3D打印技術輔助Salter骨盆截骨術治療兒童發育性髖關節脫位療效及對髖關節形態和功能恢復的影響

王 寧,安菲斐,韓 蕾,嚴亞波

(空軍軍醫大學西京醫院骨科,陜西 西安 710032)

發育性髖關節脫位(Developmental dislocation of the hip,DDH)屬于兒童常見畸形,其發病機制較為復雜,可導致患兒出現跛行、髖部疼痛等,若不進行及時治療,引起退行性關節病,嚴重影響患兒發育健康[1-2]。目前臨床上一般采用截骨術進行矯正,根據患兒髖關節脫位程度以及患兒年齡,可采取Salter、Bernese等多種術式,其中Salter骨盆截骨術可以將遠端截骨通過向下、向外等不同方向旋轉來重新建立髖臼頂部[3-4]。截骨術中髖臼的矯正效果對手術療效至關重要,若外側股骨覆蓋不足,會引起早期不穩,覆蓋過多將進一步限制髖關節活動[5-6]。隨著醫療技術進步,計算機輔助在截骨術中不斷開展,利用3D虛擬技術可以模仿手術過程,通過打印導板有利于醫師精準地完成手術操作[7-8]。為進一步探究3D打印技術輔助Salter骨盆截骨術的精確性,本研究回顧性分析Salter骨盆截骨術治療DDH患兒的臨床資料,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2020年7月至2022年7月我院就診且接受3D打印技術輔助Salter骨盆截骨術治療的DDH患兒46例納入觀察組,同期接受常規Salter骨盆截骨術治療的DDH患兒50例納入對照組。病例納入標準:①所有患兒均確診為DDH[9];②均行Salter骨盆截骨術,進行股骨近端矯正;③均為單側患病;④臨床資料完整。排除標準:①年齡超過12歲;②有髖關節手術史者;③患有系統性疾病影響手術治療效果者。兩組患兒一般資料比較差異無統計學意義(均P>0.05),具有可比性,見表1。

表1 兩組患兒一般資料比較

1.2 手術方法 對照組采用常規Salter骨盆截骨術進行治療:術前常規檢查,患兒全身麻醉后,于髖關節前側入路,沿髂嵴外側,向遠端股骨延伸。分離深層肌肉組織,切斷股直肌近端、髂腰肌腱,切開關節囊。術中保留截骨處大切骨骨膜,將髖臼向不同方向旋轉移動進行矯正;依據術前評估數據利用克氏針增加外側股骨覆蓋。手術完成后縫合關節囊,石膏固定股骨中段。觀察組使用3D打印技術輔助Salter骨盆截骨術進行治療:術前進行常規生命體征檢查,使用髖關節CT掃描儀獲取患兒髖部CT數據,將數據導入分析系統,使用表面遮蓋法進行骨盆、股骨三維建立,利用三維圖像測量患兒雙側髖臼旋轉角(ATA)、髖臼指數(AI)等數據。在患側選定截骨線,通過旋轉、移動等指令,以患兒健側ATA、AI等數據作為參考標準,進行矯形截骨。矯形完成后生成截骨固定導板,再通過3D導板打印生成實物模型,醫師利用模型模擬手術過程。麻醉后,手術分離肌肉、骨膜等組織,操作與對照組相同,利用安置于髂嵴上的截骨導板進行截骨,然后將固定導板安放于截骨面合適位置,利用克氏針進行固定,將股骨復位至正常狀態。手術完成后對傷口進行縫合、石膏固定等。

1.3 觀察指標 ①記錄兩組患兒手術時長、術中出血量、術中透射次數、住院費用。②臨床療效:利用Mckay臨床評定標準[10]于治療4個月后,對患兒臨床療效進行評估。優:患兒無癥狀,關節活動度正常;良:髖關節穩定,無痛感,全關節活動度超過160°;可:輕微疼痛,跛行,全關節活動度在60°～160°;差:活動嚴重受限,全關節活動度低于60°;總有效率=(優+良+可)例數/總例數×100%。③髖關節功能:于治療前、治療4個月后使用日本骨科協會髖功能評分(JOA)[11]標準對兩組患兒髖功能進行評估。JOA包括4個維度,主要對患兒髖關節疼痛、活動能力、行走、生活能力進行評估,滿分80分,得分越高表示患兒髖功能功能越好。④影像學指標:于治療前、治療4個月后利用CT掃描儀檢測兩組AI、中心邊緣角(CEA)、頭臼指數(AHI)。

2 結 果

2.1 兩組手術相關指標比較 觀察組患兒手術時長顯著短于對照組,術中出血量、術中透射次數顯著低于對照組(均P<0.05),兩組住院費用比較無統計學差異(P>0.05),見表2。

表2 兩組手術相關指標比較

2.2 兩組臨床療效比較 治療4個月后,觀察組總有效率顯著高于對照組(P<0.05),見表3。

表3 兩組臨床療效比較[例(%)]

2.3 兩組髖關節功能比較 治療4個月后,兩組JOA各項評分均顯著升高,且觀察組高于對照組(均P<0.05),見表4。

2.4 兩組影像學指標比較 治療4個月后,兩組AI均顯著降低,且觀察組低于對照組(P<0.05),兩組CEA、AHI均顯著升高,且觀察組高于對照組(均P<0.05),見表5。

表5 兩組影像學指標比較

3 討 論

DDH其病理特征可分為髖關節脫位、髖臼發育不良,治療時主要根據患兒年齡及其髖關節脫位程度選擇合適治療方案,針對年齡較低,脫位程度較輕患兒可采用閉合復位,若患兒閉合復位療效不佳或者由于年齡較大錯失閉合復位機會,需及時通過手術進行矯正[12-13]。目前關于DDH的手術治療方案種類較多,如股骨近端截骨,骨盆截骨術包括Salter截骨術、Bernese截骨術、Pemberton髖臼成形術等[14-15]。手術的作用是通過旋轉移動截骨從而將頭臼同心圓復位,促進股骨和髓臼的發育,使得患兒髖關節盡快恢復正常功能。

本研究觀察組采用3D打印技術輔助下Salter骨盆截骨術進行治療,結果發現其手術時長顯著短于對照組,術中出血量、術中透射次數顯著低于對照組,治療有效率顯著高于對照組。分析原因:Salter骨盆截骨術涉及股骨復雜立體結構并進行多中心旋轉,因此術前對矯正過程的設計以及術中操作的準確性是決定患兒康復的關鍵因素。常規的Salter截骨術中醫師難以精確掌握截骨的骨塊大小,而利用X透視方法僅可以評估AI數值,對于骨塊立體結構和旋轉角度難以把握,在實際操作中若骨塊旋轉過小導致覆蓋率不足,增加再脫位概率,若旋轉過大又影響髖關節后期發育[16-17]。3D打印技術在骨科的廣泛應用提高了骨科矯形的安全性和有效性,該技術通過“鏡像”原理將患兒健側髖關節對稱到患側,調節患側截骨塊與之重合[18-19];再利用三維重建方法,構建多平面信息,充分展示骨盆、髖臼的前傾以及覆蓋情況,使操作者在術野較差情況下也能進行手術規劃,從而確定截骨的位置和大小[20],有效提高手術治療效果。

本研究結果還發現觀察組治療后JOA各項評分、CEA、AHI均顯著高于對照組,AI顯著低于對照組,表明3D打印技術輔助下Salter骨盆截骨術可有效改善DDH患兒的髖關節功能。骨盆多為不規則骨塊,下呈半圓形,患側髖關節在髖臼的大小、容積、生長方向上均存在異常,還常伴有股骨近端不同程度畸形。因此僅憑術前二維影像學數據,術中根據醫師臨床經驗和主觀判斷進行截骨,難以達到理想效果,易增加疼痛、髖關節活動受限等不良癥狀發生。3D打印技術具有快速成型的特點,根據患兒CT數據在計算機輔助下進行材料精準堆積,是一種新的數字化技術[21-22]。利用3D掃描技術可以建立骨盆精確模型,將其作為一個整體進行測量相關數據,評估截骨處骨盆整體與髖臼局部的結合性,為患兒制定個性化手術方案,術者能精準確定截骨骨塊旋轉方向和填充骨三角的最佳角度[23-24],使手術效果更加客觀,有利于患兒髖關節功能盡快恢復。

綜上所述,3D打印技術輔助Salter骨盆截骨術治療DDH患兒,能有效縮短手術時長,減輕患兒輻射暴露,有效改善患兒髖關節脫位癥狀,是一種適合臨床推廣治療的方法。另外本研究樣本量較少,未來還需擴大樣本以對本研究結論進行進一步論證。