3D打印在老年髋部骨折的应用探讨

邓桂彬，董智晖，韦健，张琛海，陆军海，林强祯，范武

广东省高州市人民医院创伤与手足显微外科，广东 茂名 525200

髋部骨折是老年人群常见的骨折类型之一，由于临床治疗一些复杂性骨折会受个体差异因素的影响，在选择固定方式、内置物置入过程中导针方向与定位点主要依赖于手术医师的临床经验，在准确性、安全性方面缺乏保障，易出现内置物置入偏差、内固定失败等问题[1]。因此，如何提高老年髋部骨折手术患者的内固定准确性与安全性成为骨科研究的热点。3D打印技术属于一种快速制造、成形技术，通过3D打印技术进行辅助定位可为一些复杂性髋部骨折患者设计不同手术的模板，帮助其选取合适的术式，从而提高手术疗效[2]。为了进一步了解3D打印技术在老年髋部骨折手术中的应用效果，该研究选取2019年3月—2021年2月该院收治的58例老年髋部骨折患者进行对照研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取该院收治的58例老年髋部骨折患者为研究对象，按照随机数表法分两组，各29例。参照组中男17例，女12例；年龄63～84岁，平均（71.15±7.33）岁；骨折类型：股骨颈骨折12例，股骨转子下骨折10例，股骨转子间骨折7例；自骨折到手术时间2～8 d，平均（4.33±1.50）d。研究组中男15例，女14例；年龄62～86岁，平均（71.19±7.90）岁；骨折类型：股骨颈骨折13例，股骨转子下骨折10例，股骨转子间骨折6例；自骨折到手术时间2～7 d，平均（4.35±1.37）d。两组对比，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。所有患者均在知情前提下自愿签署加入研究同意书，且该研究经该院医学伦理委员会审核通过。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①年龄≥60岁；②有明确创伤史；③由同组医护人员进行手术操作；④可耐受手术治疗。

排除标准：①有凝血功能障碍者；②有骨肿瘤、骨结核及严重性骨质疏松等病理性骨折者；③有类风湿性关节炎者；④有自身免疫性疾病者；⑤有心肺功能障碍者。

1.3 方法

研究组采用3D打印技术进行辅助治疗。①创建数字化三维模型：首先对患者髋部骨折部位进行CT检查，将得到的CT图像传输至Mimics 17.0软件中，然后对其实施蒙版、分割以及光滑等一系列处理，对于不同骨折块进行单独重建并作出标记，从而生成一系列骨折数字三维模型。②虚拟复位与制订手术方案：利用Mimics软件进行手术虚拟复位，分析骨折复位前后各个数字化三维模型角度，然后综合各个方面制订手术方案。③创建内固定物数字模型并组装验证：采用Creo Parametric 2.0软件获取内固定物数字模型，然后将其传输至3-matic 9.0软件中对内置物的所处位置及其与骨折块存在的关系进行进一步验证，最后将创建好的有限元模型传输至ANSYS 13.0软件中以加载材料属性与相关边界条件，在负载状态下分析与验证三维有限元。④设计手术导向模块：按照验证好的内固定物安装位置对导针进针点进行定位，得到进针点附近外侧皮质骨曲面的解剖特征后，利用软件建立与上述解剖特征相同的反向模板，接着采用3D打印机制作出3D打印模板，对模板进行消毒处理后，在手术中采用手术导向模板进行导针安装，从而验证导向模板的实用性。

参照组给予常规手术治疗。术前视患者实际骨折情况选择合适的入路方式将骨折部位切开并充分暴露骨折端，使用复位器械进行辅助复位并确定复位效果满意后再进行临时固定处理，将重建接骨板引入骨折部位并将骨膜实施剥离，然后将导航模板放在术野骨块表层，确保预定骨面可完全卡位，使用克氏针开槽并将其保留，取出导航模板，将接骨板通过钉孔套入相应的克氏针后再将克氏针拔除，使用对应方面与数量螺钉进行固定，最后对创腔进行冲洗并完全止血后置入引流管，逐层缝合切口。

1.4 观察指标

①手术复位效果：术后通过X线、CT三维重建，并结合Matta标准进行效果评估，如果骨折残存移位未超过1 mm评为优；如果骨折残存移位在2～3 mm之间评为良；如果骨折残存移位超过3 mm评为差，比较两组手术复位优良率。②手术相关指标：比较两组手术时间、术中出血量及术后首次下床活动时间。③髋关节功能：通过Harris评分[3]对两组术后2个月、4个月时的髋关节功能进行评估，包括疼痛、畸形、行走距离、爬楼梯以及活动度等方面，总评分为100分，评分高代表患者髋关节功能好。

1.5 统计方法

采用SPSS 23.0统计学软件进行数据分析，符合正态分布的计量资料以（±s）表示，组间差异比较采用t检验；计数资料以[n(%)]表示，组间差异比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者手术复位效果比较

研究组手术复位优良率高于参照组，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者手术复位效果比较[n（%）]Table 1 Comparison of surgicalreduction effects between the two groups of patients[n(%)]

2.2 两组患者手术相关指标比较

研究组手术时间、术后首次下床活动时间均短于参照组，术中出血量少于参照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组患者手术相关指标比较（±s）Table 2 Comparison of surgicalindicators between the two groups of patients(±s)

表2 两组患者手术相关指标比较（±s）Table 2 Comparison of surgicalindicators between the two groups of patients(±s)

组别 手术时间（min）术中出血量（mL）术后首次下床活动时间（d）参照组（n=29）研究组（n=29）t值P值83.24±12.16 75.38±9.83 2.707＜0.05 293.20±45.77 225.80±36.72 6.186＜0.05 2.23±0.42 1.86±0.40 3.435＜0.05

2.3 两组患者髋关节功能比较

术后2个月、4个月时，研究组髋关节功能Harris评分均高于参照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 两组患者术后不同时间髋关节功能Harris评分比较[(±s),分]Table 3 Comparison of Harris scores of hip joint function between the two groups of patients at different times after surgery[(±s),points]

表3 两组患者术后不同时间髋关节功能Harris评分比较[(±s),分]Table 3 Comparison of Harris scores of hip joint function between the two groups of patients at different times after surgery[(±s),points]

组别2个月 4个月参照组（n=29）研究组（n=29）t值P值67.44±7.37 72.37±8.55 2.352＜0.05 74.20±8.25 81.25±9.83 2.958＜0.05

3 讨论

近年来，在我国人口老龄化逐渐加剧的趋势下，髋部骨折发生率不断升高。现阶段，美国每年有25万左右新发髋部骨折患者，预计到2040年每年新发患者将会高于50万，而我国有660万左右老年髋部骨折患者，其中有20%患者生存期仅有1年左右[4]。目前，临床对髋部骨折主张手术治疗，但受骨折类型复杂等多种因素的影响，部分患者的手术复位效果、髋部功能恢复情况不太理想[5-7]。因此，如何提高髋部骨折手术患者的手术复位效果，促进其髋部功能恢复成为近年来骨折亟须解决的难题。

3D打印技术是将数字化模型作为基础，采用可黏合材料并以逐层打印的方法进行实物制作的一种先进技术，其可通过制作骨折实物三维模型，同时创造逼真的虚拟环境并现场模拟手术，最后让术者尝试多种术式而确定最合适的手术方案[8-12]。该研究结果显示，研究组手术时间（75.38±9.83）min、术后首次下床活动时间（1.86±0.40）d均短于参照组，术中出血量（225.80±36.72）mL少于参照组（P＜0.05）。吴帆等[13]学者在相关研究中得出，患者给予3D打印技术后，手术时间（73.9±8.1）min、术后首次下床活动时间 （1.9±0.6）d均短于常规手术治疗，术中出血量（230.8±30.5）mL少于常规手术治疗（P<0.05），与该研究结果相近，提示在老年髋部骨折手术中应用3D打印技术可有效缩短手术时间，减少术中出血，并有助于促进患者术后身体恢复。分析原因为：3D打印技术可提前应用CT扫描将相关图像传输至三维重建软件中，并应用软件获取骨折部位三维模型，便于术者更好地分析患者的骨折情况，为手术做好准备工作，进而有助于促进手术顺利开展，提高手术复位效果[8]。同时，该研究结果显示，研究组手术复位优良率高于参照组(P＜0.05)；术后2个月、4个月时，研究组髋关节功能Harris评分均高于参照组(P＜0.05)，提示在老年髋部骨折手术中应用3D打印技术可在一定程度上提高手术复位效果，有助于患者髋关节功能更好地恢复。究其原因在于3D打印技术可将虚拟髋部骨折复位前后状态全面地打印出来，并可于未复位模型上实施多次模拟复位，同时还可在虚拟复位期间将各骨折块复位顺序做好规划，从而可提高骨折复位的精准度[12-14]。同时，3D打印技术是按照患者髋部骨折情况制作1:1的钢板，有更高的适用性，在提高手术复位固定效果的同时，也有助于其术后髋关节功能训练，对其功能恢复有积极作用[15]。

综上所述，将3D打印技术应用于老年髋部骨折手术中具有快捷、创伤小及术后恢复快等优点，有助于提高手术复位效果，促进患者髋关节功能恢复。