3D打印技術聯合橋接組合式內固定系統治療復雜髖臼骨折的臨床療效

秦 航,李順華,王從濤,郭永明,羅智成,羅 鴻

北京積水潭醫院貴州醫院骨外科,貴陽 550000

髖臼骨折可由骨盆骨折時恥骨、坐骨或髂骨骨折而波及髖臼,也可由髖關節中心性脫位所致[1]。復雜髖臼骨折屬于髖臼骨折的一種,隨著社會的快速發展,復雜髖臼骨折的發病率不斷增加,雖然復雜髖臼骨折的發病率在全身骨折類型中并不常見,但是髖臼位置特殊以及解剖關系復雜,內側有盆腔器官,后方有坐骨神經經過,導致復雜髖臼骨折的治療難度較大[2]。傳統的治療方法以切開復位內固定為主,但因術前缺乏模型,術中需要反復復位,導致手術時間長、術后創傷大、恢復進程緩慢[3]。3D打印技術近年來已經在外科領域顯露出獨特的優勢,例如在治療陳舊性髖臼后壁骨折中,按1∶1比例打印骨盆3D模型可以更直觀地了解髖臼后壁骨折情況,實現術前的模擬復位練習[4]。本研究回顧性分析2020年3月—2022年1月筆者醫院收治復雜髖臼骨折患者97例,探討橋接組合式內固定系統聯合3D打印技術在復雜髖臼骨折中的臨床效果。

臨床資料

1 一般資料

納入標準:(1)年齡>18歲;(2)復雜髖臼骨折診斷標準參照《實用骨科學》[5],經CT、MRI等影像學證實,復雜髖臼包括:前柱與后半橫骨折、T形骨折、后柱與后壁骨折等;(3)均為新鮮骨折,受傷時間在2周內;(4)符合手術指征,手術操作由同一組醫師完成;(5)精神狀態正常,可正確表達意識。排除標準:(1)既往有骨折手術或重大手術史;(2)盆腔大血管神經發生損傷;(3)髖臼后壁大面積缺失;(4)合并心肺疾病、生命體征不穩定;(5)合并精神疾病。

本組收治復雜髖臼骨折患者97例,男性51例,女性46例;年齡28～69歲,平均42.2歲。根據手術方式不同將患者分為傳統組(45例,重建鋼板手術)和3D組(52例,3D打印技術聯合橋接組合式接骨板內固定系統治療)。傳統組男性24例,女性21例;年齡28～67歲,平均42.6歲;高處墜落傷13例,道路交通傷23例,擠壓傷9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半橫形骨折11例,雙柱骨折13例,T形骨折21例;受傷至手術時間2～14d,平均8.5 d;合并顱腦損傷9例,胸腹臟器損傷10例,失血性休克3例,出現坐骨神經損傷癥狀3例,下肢深靜脈血栓形成4例。3D組男性27例,女性25例;年齡30～69歲,平均41.8歲;高處墜落傷15例,道路交通傷28例,擠壓傷9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半橫形骨折11例,雙柱骨折15例,T形骨折26例;受傷至手術時間3～13d,平均8.2d;合并顱腦損傷11例,胸腹臟器損傷13例,下肢深靜脈血栓形成5例,失血性休克4例,出現坐骨神經損傷癥狀者5例。兩組患者一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經北京積水潭醫院貴州醫院醫學倫理委員會審批(202001057)。

2 方法

傳統組:入院后給予補液、維持電解質平衡、抗休克處理,根據骨折分型選擇合適的手術入路方案。患者取半側臥位,全身麻醉后,實施重建鋼板手術。顯露骨折后,檢查并清理骨折端,使用髖臼復位鉗盡可能將骨折尤其是負重區的關節面解剖復位。復位后選擇合適的重建鋼板固定,重建鋼板必須足夠堅強以利于患者術后早期活動。術中使用C型臂X線機觀察骨折復位及內固定情況。術畢給予常規抗感染和抗凝治療。

3D組:入院后給予補液、維持電解質平衡、抗休克處理,橋接組合式接骨板內固定系統包含鎖定螺釘、固定棒、連接塊3個部分。術前CT掃描骨折部位,仔細分析骨折塊形態及移位情況,根據Letournel-Judet分型,確定好手術入路方式,運用閾值分割和區域增長功能快速分離骨折塊。通過對單個骨折塊進行移動、旋轉等操作完成髖臼骨折的虛擬復位,將所有復位骨折塊合并成一個復位模型,并可見骨折塊間骨折線。使用3D打印機采用熔融沉積成型法技術,打印出同比例的三維模型。術前醫師在三維模型上進行模擬訓練,掌握骨折塊的結構、復位順序,提前塑型,制定好具體的手術入路方案,確定固定數量等。術中采取髂腹股溝入路,切開皮膚、皮下,分層切開腹股溝韌帶。在髂前上棘和恥骨結節之間的中部辨認出髂恥梳筋膜,將外側的腰大肌和股神經與內側的髂外動靜脈分隔,游離此筋膜到骨盆入口緣,將其切斷,進入到四邊體表面和真骨盆腔。術中沿骨盆入口緣、四邊體表面以及恥骨上支進行剝離,充分顯露前柱骨折。必要時加做后方入路,將臀大肌向后內側牽開,分離、牽開短外旋肌,顯露整個后壁和后柱。術畢常規放置引流管,給予抗凝和常規抗感染治療。

3 觀察指標

(1)手術相關指標:記錄兩組患者住院時間、術中出血量、術中透視次數、手術時間、術后引流量。(2)髖關節功能:術前、術后6個月采用Harris髖關節功能評分[6]評估患者髖關節功能狀況,包括功能(0～47分)、活動度(0～5分)、畸形(0～4分)、疼痛(0～44分)4個項目,總分100分,評分越高功能越好。(3)復位情況:術后第3天患者均接受骨盆正位、閉孔斜位、髂骨斜位X線片檢查,其中解剖復位:骨折移位<1mm;復位滿意:骨折移位2～3mm;復位不滿意:骨折移位>3mm。總復位滿意率=解剖復位率+復位滿意率。(4)并發癥:記錄兩組患者術后并發癥發生情況,包括傷口脂肪液化、股神經牽拉、異位骨化、創傷性關節炎等。

4 統計學分析

結 果

與傳統組比較,3D組術中透視次數、術后引流量、術中出血量較少,住院時間、手術時間短(P<0.001)。見表1。兩組患者Harris髖關節功能評分各項目:功能、活動度、畸形、疼痛及總分,術前組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。兩組患者術后6個月活動度、疼痛、畸形、功能、總分均升高,且3D組高于傳統組(P<0.001)。見表2。兩組患者總復位滿意率組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。兩組患者并發癥發生率比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。典型病例見圖1、2。

圖1 患者男性,57歲,高處墜落傷致右側髖臼Tile C型骨折。a.術前骨盆正位X線片;b、c.術前CT斷層掃描;d、e.術前CT三維重建模型;f、g.術前骨折1∶1 3D打印模型;h、i.術前在骨折1∶1 3D模型上行手術設計及橋接內固定系統成型;j、k.術后骨盆正、側位X線片

圖2 患者男性,38歲,高處墜落傷致右側髖臼Tile C型骨折。a.術前骨盆正位X線片;b、c.術前CT斷層掃描;d、e.術前CT三維重建模型;f、g.術前骨折1∶1 3D打印模型,并在骨折1∶1 3D模型上行手術設計及橋接內固定系統成型;h、i.術后骨盆正位、右側髂骨斜位X線片;j.部分骨盆髖臼骨折病例1∶1 3D打印模型

表1 兩組患者手術相關指標比較

表2 兩組患者Harris 髖關節功能評分比較分)

表3 兩組患者復位情況比較 [n(%)]

表4 兩組患者并發癥發生率比較 [n(%)]

討 論

髖臼是髖關節的重要組成部分,是人體內最大的活動和承重關節,且髖臼周圍肌肉發達,布滿復雜的血管和神經。髖臼骨折多由髖關節中心性脫位或髂骨、恥骨、坐骨骨折導致,屬于高能量損傷[7]。而髖臼骨折按照Judet-Letournel分型又分為復雜髖臼骨折和簡單髖臼骨折,簡單髖臼包括:前壁骨折、橫行骨折、后壁骨折等;復雜髖臼則包括:前柱與后半橫骨折、T形骨折、后柱與后壁骨折等[8]。其中復雜髖臼骨折的手術治療仍然充滿挑戰,因復雜髖臼骨折具有以下特點:(1)解剖結構紊亂,其周圍有眾多軟組織如血管、肌肉、神經、韌帶等;(2)易破壞關節血運,股骨頭的血運容易受到影響,最終導致股骨頭壞死;(3)復位難度大,此類患者骨折碎片比較多、移位比較大,又因為髖臼位置比較深,手術可操作空間比較小;(4)手術創傷大、并發癥多,術中單一缺口難以滿足治療需要,而缺口廣泛顯露又易增加感染風險,不利于術后恢復[9-10]。所以,復雜髖臼骨折的治療必須以最小的創傷達到最佳效果,手術要求較高。因此,術前精確的診斷、詳盡的手術方案設計、熟練的手術操作技巧,均是復雜型髖臼骨折治療成功的必要條件。

傳統手術方法治療復雜髖臼骨折,為了完全顯露骨折斷端,需對人體軟組織進行廣泛剝離,進而在術中根據骨折形態塑形接鋼板,明顯增加了手術創傷、延長了手術時間,導致術后效果一般[11]。橋接組合式內固定系統具有以下優點:(1)靈活性及適應性較高,可根據骨折類型調換棒、釘等數量;(2)有利于骨折術后愈合,即無需或較少剝離骨膜即可完成特殊部位固定[12]。在3D打印技術的指導下,能對各部位的解剖結構關系進行了解,準確和全面地顯示骨折立體形態,有助于手術的順利實施[13]。本研究結果顯示,橋接組合式內固定系統聯合3D打印技術治療復雜髖臼骨折,可縮短住院時間和手術時間,減少術后引流量、術中透視次數、術中出血量。傳統手術方法根據髖臼骨折的不同部位通過彎曲塑形以適應髖臼骨折的特殊形態,使各個骨碎塊能良好地復位到接近正常的解剖位置加以內固定。但在手術操作時因局限于二維圖像,骨折部位的立體結構并不能直觀顯示出來,為了盡可能地暴露術區而導致創傷較大、術中出血量多,手術時間延長[14]。3D打印技術聯合橋接組合式內固定系統治療優勢:(1)3D打印骨折模型技術核心是制作同比例模型,在術者面前精準的展示髖臼骨折情況,彌補了傳統影像學檢查方法的缺陷;(2)術者通過骨折實物模型進行術前操作模擬,設計及規劃、鋼板及螺釘的選用,術中根據術前實踐方案進行操作,可使手術步驟簡化、手術時間縮短,從而減少術中繼發性損傷[15-16]。而本研究結果顯示,兩組手術方式下的總體復位滿意率比較差異無統計學意義,筆者分析原因可能是因為筆者醫院收治的復雜髖臼骨折均由經驗豐富的主任醫師完成,且醫學影像技術的應用,可幫助術者理解骨折形態及特點,加上術中復位技術均為間接復位,使用相同的骨折復位技術及器械,故而可能導致總體復位滿意率無明顯差異[17]。同時本次研究也發現,橋接組合式內固定系統聯合3D打印技術治療復雜髖臼骨折,可促進髖關節功能恢復。這可能與此類手術方式可減輕手術創傷,有利于患者術后早期進行康復訓練,進而獲得較好的髖關節功能改善效果有關[18]。本研究中兩組患者并發癥發生率比較差異無統計學意義,但有減少的趨勢,分析其原因可能與納入病例數少有關,具體的結論還需進一步擴大樣本量驗證。此外,有關橋接組合式內固定系統聯合3D打印技術的適應證尚不明確,仍需進一步分析。

綜上所述,復雜髖臼骨折采用橋接組合式內固定系統聯合3D打印技術治療,可縮短手術時間,減少術中出血量,提高髖關節功能恢復效果。

作者貢獻聲明：秦航:資料收集,論文撰寫、修改及審校;李順華、王從濤:資料收集、文獻檢索;郭永明、羅智成:資料整理、統計學分析;羅鴻:論文修改及審校、研究指導