3D打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折的临床研究

尹春云 张译文 柳志泽

（1.格尔木市人民医院骨科，青海 海西，816099；2.格尔木市人民医院手术室，青海 海西，816099；3.大连市中心医院创伤与组织修复科，辽宁 大连，116000）

骨盆是机体的重要组成部分，具有重要的承重作用[1]。骨盆骨折为比较危重的骨折类型，致残率与病死率一直均比较高，对于治疗的要求也比较高。采用不合理的治疗方法容易导致出现各种并发症，不利于患者康复，也会严重危害患者的身心健康[2]。手术为骨盆骨折主要的治疗方法[3-5]。3D 打印技术也称三维打印技术，又称积层制造（Additive Manufacturing，AM）技术，是指通过3D 打印机，采用迭加成形、分层加工方式形成3D 实体[6-7]。3D 打印导板在骨折患者中的应用有利于直视关节面复位，也可促进设计螺钉方向与内固定的最佳位置，从而促进改善患者的预后[8]。本研究具体探讨了3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折对影像学参数的影响，以明确3D 打印的价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用前瞻性研究方法，选择2019年5月～2022年5月在格尔木市人民医院与大连理工大学附属中心医院诊治的骨盆骨折患者71 例作为研究对象。根据随机数表法把患者分为3D 打印组35 例与空心螺钉组36 例，两组患者的性别、年龄、体质量指数、入院到手术时间、骨折原因、骨折分型等对比，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。所有患者均知情同意参与本研究并签署知情同意书，且本研究已被格尔木市人民医院与大连市中心医院医学伦理委员会批准。

表1 两组患者一般资料对比 [（±s）/n（%）]

表1 两组患者一般资料对比 [（±s）/n（%）]

组别例数性别（男/女）年龄（岁） 体质量指数（kg/m2） 骨折分型（A 型/B 型/C 型）入院至手术时间（d）骨折原因（车祸伤/坠落伤/压砸伤）空心螺钉组 3618/1854.44±3.2022.84±2.1422/10/45.57±0.2330/3/3 3D 打印组 3518/1754.33±3.8822.19±1.8421/9/55.51±0.3329/4/2 t/χ20.0140.1301.3710.1730.8910.346 P 0.9060.8970.1750.9170.3760.841

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：外在创伤导致骨折；择期手术治疗；术前CT与MRI 等影像学诊断为骨盆骨折，术中得到确诊为骨盆骨折；患者生命体征平稳，依从性良好；临床资料完整，术前血液动力学稳定；年龄18～75 岁。

排除标准：合并高危传染性疾病者；精神疾病患者；小学及其以下文化程度者；妊娠与哺乳期妇女、备孕期妇女；合并肿瘤患者；临床资料缺乏者。

1.3 方法

空心螺钉组给予空心螺钉内固定治疗，患者取仰卧位，全麻，手法复位结合患肢牵引复位。取大转子水平线向后约1.5 cm 平行线与髂前上棘垂直线近端1.5 cm 左右平行线的交点做一个小切口，暴露髂骨，套管直达骶骨的进针点，沿套管打入导针，明确导针位置，然后导针沿针道置入空心螺钉。复位与固定后冲洗切口，在严格无菌条件下逐层缝合、包扎切口。

3D 打印组在空心螺钉组治疗的基础上给予3D 打印导板辅助治疗，术前进行骨折CT 检查，层厚1 mm，然后进行CT三维重建。采用软件3D 打印医学计算机辅助设计功能进行虚拟内固定设计与复位。通过软件设计并打印出与复位后骨盆骨折的空心螺钉置入导航模板，术前3D 模型模拟手术验证可行后，在导航模板辅助下置入导针及螺钉。将复位后的骨盆骨折数据导入3D 打印机（生产企业：上海福斐科技发展有限公司，型号：3D systems）打印出患者仿真模型。术前在三维物理模型上进行模拟骨折内固定，设计空心螺钉最佳置入位置与置入方法。

术后对3D 打印组与空心螺钉组所有患者的生命体征进行监护，循序渐进地进行关节锻炼和肌肉收缩，然后逐渐恢复关节功能、下肢功能。上述所有手术操作都由同一组医生进行操作，严格无菌操作。

1.4 观察指标

①观察与记录3D 打印组与空心螺钉组的术中透视次数、手术时间、骨折愈合时间、手术切口长度、术中出血量等。②记录3D 打印组与空心螺钉组术后3 个月出现的钉道感染、骶神经损伤、静脉血栓、切口感染等并发症情况。并发症发生率=（钉道感染+骶神经损伤+静脉血栓+切口感染）例数/总例数×100%。③所有患者在术前1 d 与术后3 个月进行盆底X 线片检查，测定与记录骨盆入射角（PI）与骨盆倾斜角（PT），都由同一位放射科医生测定3 次取平均值。④在术后3 个月采用Majeed 评分判断患者的优良率，评分包括疼痛30 分、工作20 分、坐10 分、性功能4 分、站36 分，总分100分，<55 分为差，55～69 分为中，70～84 分为良，≥85 分为优。优良率=（优+良）例数/总例数×100%。

1.5 统计学分析

本次研究应用SPSS 20.0 统计学软件进行数据分析，计数资料用[n（%）]表示，比较采用χ2检验；计量资料以（±s）表示，比较采用t 检验。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3D 打印组与空心螺钉组患者围手术指标对比

3D 打印组与空心螺钉组的切口长度、手术时间及术中透视次数对比，差异无统计学意义（P>0.05），3D 打印组的骨折愈合时间、术中出血量显著少于空心螺钉组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 3D 打印组与空心螺钉组患者围手术指标对比 （±s）

表2 3D 打印组与空心螺钉组患者围手术指标对比 （±s）

组别例数手术时间 （min）术中出血量（mL）切口长度（cm）术中透视次数（次）骨折愈合时间（周）空心螺钉组3687.29±4.5856.30±3.453.20±0.251.84±0.2218.22±1.28 3D 打印组3587.98±5.5334.87±4.203.19±0.211.89±0.3212.77±2.11 t 0.57323.5220.1820.76913.201 P 0.568<0.0010.8560.444<0.001

2.2 3D 打印组与空心螺钉组患者并发症发生情况对比

3D 打印组术后3 个月的钉道感染、骶神经损伤、静脉血栓、切口感染等并发症发生率为2.86%，小于空心螺钉组的19.44%，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。

表3 3D 打印组与空心螺钉组患者并发症发生情况对比 [n（%）]

2.3 3D 打印组与空心螺钉组患者骨盆入射角与骨盆倾斜角变化对比

术后3 个月，3D 打印组与空心螺钉组骨盆入射角与骨盆倾斜角都显著小于术前1 d（P<0.05），3D 打印组也明显小于空心螺钉组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表4。两组X线显示见图1和图2。

表4 3D 打印组与空心螺钉组患者手术前后骨盆入射角与骨盆倾斜角变化对比 （±s，°）

表4 3D 打印组与空心螺钉组患者手术前后骨盆入射角与骨盆倾斜角变化对比 （±s，°）

组别例数骨盆入射角tP骨盆倾斜角tP术前1 d术后3 个月术前1 d术后3 个月空心螺钉组3659.67±8.1356.44±3.239.137<0.00161.49±3.9443.48±3.2016.303<0.001 3D 打印组3559.07±8.2353.29±4.1315.887<0.00161.99±5.9631.02±3.6628.771<0.001 t 0.3093.5860.41815.284 P 0.758<0.0010.677<0.001

图1 3D 打印治疗不稳定性骨盆骨折

图2 手术治疗不稳定性骨盆骨折

2.4 3D 打印组与空心螺钉组患者骨盆Majeed 评分优良率对比

3D 打印组术后3 个月的骨盆Majeed 评分优良率为97.14%，显著高于空心螺钉组的77.78%，差异有统计学意义（P<0.05）。见表5。

表5 3D 打印组与空心螺钉组患者术后3 个月的骨盆Majeed 评分优良率对比 [n（%）]

3 讨论

正常的骨盆形态能维持机体的平衡状态，骨盆骨折患者多伴随有影像学参数异常，一旦骨盆矢状面力线发生改变，可导致骨盆矢状面失衡，从而导致患者病情恶化。空心螺钉内固定治疗是一种微创手术，具有操作方便、固定效果好、创伤小、感染率低等优点，当前临床上的应用也比较多[9-10]。3D打印可通过仿真骨盆模型、导板、体外模拟内固定、提前置入空心螺钉等方式，提高手术的安全性与精确性[11-12]。本研究显示，3D 打印组与空心螺钉组的切口长度、手术时间及术中透视次数对比，差异无统计学意义（P>0.05），3D 打印组的骨折愈合时间、术中出血量显著少于空心螺钉组，差异有统计学意义（P<0.05）；3D 打印组术后3 个月的钉道感染、骶神经损伤、静脉血栓、切口感染等并发症发生率为2.86%，小于空心螺钉组的19.44%，差异有统计学意义（P<0.05），表明在3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折能减轻对患者的创伤，促进骨折愈合，减少并发症的发生。有研究显示，3D 打印技术可虚拟复位，辅助进行手术操作，精确选择手术切口及入路，改善患者的预后[13-14]。

骨盆矢状位参数受个体年龄、性别、体质量指数、骨盆形态的影响，骨盆矢状位参数都会存在一定的差异，但是总体维持在一种平衡的状态[15]。骨盆入射角与骨盆倾斜角对维持骨盆矢状位参数平衡有重要价值，骨盆入射角与骨盆倾斜角异常是骨盆骨折预后不佳的重要原因。同时骨盆骨折患者的椎体前移会引起身体重心前移，导致骨盆后倾，也会导致骨盆入射角与骨盆倾斜角异常[16]。本研究显示，术后3 个月，3D 打印组与空心螺钉组骨盆入射角与骨盆倾斜角都显著小于术前1 d（P<0.05），3D 打印组也明显小于空心螺钉组（P<0.05），表明3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折能改善影像学参数。当前也有研究显示，3D 打印可基于个体化骨盆模型的几何特征对骨盆进行曲面建模，提取个体骨盆的特征数据，以曲面为基准完成辅助植入导板的组配，根据设计骨盆导板，通过3D 打印完成对导板快速成型制造，可促进患者恢复的骨盆解剖形态，从而有利于降低患者的骨盆入射角与骨盆倾斜角[17]。

空心螺钉的应用能够提供生物力学的有效支持，实现了骨盆骨折的个体化、精准化治疗[18]。3D 打印导板的应用可通过个体化导向模块设计，使空心螺钉的植入更加精确，从而达到预定的手术效果[19-20]。本研究显示，3D 打印组术后3 个月的骨盆Majeed 评分优良率为97.14%，显著高于空心螺钉组的77.78%，差异有统计学意义（P<0.05），表明在3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折患者能改善患者的骨盆总体功能。特别是在3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折具有很好的微创性，可提供生物力学上的支持，促使骨盆复位恢复正常状态，促进患者的康复。不过本研究由于人力资源的限制，调查人数过少，观察时间也比较短，也没有深入进行机制分析，将在后续研究中探讨。

综上所述，在3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗骨盆骨折能减轻对患者的创伤，减少并发症的发生，促进患者骨折愈合，改善患者的影像学参数，提高患者的骨盆功能。