驗；計數資料以[n(%)]表示，組間差異比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者手術復位效果比較

研究組手術復位優良率高于參照組，但差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者手術復位效果比較[n（%）]Table 1 Comparison of surgicalreduction effects between the two groups of patients[n(%)]

2.2 兩組患者手術相關指標比較

研究組手術時間、術后首次下床活動時間均短于參照組，術中出血量少于參照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者手術相關指標比較（±s）Table 2 Comparison of surgicalindicators between the two groups of patients(±s)

表2 兩組患者手術相關指標比較（±s）Table 2 Comparison of surgicalindicators between the two groups of patients(±s)

組別 手術時間（min）術中出血量（mL）術后首次下床活動時間（d）參照組（n=29）研究組（n=29）t值P值83.24±12.16 75.38±9.83 2.707＜0.05 293.20±45.77 225.80±36.72 6.186＜0.05 2.23±0.42 1.86±0.40 3.435＜0.05

2.3 兩組患者髖關節功能比較

術后2個月、4個月時，研究組髖關節功能Harris評分均高于參照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組患者術后不同時間髖關節功能Harris評分比較[(±s),分]Table 3 Comparison of Harris scores of hip joint function between the two groups of patients at different times after surgery[(±s),points]

表3 兩組患者術后不同時間髖關節功能Harris評分比較[(±s),分]Table 3 Comparison of Harris scores of hip joint function between the two groups of patients at different times after surgery[(±s),points]

組別2個月 4個月參照組（n=29）研究組（n=29）t值P值67.44±7.37 72.37±8.55 2.352＜0.05 74.20±8.25 81.25±9.83 2.958＜0.05

3 討論

近年來，在我國人口老齡化逐漸加劇的趨勢下，髖部骨折發生率不斷升高。現階段，美國每年有25萬左右新發髖部骨折患者，預計到2040年每年新發患者將會高于50萬，而我國有660萬左右老年髖部骨折患者，其中有20%患者生存期僅有1年左右[4]。目前，臨床對髖部骨折主張手術治療，但受骨折類型復雜等多種因素的影響，部分患者的手術復位效果、髖部功能恢復情況不太理想[5-7]。因此，如何提高髖部骨折手術患者的手術復位效果，促進其髖部功能恢復成為近年來骨折亟須解決的難題。

3D打印技術是將數字化模型作為基礎，采用可黏合材料并以逐層打印的方法進行實物制作的一種先進技術，其可通過制作骨折實物三維模型，同時創造逼真的虛擬環境并現場模擬手術，最后讓術者嘗試多種術式而確定最合適的手術方案[8-12]。該研究結果顯示，研究組手術時間（75.38±9.83）min、術后首次下床活動時間（1.86±0.40）d均短于參照組，術中出血量（225.80±36.72）mL少于參照組（P＜0.05）。吳帆等[13]學者在相關研究中得出，患者給予3D打印技術后，手術時間（73.9±8.1）min、術后首次下床活動時間 （1.9±0.6）d均短于常規手術治療，術中出血量（230.8±30.5）mL少于常規手術治療（P<0.05），與該研究結果相近，提示在老年髖部骨折手術中應用3D打印技術可有效縮短手術時間，減少術中出血，并有助于促進患者術后身體恢復。分析原因為：3D打印技術可提前應用CT掃描將相關圖像傳輸至三維重建軟件中，并應用軟件獲取骨折部位三維模型，便于術者更好地分析患者的骨折情況，為手術做好準備工作，進而有助于促進手術順利開展，提高手術復位效果[8]。同時，該研究結果顯示，研究組手術復位優良率高于參照組(P＜0.05)；術后2個月、4個月時，研究組髖關節功能Harris評分均高于參照組(P＜0.05)，提示在老年髖部骨折手術中應用3D打印技術可在一定程度上提高手術復位效果，有助于患者髖關節功能更好地恢復。究其原因在于3D打印技術可將虛擬髖部骨折復位前后狀態全面地打印出來，并可于未復位模型上實施多次模擬復位，同時還可在虛擬復位期間將各骨折塊復位順序做好規劃，從而可提高骨折復位的精準度[12-14]。同時，3D打印技術是按照患者髖部骨折情況制作1:1的鋼板，有更高的適用性，在提高手術復位固定效果的同時，也有助于其術后髖關節功能訓練，對其功能恢復有積極作用[15]。

綜上所述，將3D打印技術應用于老年髖部骨折手術中具有快捷、創傷小及術后恢復快等優點，有助于提高手術復位效果，促進患者髖關節功能恢復。