3D打印技术辅助手术治疗复杂性髋臼骨折23例临床报道

向文远，陈平波，温峰利，郎毅

(新疆医科大学附属中医医院骨科，新疆 乌鲁木齐 830001)

髋臼作为全身最大的负重关节，骨折常由于高能量的间接或挤压暴力所致，如坠击伤、交通事故等因素。复杂的髋臼骨折对外科医生来说是具有挑战性的，因此，良好的治疗方案、骨折块的高质量复位是髋关节恢复良好功能及术后康复好坏的关键因素。随着数字骨科的发展，3D打印技术以数字模型为基础，通过逐层打印的方式构建物质的技术发展日益成熟。打印模型可以提供一个完整的观察，有利于准确的分类和处理髋臼骨折，从而提高外科医生手术效率，缩短手术时间，减少并发症的发生[1-2]。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本组病例来自于新疆医科大学附属中医医院骨科，自2018年4月至2020年4月运用3D打印个体化治疗髋臼骨折的患者23例，其中男16例，女7例；年龄26～51岁，平均(44.5±6.23)岁。左侧髋关节8例，右侧髋关节15例。骨折根据Letournel-Judet分型，后柱骨折12例，后壁骨折3例，后柱加后壁骨折4例，横行骨折1例，前柱加后半横行骨折2例，“T”形骨折1例。23例患者无合并血管神经损伤。

1.2 手术方法

1.2.1 术前准备 手术前完善血常规、生化、凝血等各项常规检查，检测血压、血糖值，采用西门子螺旋CT平扫及医学3D重建检查，导出CT资料后经3D打印机制成1∶1的髋臼骨骨折局部模型，便于医师直接观察，并结合X线片、CT图像制定合理的手术操作方案。包括确定手术入路，模拟骨折块复位，重建钢板的置入和预弯折塑性，螺钉的进钉位点、角度和长度。患者均在术前行股骨髁上牵引制动，并予以消肿止痛对症处理，积极处理合并症状，确保无深静脉血栓形成。术前行氨甲环酸注射液100 mL，切皮前10 min静脉滴注完毕。

1.2.2 手术方法 髋臼前柱骨折及移位不多的横行骨折采用髂腹股沟入路予复位固定，其余骨折均经前后联合入路。前入路经髂腹股沟入路，后路经Kocher-Langenbeck入路。患者采用全身麻醉，健侧卧位，从髂后上棘近端沿髂嵴至耻骨联合切开，逐层切开皮肤、皮下组织至腹外斜肌腱膜层，推开筋膜组织。分离组织并建立3窗，注意保护重要血管、神经以及精索或者子宫圆韧带。分别自第1、2、3窗分离显露探查骨折，先向外牵引复位向内脱位的股骨头，再遵循“由近向远，先前柱再后柱”顺序进行骨折复位固定。以手指触摸四边体，牵引下采用顶棒、复位钳或复位钩复位后柱骨折并克氏针临时固定，利用导板或手指引导下置入后柱螺钉导针，C型臂X线机前后位、髂骨斜位、闭孔斜位透视骨折复位及后柱螺钉导针满意后，用预塑形钢板固定前柱骨折，以螺钉和/或通过3D模型预塑形的髂坐支撑钢板固定后柱骨折。

1.3 术后处理 术后常规采用抗生素预防感染，36～72 h后拔除引流管，予患侧股骨髁上骨牵引2～3周，再根据情况下床扶拐活动。

1.4 疗效评价 采用Matta影像学评分[3-4]评估患者骨折复位质量，优：移位<1 mm；可：移位2～3 mm；差：移位>3 mm。功能评估采用Majeed评分[4]系统进行评定，根据患者疼痛、坐立情况、工作能力、性能力、辅助行走情况、步态、行走距离等进行功能疗效评定，其中>85分为优，70～84分为良，55～69分为可，<55分为差。

2 结 果

23例患者手术均顺利完成，手术时间为68～133 min，平均(89.0±26.6)min；术中出血量为260～610 mL，平均(375.1±126.8)mL；术中输血量为0～600 mL，平均(321.6±183.8)mL。23例患者进行为期1年的随访，首次平均随访时间为(88.0±2.0)d。3个月随访时髋臼骨折复位疗效按照Matta评分标准评定，优18例，可5例。末次随访时功能评分按照Majeed评分标准评定，优11例，良9例，可3例，优良率为86.96%。Majeed功能评分结果：疼痛为(25.64±2.20)分，坐立情况为(9.21±1.12)分，工作能力为(14.75±1.15)分，性能力为(3.17±0.85)分，辅助行走情况为(10.86±1.55)分，步态为(9.75±1.68)分，行走距离为(9.11±1.34)分，总分(83.65±7.67)分。本组术中无血管、神经损伤发生，术后1例有切口浅表感染，经积极对症处理后痊愈，随访未发现内固定松动等异常，未出现双下肢不等长发生。

典型病例为一70岁男性患者，因车祸出现右髋部疼痛不适，活动受限1 d。查体右髋部外后侧可见明显青紫，局部压痛明显，骨盆分离，挤压试验阳性，纵轴叩击痛阳性，右髋关节活动受限，可触及骨擦音，右下肢末梢肤温、血运正常；下腹部明显鼓胀，压痛明显。行右髋臼骨折切开复位内固定术。手术前后影像学资料见图1～3。

3 讨 论

髋臼骨折的治疗是一个复杂的课题，据统计髋臼骨折约占全身骨折的0.7%[5]，多因高能量暴力导致损伤。有研究显示在过去的20年中，随着重型车辆创伤的增加，骨盆及髋臼骨折发病率呈上升趋势，并且骨盆损伤已是创伤患者除颅脑部和胸部损伤死亡的第三大原因[6]。髋臼骨折的同时常伴有骨盆骨折或骨盆旋转[7]，因为解剖位置深入，手术显露较为困难，且周围的动静脉血管和神经网络密集，在治疗时又需要尽可能的解剖复位坚强固定，因此是创伤骨科最具难度的手术之一。目前，对于髋臼骨折有明显移位，骨折不稳定的尽早行手术治疗已成为共识[8]。由于手术的困难和术后的不确定因素都会导致骨折畸形愈合，术后发生并发症可能性大大增加。畸形或移位超过3mm而未复位的患者，容易导致髋关节功能活动障碍，最终导致创伤性骨关节炎，最后不得已进行髋关节置换术[9]。

图1 术前DR片示右髋部髋臼骨折 图2 3D打印模型 图3 术后3 d DR片示复位满意

在20世纪60年代以前，髋臼骨折非手术治疗一直是主流治疗方法，直到Judet等[10]教授提出髋臼的前后柱理念，骨科医生们对治疗的理解和概念才转变，而后对髋臼骨折的治疗趋势发生了巨大变化。在理论的加持下，治疗方案更加标准化，提高了工作效率，可以满足多数患者的治疗需求。但对于少数特殊患者的治疗，更多的是靠医生的经验和感觉。随着图像技术的发展及3D打印技术的成熟，个体化的设计及治疗方案呼之欲出。个体化治疗是骨科的一个重要发展方向，个体化能进一步改进手术方案设计，掌握患者除正常解剖结构的细微不同，充分考虑骨骼肌系统病患的个体特征，满足不同性别、人种、宗教、运动习惯和职业的个体需要，从而实现治疗决策与治疗技术的优化[11]。3D打印技术的出现无疑解决了个体化治疗的困境。髋关节是人体中的主要负重大关节，由于位置深入，髋臼组成牵涉较多，解剖结构复杂，髋臼骨折的手术治疗对骨科医生充满挑战，同时也是临床创伤骨科一直研究的热点。而复杂的髋臼手术属于专家级难度，Helfet等[12]研究表明不同经验的医师对关节解剖复位的复位率也不尽相同。髋臼骨折手术风险大、时间长、术后并发症多使初学者望而生畏。和传统手术方案相比，3D打印技术辅助下行手术治疗具有如下优势：(1)定位螺钉打入的位置和方向，提高内置物置入的准确性，提高关节周围手术的安全性；(2)术中操作简便，特别是对三维空间感差的低年资医生，有效缩短了这类难度较大的复杂手术学习曲线；(3)减少术中X线透视次数，减少患者及术者放射线辐射量；(4)对手术区域骨折异常及影响骨骼解剖标志定位点的患者尤其适宜；(5)与计算机辅助导航技术相比，减少了术中操作流程及术中设备的应用，节省了术中空间，降低术中感染发生率，缩短手术时间[13]。

术前的影像学检查，充分掌握骨折情况移位的程度，做好预定术式及入路是术中复位的关键。从X线片到CT再到3D重建，图像所勾勒得骨折状态也越来越清晰，而3D打印模型的使用能使术者在术前就有了手术信心，并对预后有了预见性的判断[14]。采用X线以及CT扫描的二维影像学方法对骨折的程度进行评估，存在一定的局限性，因此事前做好手术入路的规划，选择复位方法和固定器械，以确保病变周围解剖，并进行术中准确的复位及固定。目前，一些数字技术如3D重建、个体化手术设计、虚拟现实技术、增强现实、3D打印技术等应用为骨科手术的精准治疗提供了技术基础。采用3D打印技术通过逐层打印方式可以把3D数字模型进行构造还原[15]，成为精准医疗的有效手段[16]。

3D打印技术问世于1984年，并逐渐在关节外科得到推广应用。李伟等[17]采用3D打印配合改良的Stoppa联合Kocher-Langenbeck入路成功治疗24例复杂性髋臼骨折，在术前进行了合理规划，有利于个体化的治疗，有效提高了手术质量。邱少东等[18]采用3D打印技术制作1∶1还原实物模型，并进行了预手术，成功治疗了18例陈旧性骨盆髋臼骨折患者。王小阵等[19]采用3D打印技术联合组合式接骨板，有效的治疗了髋臼后壁的复杂性骨折。王雨辰等[20]采用计算机虚拟复位与3D打印技术相结合，明确了术前规划，采用dAubigne Postal功能评定优良率为86.7%。黄伟等[21]研究采用3D打印技术辅助治疗与常规CT治疗完成手术做对比，结果3D打印辅助完成手术的术后并发症明显降低。3D打印技术可以进行有效精准的术前规划，对提高手术成功率至关重要。综合来说，应用3D打印技术治疗髋臼损伤具有以下几个优势：(1)全方位的直观观察有利于了解骨折情况、严重程度，明确疾病的分型和诊断，提高手术的准确性和不同观察者的一致性；(2)有利于判断髋臼骨折位置，是否缺损，确定植骨区域；(3)可以按照患者的解剖特点提供个性化辅助导板，确定复位的标志，螺钉固定位置，预先准备术中使用的特殊器械；(4)有利于开展临床教学，提高教学效果，增进学习兴趣。本组患者治疗结果显示，通过3D打印技术治疗复杂性髋臼骨折患者，能准确评估术前损伤，缩短手术时间，减少并发症的发生，具有良好的安全性。