3D 打印辅助开放复位内固定移位型髋臼骨折△

周东，苏郁，吴舒婷，王磊，刘斯辉，李铖嵩，郭卫中

（福建医科大学附属闽东医院，福建宁德 355000）

近年来，随着人口老龄化，髋臼骨折的患病率呈上升趋势［1，2］。在过去的25 年里，60 岁以上患者髋臼骨折的发生率增加了2.4 倍［3］，这可能与老年患者骨质疏松及损伤机制不同有关。老年患者在日常生活中更容易遭受站立摔伤、高处坠落等低能量创伤，而年轻患者更容易遭受高能量创伤［3］。股骨头坏死和创伤性骨关节炎是髋臼骨折的主要并发症，股骨头坏死常发生于髋臼骨折脱位后，在低能量创伤的老年患者中很少发生，移位的髋臼骨折需要解剖复位，以防止创伤性骨关节炎的发生。髋臼骨折的治疗是复杂的，取决于许多因素，包括年龄、功能状态、骨折类型、脱位程度、相关损伤和手术经验，髋臼骨折的手术治疗适应证正在迅速扩大和发展［4～9］。切开、解剖复位和内固定为保存关节提供了最好的机会，并降低了创伤性骨关节炎的风险［10～13］。由于髋臼骨折为关节内骨折，需要达到解剖复位和坚强固定，对术者的手术技术要求较高。随着3D 打印技术在骨科临床中的不断应用，作者通过3D 打印技术打印出1∶1 等比例的骨盆3D 模型，可直观地观察髋臼骨折形态，进行术前计划，并充分指导手术过程。本研究对2018 年1 月—2022 年6 月收治的32 例移位型髋臼骨折患者资料进行回顾性分析，旨在探讨3D 打印技术在开放复位内固定治疗移位型髋臼骨折中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）单侧新鲜髋臼骨折；（2）影像显示髋臼骨折移位＞5 mm（图1a,1b）；（3）采用手术治疗，并获得完整随访。

图1 患者，女，60 岁，交通伤致右髋臼骨折。1a,1b: 术前骨盆三维CT 显示右侧髋臼骨折，Judet-Letournel 分型为双柱骨折；1c,1d: 采用3D 打印技术1∶1 等比例打印患者骨盆三维物理模型，在实物模型上进行模拟手术，模拟骨折复位，确定钢板螺钉最佳位置、钢板预弯程度、螺钉长度、螺钉数量和方向、螺钉进入角度等；1e,1f: 术中骨折得到满意复位，钢板螺钉精准置入固定，C 形臂X 线机透视显示内固定物位置良好；1g,1h: 术后X 线片及CT 显示右髋臼骨折复位满意，内固定装置位置良好，螺钉未进入关节内。Figure 1.A 60-year-old female got right acetabular fracture due to traffic accident.1a,1b: Preoperative three-dimensional pelvic CT showed right acetabular fracture,Judet-Letournel classification of double column fractures.1c,1d: Preoperative 3D printing technology was used to make a 1∶1 printed the three-dimensional real model of the patient's pelvis,then,simulation of the operation involving fracture reduction,and determine the optimal position of plate and screws,pre-bend the plates,and select screw in proper length,screw number,direction and screw entry angle.1e,1f:During the surgical procedure,the fractures were satisfactorily reduced,the plates and screws were accurately inserted and fixed as fluoroscopy showed.1g,1h:Postoperative radiographs and CT showed that the fracture of the right acetabulum was satisfactorily reduced,the position of the internal fixator was good,without screw entering the joint.

排除标准：（1）开放性髋臼骨折；（2）双侧髋臼骨折；（3）陈旧性髋臼骨折；（4）严重器质性疾病，伴有全身感染患者；（5）严重骨质疏松；（6）合并下肢血管疾病。

1.2 一般资料

回顾性分析2018 年1 月—2022 年6 月收治的移位型髋臼骨折的患者，共32 例符合上述标准，纳入本研究。根据医患沟通结果，16 例应用3D 打印技术（3D 组）；16 例应用传统技术（传统组）。两组一般资料见表1，两组患者年龄、性别、BMI、损伤至手术时间、侧别、骨折分型［10］的差异均无统计学意义（P＞0.05）。本研究已获得宁德市闽东医院医学伦理委员会批准｛［2019］宁闽医伦理审字第（0419-4）号｝，所有患者均知情同意并签署知情同意书。

表1 两组患者术前一般资料与比较Table 1 Comparison of preoperative general documents between the two groups

1.3 手术方法

3D 组：采用3D 打印技术1∶1 等比例打印骨盆三维物理模型（图1c），在实物模型上进行体外模拟手术，模拟骨折复位，确定钢板螺钉最佳位置、钢板预弯程度、螺钉长度、螺钉数量和方向、螺钉进入角度等一系列术前模拟手术（图1d）。术中依照术前体外模拟手术设计的方案开展手术操作，根据骨折类型确定手术入路后采用合适的体位，包括前方髂腹股沟入路、后方Kocher-Langenbeck（K-L）入路和前后联合入路。前侧入路显露髋臼前壁、前柱和四边体，充分剥离腹直肌显露耻骨上支；直视下整复髋臼骨折，克氏针临时固定。后方入路暴露髋臼后壁和后柱，整复髋臼骨折，克氏针临时固定。并用术前已预弯好的重建钢板及确定好的内固定物固定依次进行骨折内固定（图1e,1f）。

传统组：所有患者未应用3D 打印技术，而是传统开放复位内固定。依据术前影像制定手术方案，手术入路与显露等操作同上，内固定依据术中测量进行选择塑形。

1.4 评价指标

记录围手术期资料，包括手术时间、切口总长度、术中失血量、输血量、透视次数、下地行走时间、住院时间、早期并发症。采用完全负重活动时间、VAS 评分、髋伸屈活动度（range of motion,ROM）、髋内外旋ROM、Harris 评分［14］评价临床效果。行影像检查，采用Matta 评分标准［16］评价骨折复位情况，即在正位及Judet 斜位骨盆X 线片上测量骨折的移位情况，其中骨折移位＜1 mm 为解剖复位，Matta 评分为优；1～3 mm 为满意复位，评分为良；＞3 mm 为不满意复位，评分为差。记录骨折复位情况、骨折愈合时间和Tönnis 髋骨性关节炎分级［15］。

1.5 统计学方法

采用SPSS 26.0 软件进行统计学分析。计量数据以±s表示，资料均呈正态分布时，两组间比较采用独立样本t检验，组内时间点间比较采用单因素方差分析；资料呈非正态分布时，采用秩和检验。计数资料采用卡方或校正卡方检验。等级资料两组比较采用Mann-whitneyU检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 围手术期情况

两组患者均顺利完成手术，3D 组均未发生血管、神经损伤等严重并发症，传统组1 例发生医源性坐骨神经损伤，1 例发生医源性股外侧皮神经损伤，均予营养神经等处理后，于半年后完全恢复。两组围手术期资料见表2，3D 组手术时间、切口总长度、透视次数、术中失血量、输血量、下地行走时间均显著优于传统组（P＜0.05）。两组所有患者手术切口均甲级愈合，无切口感染、下肢深静脉血栓形成等并发症。

表2 两组患者围手术期资料与比较Table 2 Comparison of perioperative data between the two groups

2.2 随访结果

所有患者随访平均（23.5±10.1）个月，随访过程中，3D 组1 例髋部疼痛加剧，影像证实为创伤性骨关节炎，无需行翻修手术者。传统组中2 例髋部疼痛加剧，影像证实为髋臼囊性变，无需行翻修手术者。

两组患者随访资料见表3，3D 组患者术后完全负重活动时间显著早于传统组（P＜0.05）。术后随时间推移，两组患者VAS 评分均显著降低（P＜0.05）；而髋伸屈ROM、髋内外旋ROM、Harris 评分显著增加（P＜0.05）。术后1、6 个月，3D 组的VAS、Harris评分差异显著优于传统组（P＜0.05），末次随访时两组间VAS、Harris 评分差异无统计学意义（P＞0.05）；相应时间点两组间髋伸屈ROM、髋内外旋ROM 差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表3 两组患者随访资料（±s）与比较Table 3 Comparison of follow-up data between the two groups(±s)

表3 两组患者随访资料（±s）与比较Table 3 Comparison of follow-up data between the two groups(±s)

指标P 值完全负重活动时间(d)VAS 评分(分)术后1 个月术后6 个月末次随访时P 值髋伸屈ROM(°)术后1 个月术后6 个月末次随访时P 值髋内外旋ROM(°)术后1 个月术后6 个月末次随访时P 值Harris 评分(分)术后1 个月术后6 个月末次随访时P 值3D 组（n=16）89.1±3.8传统组（n=16）94.6±4.9＜0.001＜0.001＜0.001 0.096 3.5±1.5 1.6±1.4 0.6±0.7＜0.001 5.3±1.0 3.4±1.3 1.1±1.1＜0.001 121.6±4.7 132.3±6.3 147.5±11.3＜0.001 119.6±7.3 131.3±10.2 148.2±12.5＜0.001 0.365 0.756 0.871 0.310 0.412 0.466 78.5±4.4 87.4±5.8 94.0±5.5＜0.001 76.7±5.5 85.4±7.3 92.2±8.1＜0.001 56.4±5.3 78.1±5.1 89.2±3.0＜0.001 51.1±8.1 72.8±4.8 87.3±3.8＜0.001 0.037 0.004 0.118

2.3 影像评估

3D 组术后影像见图1g,1h。两组患者影像测量结果见表4，术后影像显示3D 组骨折复位质量显著优于传统组（P＜0.05）。两组间骨折愈合时间差异无统计学意义（P＞0.05）。随术后时间推移，3D 组Tönnis 髋OA 分级稍有加重，但差异均无统计学意义（P＞0.05），而传统组Tönnis 髋OA 分级显著加重（P＜0.05）；术后1、6 个月，两组间Tönnis 髋OA 分级差异均无统计学意义（P＞0.05），末次随访时3D组Tönnis 髋OA 分级显著优于传统组（P＜0.05），两组均无股骨头坏死发生。

表4 两组患者影像资料与比较Table 4 Comparison of imaging data between the two groups

3 讨 论

由于髋臼解剖结构复杂，周围血管、神经分布丰富，组织剥离困难，出血量大，因此髋臼骨折手术一直以来都是治疗的难点。3D 打印技术的应用解决了复杂的髋臼骨折手术所面临的诸多困难。术者利用3D 打印技术了解骨折移位情况，预先制定手术方案，使术中操作更加流畅、安全，骨折复位固定精准可靠，减少了组织剥离创伤、术中出血量及术中辐射暴露，手术时间大大缩短，髋关节功能得到快速恢复，这在本研究结果中得到证实。Chana Rodríguez等［17］在髋臼骨折手术治疗的研究中认为3D 打印模型可有效地实现预期的手术目的，减少手术风险。邱少东等［18］在陈旧性髋臼骨折研究中也发现3D 打印技术有助于术者术前制定优化、精确的个性化手术方案，提高手术的安全性，可精准复位，缩短手术时间，减少术后并发症的发生。

在术前诊断中，根据骨盆三维CT 影像打印出的1∶1 等比例3D 打印模型更直观、更具体、更方便，可以多角度观察，使分型更准确，有助于预估软组织与骨性结构的关系，对每个髋臼骨折患者的准确诊断有助于开展个体化、精准的手术治疗。针对较为复杂的髋臼骨折，传统手术存在一定的局限性和不确定性［19］，而3D 打印可以将真实的骨骼结构更立体地呈现出来，可在一定程度上弥补传统手术的缺陷［20～21］。黄旭科等［22］也认为3D 打印技术具有传统术前规划不具备的优势，术前骨盆3D 打印模型可以直观、全面地显示骨折线位置及各骨折块的空间关系，避免术中盲目剥离造成不必要的创伤。本研究结果也体现了3D 打印技术的优势。

移位型髋臼骨折内固定术后常见并发症，包括创伤性骨关节炎、软骨溶解、股骨头坏死和医源性神经损伤。创伤性骨关节炎和股骨头缺血性坏死对患者来说可能是毁灭性的并发症。有高达20%的髋臼骨折患者发生创伤性骨关节炎，这也是最常见的远期并发症［23，24］。2005 年，Giannoudis 等［23］对接受切开复位内固定术治疗的3670 例髋臼骨折进行了一项荟萃分析，发现13%～44%的患者发生创伤性骨关节炎。创伤性骨关节炎的病理机制可能是多因素的，Morison等［25］认为这种疾病不仅可能是复位不良导致关节活动不协调的结果，也可能源于初始创伤引起的关节软骨损伤。创伤的因素由患者自身受伤机制导致，不受人为控制，而骨科医师保证良好的骨折复位对减少远期创伤性骨关节炎的发生率起到至关重要的作用。髋臼负重面解剖关系的准确恢复是防止创伤性关节炎发生的首要条件［26］。因此，本研究中3D 组创伤性骨关节炎发生率显著低于传统组，源于3D 组患者髋臼骨折有着良好的复位。

本研究也存在一定的局限性：（1）3D 打印技术无法打印直径＜1.0 mm 的骨折碎片，打印的1∶1 等比例骨盆模型与患者的真实骨盆存在一定差异；（2）体外模拟手术无需考虑显露神经、血管等软组织情况，与真实的手术存在一定差异，部分患者在使用术前体外模拟手术预弯好的钢板时尚需要在术中进行调整。

综上所述，对于移位型髋臼骨折的开放复位内固定治疗，3D 打印技术可个体化指导术前规划，预先进行术前体外模拟手术，辅助术中精准手术操作，具有手术时间短、创伤小、出血少、辐射暴露少、复位质量好、康复快、髋关节功能恢复快、并发症少的优点，值得临床推广。