3D打印导向器与导航下引导骶髂螺钉置入的对比研究

高博,吴碧,阎敏,江伟,汪红,陈曦,刘跃洪

(1.四川省德阳市人民医院骨科,四川 德阳 618000;2.四川省德阳市人民医院手术中心,四川 德阳 618000)

骶髂关节损伤是创伤骨科面临的挑战性工作之一,随着社会的快速发展,高能量损伤导致的骶髂关节损伤越来越常见。对于不稳定骶髂关节损伤,传统的切开复位内固定术存在手术暴露多、创伤大、术中出血量大、神经血管损伤风险、增加术后感染率、术后恢复时间较长等缺点。骶髂螺钉固定是目前临床上认可的骶髂关节损伤的可靠治疗方式[1-2],具有创伤小、恢复快的优点,符合当下倡导的加速康复外科理念。然而,传统的骶髂关节螺钉固定技术存在透视时间长及神经、血管损伤的风险。3D打印手术现已应用于膝关节置换、颈椎骨折、骨盆骨折等疾病的治疗中[3-6]。2018年6月至2021年6月四川省德阳市人民医院收治骶髂关节损伤患者共32例,分别采用3D打印螺钉导向器置钉和导航引导置钉,本文就二者的临床疗效进行比较,现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准(全部满足):术前X线、CT诊断为骶髂关节损伤;排除标准(满足任意1条):(1)合并神经症状者;(2)严重骨质疏松者;(3)陈旧性损伤;(4)合并症较多,不能耐受手术者。本研究已通过医院伦理委员会审查同意。

本研究共纳入骶髂关节损伤患者32例,按照螺钉引导方式不同分为3D打印螺钉导向器组(17例)和导航组(15例)。其中导向器组男13例,女4例;年龄23～56岁,平均(37.81±9.73)岁;致伤原因:坠落伤12例,车祸伤5例;按照Tile分型,B型10例,C型7例。导航组男12例,女3例;年龄23～58岁,平均(36.23±9.35)岁;致伤原因:坠落伤10例,车祸伤5例;按照Tile分型,B型9例,C型6例。两组患者术前一般资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性(见表1)。

表1 两组患者术前一般资料比较

1.2 手术方法

1.2.1 3D打印螺钉导向器组 患者入院后完善X线片、骶髂关节三维CT及其他术前检查后,依据三维CT数据使用3D打印机打印个体化骨骼模型。计算机辅助模拟复位以及骶髂螺钉的置入过程,设定最佳置钉位置,提取并保存数据。提取髂骨骨性表面解剖数据,并将其反向增厚5 mm处理后,建立与髂骨解剖形态一致的基板,同时导入钉道数据,利用计算机软件处理二者数据后进行组配,并打印出与骶髂螺钉进针点匹配的置钉导向器。手术前常规行股骨髁上牵引,手术前日行肠道准备,在全身麻醉下,取仰卧位,给予闭合复位,透视正位、入口位、出口位复位满意后,给予克氏针临时固定。解剖相应骨性标志,安置螺钉导向器,沿导向器置入螺钉导针,再次正位、入口位、出口位、侧位透视验证导针位置准确性后,沿导针置入螺钉。记录透视次数、置钉时间及出血量。

1.2.2 导航组 患者入院后完善X线片、骶髂关节三维CT及其他术前检查。术前常规行股骨髁上牵引,术前日行肠道准备,在全身麻醉下,取仰卧位,给予闭合复位,透视正位、入口位、出口位复位满意后,给予克氏针临时固定。在导航引导下置入骶髂螺钉,记录透视次数、置钉时间及出血量。

1.3 术后处理 麻醉恢复后积极指导患肢行足趾、踝关节屈伸功能训练,给予低分子肝素预防深静脉血栓形成治疗,逐步开始髋关节屈伸功能训练。术后1、2、3、6、12个月门诊复查X线片了解骨折愈合情况,根据骨折愈合情况逐渐开始部分负重功能锻炼,并逐渐开始完全负重功能锻炼。

1.4 观察指标 收集并比较两组患者的性别、年龄、合并症、致伤原因、Tile分型[7]、术中透视次数、置钉时间(从导针开始置入到螺钉置入后C型臂透视验证螺钉位置正确结束)、术中出血量、术后并发症等数据,并于术后1年门诊随访时对患者骨盆功能进行评价,Matta评分[8]评价骨折复位情况,术后残留骨折移位<4 mm为优,4～<10 mm为良,10～20 mm为可,>20 mm为差。采用Majeed骨盆功能评分[9],85～100分为优,70～84分为良,55～69分为可,<55分为差。

2 结 果

两组患者术后均无伤口感染和神经损伤并发症出现。两组患者在透视次数方面比较差异无统计学意义。导向器组出血量稍多,与导航组比较差异有统计学意义。导向器组置钉时间要少于导航组,两组比较差异有统计学意义。按照Matta评分标准:导向器组优12例,良4例,可1例;导航组优11例,良3例,可1例(P>0.05)。术后1年随防时,按照Majeed评分标准:导向器组评分为67～93分,平均(85.76±6.86)分;导航组评分为68～92分;平均(86.47±7.37)分(P>0.05,见表2)。

表2 两组患者置钉时间、出血量、透视次数、Matta评分及Majeed评分比较

典型病例为一49岁女性患者,因车祸伤致双侧髋部疼痛、活动受限入院。入院诊断为:双侧骶骨伴右侧耻骨上支骨折。入院后行双侧3D打印螺钉导向器引导下骶髂螺钉置入术,术后患者恢复良好。手术前后影像学资料见图1～6。

图1 术前骨盆前后位X线片及CT三维重建示双侧骶骨骨折及右侧耻骨上支骨折

图3 骨盆模型上模拟导向器引导下置入骶髂螺钉

图6 术后骨盆前后位、入口位、出口位X线片示双侧骶髂螺钉位置良好

3 讨 论

骶髂关节损伤的治疗在创伤骨科领域具有挑战性。常用的内固定方式有前路钢板内固定术和经皮骶髂螺钉内固定术[10]等。经皮骶髂螺钉固定是目前临床上认可的骶髂关节损伤的可靠治疗方式[1-2],与切开复位固定相比,具有创伤小、恢复快的优点,符合当下倡导的加速康复外科理念。有研究显示与切开复位钢板内固定相比,骶髂螺钉固定能够得到更好的临床效果[11]。但是,因为骶髂关节处结构复杂,且个体之间存在骨骼的变异[12-13],这为骶髂螺钉的准确置入增加了困难。传统的骶髂关节螺钉固定技术存在透视时间长、螺钉位置错误、神经、血管损伤的风险[14]。为了提高置钉的准确率、避免相关并发症的发生,现在大型医院使用导航或机器人引导骶髂螺钉置入[15-18],这些高科技设备增加了置钉的准确率,减少了手术风险的发生,但是相关设备费用较高,使这些技术不能在基层医院推广应用。随着科技的发展,3D打印技术已应用于膝关节置换、颈椎骨折、骨盆骨折等疾病的治疗中。它能够在术前还原骨骼模型,个性化定制螺钉导板或截骨导板,与普通X线透视相比,具有置钉准确、透视次数少、手术时间少等优点[3-5,19],且随着临床应用的增多,3D打印的成本也逐渐降低,使其在基层医院使用成为可能。本研究中笔者根据患者骶髂关节三维CT的数据,模拟骨折复位,模拟置钉最佳通道,并提取相关数据,设计并打印螺钉导向器,在术中使用导向器引导骶髂螺钉置入,相关指标与导航引导骶髂螺钉置入进行比较,能够减少置钉时间,从而缩短手术时间。

本研究发现,3D打印螺钉导向器存在以下几方面优点:(1)能够做到个性化定制,避免了骨骼变异对置钉带来得困难,减少血管神经损失风险。本研究中所有患者术后均未出现血管神经损伤相关并发症。(2)与导航相比,未明显增加术中透视次数及螺钉置入时间,减少了医护人员及患者射线暴露时间。(3)术中导航使用过程中,如操作过程中患者体位移动,可能出现漂移现象,则需要重新采集数据,而3D打印螺钉导向器置入固定后,不会再次移动,沿着导向器置入螺钉即可。(4)与导航、机器人等高科技设备相比,3D打印螺钉导向器的成本较低。但是,3D打印螺钉导向器存在创伤较大的缺点,因为导向器是基于骨骼数据进行设计,模拟也是贴骨安置。实际手术过程中,需要相对较大的切口,以及对骨骼表面的软组织进行剥离才能将导向器准确安置,这就造成术中失血量增加。本研究中与导航组相比,导向器组的失血量增多。

在3D打印螺钉导向器使用过程中需注意以下事项:(1)术前常规进行肠道准备,避免影响术中透视效果;(2)需具备切开复位及技术,术中如不能做到闭合复位,需行切开复位;(3)在牵引或撬拨复位后,克氏针临时固定时应注意位置选择,避免阻挡螺钉导向器的置入;(4)术中置入导向器时,需尽量做到贴骨安置,并在辅助孔上置入克氏针固定,避免导向器位置安置不准确或移动对骶髂螺钉置入产生误差。(5)导针置入过程中需进行骨盆入口位、出口位、侧位片透视验证,避免产出误差。

综上所述,3D打印螺钉导向器引导骶髂螺钉置入,有助于精确置入,减少置钉时间,降低血管神经损伤风险,是治疗骶髂关节损伤的一种可靠治疗方式,且不需要导航那样的高科技设备,在基层临床工作中可以推广应用。针对导向器使用术中失血较多的缺点,笔者考虑在今后的临床工作中,设计安置于体外的导向器,从而避免较大的切口和过多软组织剥离,这将是笔者下一步的研究方向。