3D打印技术辅助Salter截骨治疗发育性髋关节发育不良

陈 城，瞿 钢，汤样华，庄 伟

发育性髋关节发育不良(DDH)是婴幼儿较常见的骨骼肌肉系统疾病，全球发病率为1.5‰～40‰。DDH因改变了髋关节生物力学，使关节内应力异常和关节软骨超负荷，如未及时治愈，将导致严重的后遗症与高致残率。DDH治疗方法因患儿年龄、髋关节发育缺陷程度而不同,但总体治疗原则是恢复并保持髋臼与股骨头的同心圆复位。Salter截骨术是早期手术矫正 DDH 的首选金标准术式，但DDH患儿髋关节解剖结构变异复杂，要获得精准的截骨效果对术者仍具有较大挑战。3D 打印技术可以1 ∶1 复制实物模型，通过客观、立体、直观地展示患处的解剖特点，协助术者制定精准的个体化手术方案和进行预手术模拟，目前在复杂的骨盆、髋关节、脊柱手术以及骨肿瘤切除、肢体畸形与矫形、假体制作等领域中均有应用[1-2]。2015年5月～2019年1月，杭州市萧山区中医院骨科采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗17例DDH患儿，取得良好疗效，报道如下。

1 材料与方法

1.1 病例资料本研究34例，按手术方式不同将患儿分为观察组和对照组，每组17例。① 观察组：采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗，男7例，女10例，年龄1～6(3.4±1.1)岁。左侧8例，右侧9例。Tonnis分级：Ⅱ级2例，Ⅲ级5例，Ⅳ级10例。② 对照组：采用常规Salter截骨术治疗，男6例，女11例，年龄1～6(3.3±1.0)岁。左侧9例，右侧8例。Tonnis分级：Ⅱ级1例，Ⅲ级8例，Ⅳ级8例。两组术前基本资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 术前准备完善术前检查，排除手术禁忌证。行骨盆CT检查，常规行股骨牵引至髋臼水平。观察组术前3D打印： 采集患儿骨盆CT数据，应用16排螺旋CT(管电压为120 kV，层厚为5 mm，螺距为1.1 mm)扫描后导出CT图像的DICOM格式资料，然后导入Mimics 14.1软件中，进行三维重建。重建的髋关节模型以.stl格式保存，导入Imageware 12.0软件进行进一步分析及设计，模拟手术截骨。再将.stl格式文件保存导入3D打印机(中瑞ISLA660)，制作1 ∶1患儿骨盆模型。

1.3 手术方法① 对照组：全身麻醉。患儿平卧位，垫高患髋。经皮下松解内收肌。取髋关节前外侧入路，钝性分离阔筋膜张肌、缝匠肌间隙与股直肌，保护股外侧皮神经。显露髂前上棘，切断股直肌，松解股直肌反折头。切开髂骨骨骺，剥离骨膜，显露髂骨内外板，保护旋股外侧血管束。切断髂腰肌肌腱，显露关节囊，松解髋骨外侧面，清理髋臼周围组织。T形切开关节囊，沿圆韧带止点切除圆韧带并清理髋臼内的组织,切断髋臼横韧带,轻柔复位。自髂骨内外板显露坐骨大切迹，线锯自髂前下棘至坐骨大切迹方向做截骨,巾钳固定截骨近端，将截骨远端以耻骨联合为支点，向外、前、下方旋转。固定截骨远、近端，自髂嵴切取一足够大骨块，嵌入骨盆截骨处 V形骨窗处。以2枚克氏针穿过截骨近端、截骨块、截骨远端，确保没有穿入髋臼内。再次复位股骨头，关节稳定性良好，关节囊紧缩缝合，逐层缝合切口。如合并股骨前倾角、颈干角较大，联合股骨近端截骨术。 ② 观察组：术中找到与3D打印模型相对应的解剖标志，确定截骨位置，进行标记，根据骨盆模型进行Salter截骨，其余方法同对照组。

1.4 术后处理行髋人字石膏固定维持髋关节复位，常规给予预防感染、抗凝、镇痛等治疗。8周后拆除石膏进行康复训练，康复训练1个月后逐渐负重行走。

1.5 观察指标及疗效评价① 手术时间，术中出血量，术中透视次数，并发症发生情况。② 末次随访时，测量髋臼指数，采用Severin X线评级评价髋关节形态、Mackay评定标准评价髋关节功能。

2 结果

患者均获得随访，时间12～26个月。

2.1 两组手术情况比较见表1。手术时间、术中出血量和术中透视次数观察组均明显短(少)于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 两组手术情况比较

2.2 两组并发症发生情况比较两组均未发生内固定松动、断裂及关节脱位、股骨头无菌性坏死等并发症。

2.3 两组髋臼指数及髋关节形态比较末次随访时，髋臼指数观察组由术前28～43(35.1±5.8)降低至17～25(22.5±1.3)，对照组由术前27～44(32.8±4.4)降低至18～27(22.3±1.5)，差异均有统计学意义(P<0.05)；两组之间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。末次随访时采用Severin X线评级评价髋关节形态，两组优良率比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2 两组末次随访时髋关节形态比较(例)

2.4 两组髋关节功能比较见表3。末次随访时采用Mackay评定标准评价髋关节功能，两组髋关节功能优良率比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.5 两组典型病例见图1～8 。

表3 两组末次随访时髋关节功能比较(例)

图1 患儿，男，6岁，左侧DDH，采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示左侧DDH；B.术前3D打印模型；C.术后X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；D.术后9个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；E.术后9个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图2 患儿，女，6岁，右侧DDH，采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示右侧DDH；B.术前3D打印模型；C.术后2个月X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；D.术后12个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；E.术后16个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图3 患儿，女，6岁，左侧DDH，采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示左侧DDH；B.术前3D打印模型；C.术后1个月X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；D.术后13个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；E.术后18个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图4 患儿，女，4岁，右侧DDH，采用3D打印技术辅助Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示右侧DDH；B.术前3D打印模型；C.术后1个月X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；D.术后15个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定拆除；E.术后15个月大体外观，显示关节功能恢复良好

图5 患儿，男，6岁，右侧DDH，采用常规Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示右侧DDH；B.术后7 d X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；C.术后12个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；D.术后12个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图6 患儿，女，6岁，右侧DDH，采用常规Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示右侧DDH；B.术后7 d X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；C.术后12个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；D.术后12个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图7 患儿，女，6岁，右侧DDH，采用常规Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示右侧DDH，左侧Salter截骨术后；B.术后7 d X线片，显示髋关节复位及截骨内固定满意；C.术后12个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；D.术后12个月大体外观，显示关节功能恢复良好 图8 患儿，女，6岁，左侧DDH，采用常规Salter截骨术治疗 A.术前X线片，显示左侧DDH；B.术后7 d X线片，显示左髋关节复位及截骨内固定满意；C.术后12个月X线片，显示髋关节在位，截骨处愈合，内固定无松动、断裂；D.术后12个月大体外观，显示关节功能恢复良好

3 讨论

DDH是婴幼儿较常见的发育性骨骼肌肉系统疾病，临床特征为股骨头与髋臼对位异常，目前病因尚不明确，普遍认为是遗传和环境因素相互作用的结果。DDH治疗目标是尽可能早地恢复和维持髋关节的同心圆复位。目前对于6个月龄内患儿一般使用Pavlik吊带治疗；对于Pavlik吊带治疗失败以及6～18个月的患儿，通常行闭合复位石膏固定治疗；而对于年龄大于18个月或闭合复位治疗失败的患儿，则主要采用开放复位手术治疗[3-4]。

研究[5]发现，年龄>18个月或闭合复位失败的患儿,大多存在髋臼斜浅、方向异常，不能包容股骨头的问题，需要通过骨盆截骨并旋转髋臼达到复位。目前骨盆截骨方法主要有Salter截骨、Dega截骨和Pemberton截骨，其中Salter截骨为首选方法[6]。Salter截骨通过截骨旋转髋臼方向，增加髋臼对股骨头的包容，实现中心性复位，并根据Harris定律促进头臼塑形。但由于骨盆、髋臼解剖结构的不规则、复杂，且与多个重要脏器、血管、神经毗邻，加之DDH患儿还存在髋关节结构变异，在一定程度上增加了Salter截骨的难度及风险。既往术者主要根据术前骨盆X线片、CT断层扫描决定截骨方案，但因骨盆X线片、CT断层扫描缺乏直观性，故对术者的经验和操作具有很高的要求。3D打印技术辅助Salter截骨术通过个性化手术导航模板的打印，可以更直观地展示患儿骨盆变异情况，指导术者在术前精确测量、模拟手术，设计个性化方案，能明显提升手术精准率，减少术中出血量、术中透视次数，缩短手术时间。本研究结果显示观察组手术时间、术中出血量、术中透视次数均短(少)于对照组。

3D打印技术辅助Salter截骨术的注意事项：① 术前牵引可有效降低股骨头压力、股骨头坏死发生率；另外，术后行髋人字石膏固定避免股骨过度外展，也有助于降低股骨头坏死发生率。② 8岁以上患儿因耻骨联合活动度减小，限制髋关节旋转，应慎选本术式。③ 对合并股骨前倾角或颈干角大的患者，应联合股骨近端短缩或旋转截骨术。

综上所述， 3D打印技术辅助Salter截骨术治疗DDH可缩短手术时间，减少术中出血量和术中透视次数，手术疗效确切。但本研究也存在样本量小、随访时间短、缺乏多中心研究的局限性。