3D打印导板在经皮微创通道螺钉治疗老年骨盆脆性骨折中的应用效果*

胡芯源 杨德猛 陈媛 杨晖 姜一帆 王成庚

老年骨盆脆性骨折（FFP）又被称为骨质疏松性骨折，多发生在高龄患者中，患者因骨密度及骨质量下降，引起骨强度降低，在轻微外伤或日常活动中均可发生，骨折后活动受限及疼痛均可引发严重的并发症，甚至丧失自我独立性[1-2]。芬兰一项研究预测，FFP 发生率在逐年上升，直至2030 年，FFP 患者数量将上升至2014 年患者数量的2.4 倍[3]。有资料显示，FFP 发病率目前已上升为老年脆性骨折的第五大类[4]。近年来，随着对功能不全性骨折的研究，学者对该疾病已经有了一定的认识，而FFP 作为老年创伤的一项重要部分，一直未得到重视，加之FFP 患者常合并其他疾病等，临床多采取保守治疗，但效果均不理想[5-6]。随着微创技术的推广及应用，骨盆骨折的微创治疗在临床逐渐受到重视，然而该种治疗方式学习曲线长，对术者要求较高，同时放射性暴露时间长，且容易出现螺钉位置错误进而误伤神经、血管等[7-8]。3D 打印技术可使医务人员得到真实的3D 模型，指导手术进行，可减少术中射线暴露，并缩减手术时间。基于此，本研究回顾性分析51 例老年FFP 患者临床治疗，探讨3D 打印导板在经皮微创通道螺钉治疗FFP 的临床效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性选取2020 年1 月-2021 年7 月在萍乡市人民医院进行经皮微创通道螺钉手术治疗的51 例老年FFP 患者临床资料。纳入标准：符合文献[9]FFP 诊断标准；年龄≥65 岁；经保守治疗无效后均接受经皮微创通道螺钉手术；骨密度测量T 值≤-2.5 SD；临床资料完善。排除标准：合并凝血功能障碍；术前骨盆X 线片、CT 三维重建显示单纯骨盆前环无移位骨折；合并恶性肿瘤；精神类疾病、意识障碍等无法正常沟通；存在其他影响疾病预后的损伤。依据是否使用3D 打印导板分为常规组（n=22）与导板组（n=29）。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 常规组 实施常规经皮微创通道螺钉治疗。术前进行常规64 排螺旋CT、X 线扫描，拍摄骨盆入口、骨盆出口X 线片，CT（GE 公司）扫描参数设置为层距1 mm，层厚5 mm，螺距1.5，将所得图像数据传送至工作站进行处理，选取对手术具有参考意义的层面图像，多维度评估骨折状况及周围组织状况，设计手术方案。术前常规清洁肠道，减少粪便及肠气对术中透视的影响，患者入室后，行全身麻醉，取仰卧位，将C 型臂X 机放置于患者对侧，在X 线下确定骶髂关节螺钉进针点，借助出口位、入口位及侧位图像三个位置观察骨盆，并打入导钉，确认位置无误后置入长度及直径合适的螺钉。

1.2.2 导板组 基于常规组使用3D 打印导板治疗。术前对患者置入2 枚定位针，随后进行CT 扫描及三维重建，将数据导入Mimics 21.0 医学三维重建软件，构建皮肤三维模型及骨盆三维模型，于骨盆三维模型中使用合适直径的圆柱体构建虚拟通道置入螺钉，调节圆柱体位置使之处于虚拟通道中心，在CT 矢状位、冠状位、横断位三个维度评估虚拟通道中螺钉位置，确认其在任一层面都位穿过骨皮质，或进入关节腔。测量螺钉所需长度、虚拟通道直径及透视角度。将带有虚拟通道的骨盆及皮肤三维模型导入图像处理软件，给予皮肤模型，使用“曲线剪切”工作制作虚拟通道螺钉及定位针导板的连接雏形，同时导入定位针及虚拟通道数据，最后通过运算得到个性化导板，将导板数据导入Makerbot Replicator2X，使用医用光敏树脂材料，打印出导板，并于术前模拟手术。术中将导板于定位针内连接，沿导板导向置入导针，术中通过C 臂X 线机确认导针位置，取出导板，沿导针方向拧入螺钉。

1.3 观察指标与评价标准 （1）螺钉置入状况：术后第2 日进行CT 三维扫描，评估螺钉置入情况，共分为4 级，0 级：螺钉未穿出骨皮质；1 级：螺钉穿出骨皮质长度<2 mm；2 级：螺钉穿出骨皮质长度为2～4 mm；3 级：螺钉穿出骨皮质长度>4 mm[10]。（2）临床指标：记录两组手术时间、术中透视次数、术中出血量、手术切口长度并进行比较。（3）骨折复位状况：于出院前使用Matta 标准评估两组骨折恢复状况，共分为三级，优：得分85～100 分，良：得分70～84 分，中：得分55～69 分，差：得分<55 分[11]。（4）并发症：比较两组感染、深静脉血栓、肺栓塞、螺钉退出等并发症发生率。

1.4 统计学处理 采用SPSS 21.0 软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用χ2检验；等级资料采用秩和检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较 常规组男13 例，女9 例；年龄65～80 岁，平均（71.25±3.65）岁；骨折分型Ⅱ型14 例，Ⅲ型8 例；致伤因素：交通事故7 例，跌伤9 例，坠伤6 例；基础疾病：糖尿病10 例，高血压12 例。导板组男15 例，女14 例；年龄67～83 岁，平均（71.43±3.61）岁；骨折分型Ⅱ型16 例，Ⅲ型13 例；致伤因素：交通事故9 例，跌伤10 例，坠伤10 例；基础疾病：糖尿病14 例，高血压15 例。两组一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2 两组螺钉置入状况比较 导板组螺钉置入状况优于常规组，差异有统计学意义（Z=3.593，P<0.001），见表1。

表1 两组螺钉置入状况比较[例（%）]

2.3 两组临床指标比较 导板组手术时间、切口长度均短于常规组，透视次数及术中出血量均少于常规组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

表2 两组临床指标比较（）

表2 两组临床指标比较（）

2.4 两组骨折复位状况 导板组骨折复位状况优于对照组，差异有统计学意义（Z=2.512，P=0.012），见表3。

表3 两组骨折复位状况比较[例（%）]

2.5 两组并发症发生情况比较 导板组并发症发生率为3.45%，低于常规组的22.73%，差异有统计学意义（χ2=4.479，P=0.034），见表4。

表4 两组并发症发生情况比较[例（%）]

3 讨论

从20 世纪80 年代末期，3D 打印技术已被应用于工程机其他领域，近年来，该项技术已被越来越多的应用于生物医学领域，如制作医学模型、打印组织或细胞等[12-13]。临床上，常使用3D 打印技术制作导板提前模拟手术中复杂的手术步骤以避免术中可能遇到的问题[14]。有研究表明，FFP 患者因骨质疏松程度不同，加上自身原因等可影响术中透视图像质量，X 线透视下螺钉置入错误率为2%～15%，血管损伤的发生率为7.7%[15]。因此如何在FFP 患者术中提高螺钉置入的准确性，缩减手术时间，减少透视次数等具有重要意义。

本研究显示，导板组螺钉置入状况、骨折复位状况均优于常规组（P<0.05），表明3D 打印导板可促进FFP 患者术中更好地置入螺钉，修复骨折。C形臂下X 线机透视常无法一次性满意，调整一处透视角度位置后在另一透视角度易出现较大偏差，进而影响螺钉置入状况[16]。3D 打印技术在数字模型的基础上，制作出1∶1 等比例模型，有利于医师直观骨折状况，观察骨折的位移、分离等细节，并在术前模拟手术，制订出可靠安全的手术方案，从而提前预判整个手术过程，进而提高螺钉置入的准确性，取得较好成效[17-18]。本研究还显示，导板组手术时间、切口长度均短于常规组，透视次数及术中出血量均少于常规组，并发症发生率低于常规组，差异均有统计学意义（P<0.05），提示3D 打印导板可缩短手术时间，减少术中出血量，降低并发症发生率。分析原因在于通过CT 扫描得到准确的影像学数据，随后将数据导入Mimics 软件后进行3D 打印，得到骨折模型，更好地还原了骨折块分离细节，并进行复位模拟，从而更好地设计出个性化内固定物，为患者选择最佳的螺钉置入路径，有利于医师在术中有条不紊地操作，从而减少术中透视次数，缩短手术时间，有效避免不必要的损伤，促进手术顺利完成[19-20]。

综上所述，使用3D 打印导板在经皮微创通道螺钉治疗中可提升FFP 患者骨折复位质量，改善螺钉置入状况，缩短手术时间，减少术中出血量，降低术后并发症发生率。