3D打印技术结合数字化设计在髋臼后壁骨折中的应用

徐明方，黄荣东，周冬长

（惠阳三和医院骨科，广东惠州 516211）

髋臼后壁骨折是临床上常见的骨折类损伤。随着交通业、建筑业的迅猛发展，交通撞击、坠落等事故引发的髋臼后壁骨折的患者越来越多，髋臼后壁骨折的发生率急速增长[1]。此外，髋臼后壁骨折还易与其他损伤合并，因而造成治疗难度相对较大。目前，髋关节后侧入路联合重建钛板治疗，为该病的传统治疗方法。但该法需要结合患者的髋关节结构多次调整钛板，导致钛板容易发生金属疲劳、螺钉方向固定、钛板固定不牢等危险，进而影响患者髋关节功能的恢复。而利用3D打印技术结合数字化设计+定制做出的锁定钛板，可以在术前结合患者的髋关节3D模型调整钛板形状，以保证钛板个性化，避免了术中过度调整钛板，降低了患者手术创伤风险，进而达到改善髋关节固定的效果[2]。本文旨在探究3D打印技术辅助数字化设计+定制的锁定钛板治疗髋臼后壁骨折的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取惠阳三和医院2015年7月至2020年8月收治的86例髋臼后壁骨折患者进行前瞻性研究，按照随机数字表法分为对照组（43例）、观察组（43例）。对照组患者中男性25例，女性18例；年龄25～64岁，平均年龄（48.77±4.35）岁；致伤原因：跌倒19例、坠落12例、撞击12例。观察组患者中男性27例，女性16例；年龄24～67岁，平均年龄（49.10±5.25）岁；致伤原因：跌倒21例、坠落11例、撞击11例。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究经惠阳三和医院医学伦理委员会批准，所纳入患者及家属均签署知情同意书。纳入标准：①符合《骨科疾病诊疗指南》[3]的诊断标准并确诊；②手术耐受性良好；③髋关节不稳定；④髋臼与股骨头不匹配，骨折位移≥3 mm；⑤临床资料完整。排除标准：①合并凝血功能障碍、血液系统疾病；②严重的心肝肾等脏器功能障碍者；③合并恶性骨肿瘤者；④妊娠或哺乳期患者；⑤合并糖尿病、甲亢等内分泌疾病。

1.2 方法 对照组患者给予重建钛板治疗，术前准备：入院后，对患者的骨折部位进行CT薄层扫描，然后进行三维重建，结合影像学资料制定手术方案，并对患者行皮牵引、消肿及对症治疗。手术方法：给予患者全身麻醉或腰硬联合麻醉后，选取俯卧位，确定髋关节后侧入路切口，逐层切开并查探骨折情况；结合术前预判、术中实际情况进行骨折复位，并以2 mm克氏针临时固定；将预弯重建钛板置入骨折段，若与骨折段解剖学结构贴合性不佳，则在C型臂X线透视下反复进行钛板塑形直至贴合效果满意，然后拧入螺钉固定，拔出克氏针；手术切口留置引流管，最后逐层缝合。术后处理：术后使用1次抗生素，常规抗凝；抬高患肢，24～48 h内结合实际情况拔除引流管，结合其康复情况实施邻关节及肌肉收缩功能锻炼；定期复查X线片。

观察组患者给予3D打印结合数字化设计+定制的锁定钛板治疗，术前准备：在对照组基础上，对患者及其家属讲解数字化设计+定制钛板的治疗优势，取得患者及家属同意后，与厂家合作，将患者CT薄层扫描数据进行三维重建，数字化模拟出骨折形态，制作1∶1骨折模型；结合模型特征虚拟复位后，设计和定制3D数字化锁定钛板并进行高温消毒。在患者伤后6～10 d开展手术治疗。手术方法：患者给予全身麻醉或腰硬联合麻醉，选取俯卧位，确定髋关节后侧入路切口，逐层切开并查探骨折情况；依据术前规划将骨折段复位；复位良好后，用2 mm克氏针临时固定，将定制钛板依据术前模拟置入制定位置，并依据术前设计固定螺钉、拔出克氏针；手术切口留置引流管并常规缝合；若合并骨缺损，则通过人工骨、自体髂骨进行植骨治疗，以C型臂X线透视确定骨折复位及内固定效果。术后处理：处理方法与对照组相同。两组患者术后均随访6个月。

1.3 观察指标 ①比较两组手术相关指标，包括手术时间、术中失血量、术后引流量及术中透视次数。②比较两组髋关节功能，利用改良Merle D ' Aubigne &Postel髋关节评分系统进行评价[4]，共计3项评价内容，包括疼痛、行走、活动范围，总分18分为优秀，15～17分为良好，13～14分为可，＜13分为差。优秀占比=优秀例数/总例数×100%。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，其中计量资料以（±s）表示，组间行t检验；计数资料以[例（%）]表示，行χ2检验；P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者手术相关指标对比 观察组患者手术时间短于对照组患者，组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；观察者患者术中失血量、术后引流量、术中透视次数少于对照组患者，组间比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表1。

2.2 两组患者髋关节功能对比 两组患者均在术后随访6个月，观察组患者髋关节功能评分优秀占比为65.12%，高于对照组患者的41.86%，组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

3 讨论

手术治疗是髋臼后壁骨折的主要治疗方式，但髋臼后壁骨折具有位置较深、解剖学结构较复杂、神经血管丰富等特点[5]，会造成术前骨折类型判断、术中复位的难度均相对较大。随着影像学技术的发展，CT三维重建技术可为手术治疗提供更多的参考。然而，在实际手术治疗中，骨折复位方向、骨折线判断、重建钛板植入位置、螺钉固定方向等的判断均依赖于医师的临床经验，为保证重建钛板完全与骨折段贴合，需要在术中多次对钛板的形状进行调整。上述操作不仅增加了钛板的金属疲劳度，还对其固定稳定性造成影响。除此之外，由于螺钉孔方向固定且易进入关节，所以患者的痛苦会增加，从而影响治疗效果。

3D打印技术结合数字化设计和定制的锁定钛板，主要治疗优势如下：①3D模型可以帮助医生在术前充分了解患者的骨折形态，并模拟复位，减少术中不确定性[6]；②利用一块定制钛板即可替代2～3块重建钛板，节省治疗费用；③术中医生无需对钛板反复进行塑形，并通过钻孔拧入螺钉固定，使得螺钉方向具有可控性，固定效果极佳；④术中操作更简便，且术中可随时参考模型，降低术中透视频率，缩短手术时间，减小患者手术创伤，提高治疗效果，且可以改善预后[7]。

本次研究发现，观察组患者应用3D打印结合数字化设计的锁定钛板进行治疗，与重建钛板治疗的对照组患者相比，观察组患者手术时间显著缩短，术中失血量、术后引流量及术中透视次数也比对照组患者少，差异均有统计学意义（均P＜0.05），说明采用3D打印结合数字化设计可以缩短手术时间、简化手术操作流程、提高手术效率且减小对患者的创伤；另外在随访中发现，观察组患者髋关节优秀占比显著高于对照组患者，差异有统计学意义（P＜0.05），说明采用3D打印结合数字化设计有利于患者的髋关节功能的恢复，远期效果显著。黄旭科等[8]的研究与本次研究结果一致。

综上，在对髋臼后壁骨折患者髋关节后侧入路手术治疗中，与常规重建钛板固定治疗相比，应用3D打印技术辅助数字化设计治疗，可改善患者手术相关指标及髋关节功能，效果显著，值得临床推广。

表1 两组患者手术相关指标对比（±s）

表1 两组患者手术相关指标对比（±s）

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表2 两组患者髋关节功能对比[例（%）]