3D打印導向器與導航下引導骶髂螺釘置入的對比研究

高博,吳碧,閻敏,江偉,汪紅,陳曦,劉躍洪

(1.四川省德陽市人民醫(yī)院骨科,四川 德陽 618000;2.四川省德陽市人民醫(yī)院手術(shù)中心,四川 德陽 618000)

骶髂關節(jié)損傷是創(chuàng)傷骨科面臨的挑戰(zhàn)性工作之一,隨著社會的快速發(fā)展,高能量損傷導致的骶髂關節(jié)損傷越來越常見。對于不穩(wěn)定骶髂關節(jié)損傷,傳統(tǒng)的切開復位內(nèi)固定術(shù)存在手術(shù)暴露多、創(chuàng)傷大、術(shù)中出血量大、神經(jīng)血管損傷風險、增加術(shù)后感染率、術(shù)后恢復時間較長等缺點。骶髂螺釘固定是目前臨床上認可的骶髂關節(jié)損傷的可靠治療方式[1-2],具有創(chuàng)傷小、恢復快的優(yōu)點,符合當下倡導的加速康復外科理念。然而,傳統(tǒng)的骶髂關節(jié)螺釘固定技術(shù)存在透視時間長及神經(jīng)、血管損傷的風險。3D打印手術(shù)現(xiàn)已應用于膝關節(jié)置換、頸椎骨折、骨盆骨折等疾病的治療中[3-6]。2018年6月至2021年6月四川省德陽市人民醫(yī)院收治骶髂關節(jié)損傷患者共32例,分別采用3D打印螺釘導向器置釘和導航引導置釘,本文就二者的臨床療效進行比較,現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準(全部滿足):術(shù)前X線、CT診斷為骶髂關節(jié)損傷;排除標準(滿足任意1條):(1)合并神經(jīng)癥狀者;(2)嚴重骨質(zhì)疏松者;(3)陳舊性損傷;(4)合并癥較多,不能耐受手術(shù)者。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會審查同意。

本研究共納入骶髂關節(jié)損傷患者32例,按照螺釘引導方式不同分為3D打印螺釘導向器組(17例)和導航組(15例)。其中導向器組男13例,女4例;年齡23～56歲,平均(37.81±9.73)歲;致傷原因:墜落傷12例,車禍傷5例;按照Tile分型,B型10例,C型7例。導航組男12例,女3例;年齡23～58歲,平均(36.23±9.35)歲;致傷原因:墜落傷10例,車禍傷5例;按照Tile分型,B型9例,C型6例。兩組患者術(shù)前一般資料比較,差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),具有可比性(見表1)。

表1 兩組患者術(shù)前一般資料比較

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 3D打印螺釘導向器組 患者入院后完善X線片、骶髂關節(jié)三維CT及其他術(shù)前檢查后,依據(jù)三維CT數(shù)據(jù)使用3D打印機打印個體化骨骼模型。計算機輔助模擬復位以及骶髂螺釘?shù)闹萌脒^程,設定最佳置釘位置,提取并保存數(shù)據(jù)。提取髂骨骨性表面解剖數(shù)據(jù),并將其反向增厚5 mm處理后,建立與髂骨解剖形態(tài)一致的基板,同時導入釘?shù)罃?shù)據(jù),利用計算機軟件處理二者數(shù)據(jù)后進行組配,并打印出與骶髂螺釘進針點匹配的置釘導向器。手術(shù)前常規(guī)行股骨髁上牽引,手術(shù)前日行腸道準備,在全身麻醉下,取仰臥位,給予閉合復位,透視正位、入口位、出口位復位滿意后,給予克氏針臨時固定。解剖相應骨性標志,安置螺釘導向器,沿導向器置入螺釘導針,再次正位、入口位、出口位、側(cè)位透視驗證導針位置準確性后,沿導針置入螺釘。記錄透視次數(shù)、置釘時間及出血量。

1.2.2 導航組 患者入院后完善X線片、骶髂關節(jié)三維CT及其他術(shù)前檢查。術(shù)前常規(guī)行股骨髁上牽引,術(shù)前日行腸道準備,在全身麻醉下,取仰臥位,給予閉合復位,透視正位、入口位、出口位復位滿意后,給予克氏針臨時固定。在導航引導下置入骶髂螺釘,記錄透視次數(shù)、置釘時間及出血量。

1.3 術(shù)后處理 麻醉恢復后積極指導患肢行足趾、踝關節(jié)屈伸功能訓練,給予低分子肝素預防深靜脈血栓形成治療,逐步開始髖關節(jié)屈伸功能訓練。術(shù)后1、2、3、6、12個月門診復查X線片了解骨折愈合情況,根據(jù)骨折愈合情況逐漸開始部分負重功能鍛煉,并逐漸開始完全負重功能鍛煉。

1.4 觀察指標 收集并比較兩組患者的性別、年齡、合并癥、致傷原因、Tile分型[7]、術(shù)中透視次數(shù)、置釘時間(從導針開始置入到螺釘置入后C型臂透視驗證螺釘位置正確結(jié)束)、術(shù)中出血量、術(shù)后并發(fā)癥等數(shù)據(jù),并于術(shù)后1年門診隨訪時對患者骨盆功能進行評價,Matta評分[8]評價骨折復位情況,術(shù)后殘留骨折移位<4 mm為優(yōu),4～<10 mm為良,10～20 mm為可,>20 mm為差。采用Majeed骨盆功能評分[9],85～100分為優(yōu),70～84分為良,55～69分為可,<55分為差。

2 結(jié) 果

兩組患者術(shù)后均無傷口感染和神經(jīng)損傷并發(fā)癥出現(xiàn)。兩組患者在透視次數(shù)方面比較差異無統(tǒng)計學意義。導向器組出血量稍多,與導航組比較差異有統(tǒng)計學意義。導向器組置釘時間要少于導航組,兩組比較差異有統(tǒng)計學意義。按照Matta評分標準:導向器組優(yōu)12例,良4例,可1例;導航組優(yōu)11例,良3例,可1例(P>0.05)。術(shù)后1年隨防時,按照Majeed評分標準:導向器組評分為67～93分,平均(85.76±6.86)分;導航組評分為68～92分;平均(86.47±7.37)分(P>0.05,見表2)。

表2 兩組患者置釘時間、出血量、透視次數(shù)、Matta評分及Majeed評分比較

典型病例為一49歲女性患者,因車禍傷致雙側(cè)髖部疼痛、活動受限入院。入院診斷為:雙側(cè)骶骨伴右側(cè)恥骨上支骨折。入院后行雙側(cè)3D打印螺釘導向器引導下骶髂螺釘置入術(shù),術(shù)后患者恢復良好。手術(shù)前后影像學資料見圖1～6。

圖1 術(shù)前骨盆前后位X線片及CT三維重建示雙側(cè)骶骨骨折及右側(cè)恥骨上支骨折

圖3 骨盆模型上模擬導向器引導下置入骶髂螺釘

圖6 術(shù)后骨盆前后位、入口位、出口位X線片示雙側(cè)骶髂螺釘位置良好

3 討 論

骶髂關節(jié)損傷的治療在創(chuàng)傷骨科領域具有挑戰(zhàn)性。常用的內(nèi)固定方式有前路鋼板內(nèi)固定術(shù)和經(jīng)皮骶髂螺釘內(nèi)固定術(shù)[10]等。經(jīng)皮骶髂螺釘固定是目前臨床上認可的骶髂關節(jié)損傷的可靠治療方式[1-2],與切開復位固定相比,具有創(chuàng)傷小、恢復快的優(yōu)點,符合當下倡導的加速康復外科理念。有研究顯示與切開復位鋼板內(nèi)固定相比,骶髂螺釘固定能夠得到更好的臨床效果[11]。但是,因為骶髂關節(jié)處結(jié)構(gòu)復雜,且個體之間存在骨骼的變異[12-13],這為骶髂螺釘?shù)臏蚀_置入增加了困難。傳統(tǒng)的骶髂關節(jié)螺釘固定技術(shù)存在透視時間長、螺釘位置錯誤、神經(jīng)、血管損傷的風險[14]。為了提高置釘?shù)臏蚀_率、避免相關并發(fā)癥的發(fā)生,現(xiàn)在大型醫(yī)院使用導航或機器人引導骶髂螺釘置入[15-18],這些高科技設備增加了置釘?shù)臏蚀_率,減少了手術(shù)風險的發(fā)生,但是相關設備費用較高,使這些技術(shù)不能在基層醫(yī)院推廣應用。隨著科技的發(fā)展,3D打印技術(shù)已應用于膝關節(jié)置換、頸椎骨折、骨盆骨折等疾病的治療中。它能夠在術(shù)前還原骨骼模型,個性化定制螺釘導板或截骨導板,與普通X線透視相比,具有置釘準確、透視次數(shù)少、手術(shù)時間少等優(yōu)點[3-5,19],且隨著臨床應用的增多,3D打印的成本也逐漸降低,使其在基層醫(yī)院使用成為可能。本研究中筆者根據(jù)患者骶髂關節(jié)三維CT的數(shù)據(jù),模擬骨折復位,模擬置釘最佳通道,并提取相關數(shù)據(jù),設計并打印螺釘導向器,在術(shù)中使用導向器引導骶髂螺釘置入,相關指標與導航引導骶髂螺釘置入進行比較,能夠減少置釘時間,從而縮短手術(shù)時間。

本研究發(fā)現(xiàn),3D打印螺釘導向器存在以下幾方面優(yōu)點:(1)能夠做到個性化定制,避免了骨骼變異對置釘帶來得困難,減少血管神經(jīng)損失風險。本研究中所有患者術(shù)后均未出現(xiàn)血管神經(jīng)損傷相關并發(fā)癥。(2)與導航相比,未明顯增加術(shù)中透視次數(shù)及螺釘置入時間,減少了醫(yī)護人員及患者射線暴露時間。(3)術(shù)中導航使用過程中,如操作過程中患者體位移動,可能出現(xiàn)漂移現(xiàn)象,則需要重新采集數(shù)據(jù),而3D打印螺釘導向器置入固定后,不會再次移動,沿著導向器置入螺釘即可。(4)與導航、機器人等高科技設備相比,3D打印螺釘導向器的成本較低。但是,3D打印螺釘導向器存在創(chuàng)傷較大的缺點,因為導向器是基于骨骼數(shù)據(jù)進行設計,模擬也是貼骨安置。實際手術(shù)過程中,需要相對較大的切口,以及對骨骼表面的軟組織進行剝離才能將導向器準確安置,這就造成術(shù)中失血量增加。本研究中與導航組相比,導向器組的失血量增多。

在3D打印螺釘導向器使用過程中需注意以下事項:(1)術(shù)前常規(guī)進行腸道準備,避免影響術(shù)中透視效果;(2)需具備切開復位及技術(shù),術(shù)中如不能做到閉合復位,需行切開復位;(3)在牽引或撬撥復位后,克氏針臨時固定時應注意位置選擇,避免阻擋螺釘導向器的置入;(4)術(shù)中置入導向器時,需盡量做到貼骨安置,并在輔助孔上置入克氏針固定,避免導向器位置安置不準確或移動對骶髂螺釘置入產(chǎn)生誤差。(5)導針置入過程中需進行骨盆入口位、出口位、側(cè)位片透視驗證,避免產(chǎn)出誤差。

綜上所述,3D打印螺釘導向器引導骶髂螺釘置入,有助于精確置入,減少置釘時間,降低血管神經(jīng)損傷風險,是治療骶髂關節(jié)損傷的一種可靠治療方式,且不需要導航那樣的高科技設備,在基層臨床工作中可以推廣應用。針對導向器使用術(shù)中失血較多的缺點,筆者考慮在今后的臨床工作中,設計安置于體外的導向器,從而避免較大的切口和過多軟組織剝離,這將是筆者下一步的研究方向。