3D 打印技术辅助下利用改良 Stoppa 联合 Kocher-Langenbeck 入路治疗复杂髋臼骨折

李伟 沈松 刘文杰 程琳 徐彬

髋臼骨折损伤机制多为高能量损伤，常合并全 身多发伤，致死率较高[1-2]。目前，对于那些骨折断端位移明显的复杂髋臼骨折的患者，多采用手术切开复位内固定治疗。因髋臼解剖结构复杂，故目前针对其手术治疗存在多种手术入路，Stoppa 入路、髂腹股沟入路为主要的前手术入路，后手术入路主要为 Kocher-Langenbeck ( K-L ) 入路。髋臼骨折因其手术创伤大、操作难度高，术后效果常不理想，神经损伤、异位骨化等都是容易出现的并发症[3]，所以给予患者手术治疗前，应充分评估患者病情，选择合适患者的手术方式，充分做好术前准备工作，就显得格外重要。

3D 打印技术 ( 3D printing technology ) 是一种以数字模型为基础，运用粉末塑料或金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术[4]。美国人 CharlesW.Hull 最早提出通过该技术将 3D 图像转化为物理实物。其作为新兴学科，已在脊柱、骨盆、颌面部等复杂部位的手术中体现出优势[5-8]，特别是在临床骨创伤手术及修复重建术中，应用于骨折和骨畸形进行治疗，并对手术设计和效果进行评价。本研究旨在评价结合 3D 打印技术，利用改良 Stoppa联合 K-L 入路治疗复杂髋臼骨折的临床疗效。

资料与方法

一、纳入标准及排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) Judet-Letournel[9]分型复合骨折者，包括双柱骨折、T 型骨折、横行伴后壁骨折者；( 2 ) 年龄 ≥ 20 岁者；( 3 ) 术后获完整随访者。

2. 排除标准：( 1 ) Judet-Letournel 分型单一骨折者；( 2 ) 年龄＜20 岁者；( 3 ) 合并血管、神经损伤及陈旧性髋臼骨折者。

二、一般资料

术前与患者及家属沟通，详细介绍 3D 模型制作时间、费用及其对手术影响，患者自愿选择是否辅以 3D 打印技术，依据是否使用 3D 打印技术辅助手术，将患者分为两组：24 例应用 3D 打印技术进行辅助手术治疗 ( A 组 )，29 例未应用 3D 打印技术( B 组 )。A 组共 24 例，其中男 16 例、女 8 例；年龄 20～58 岁，平均 ( 41.4±10.2 ) 岁。Judet-Letournel分型：双柱 15 例，横形伴后壁 5 例，T 形 4 例。致伤原因：19 例车祸伤，5 例高处坠落伤，1 例重物砸伤。合并伤情况：3 例髋关节脱位，4 例颅脑损伤，3 例合并肺挫裂伤及肋骨骨折，6 例腹部闭合性损伤，7 例合并其它部位骨折。B 组共 29 例，其中男 19 例、女 10 例；年龄 20～63 岁，平均 ( 42.4±11 ) 岁。Judet-Letournel 分型：双柱 16 例，横形伴后壁 8 例，T 形 5 例。致伤原因：21 例车祸伤，6 例高处坠落伤，2 例挤压伤或重物砸伤。合并伤情况：4 例髋关节脱位，5 例颅脑损伤，5 例合并肺挫裂伤及肋骨骨折，7 例腹部闭合性损伤，7 例合并其它部位骨折。两组患者术前一般资料比较差异均无统计学意义 (P＞0.05，如表 1 )，具有可比性。两组患者入院后均行牵引，监测生命体征，积极对症治疗。术前行骨盆正位 X 线片及骨盆 CT 平扫＋三维重建检查，A 组利用 3D 打印技术重建骨折三维模型，辅助制订详细手术计划。术前使用抗生素预防感染，若手术时间长，必要时术中追加。

三、手术方法

1. A 组：重建骨折三维模型：使用 Mimics 17.0软件，将患者 DICOM 数据导入，重建三维模型。通过三维模型，进一步确定骨折分型，制订合适的手术计划，进行模拟手术，对骨折模型进行虚拟复位，确定内固定方式、预弯钢板、螺钉的植入方向及植入角度。然后依据骨折固定要求设计出贴合良好的虚拟钢板，并于实体中预弯，术中备用。B 组：常规术前病例讨论，制订手术计划。

2. 手术过程：两组患者均采用改良 Stoppa 联合 K-L 入路。两组准备充分后进行手术。插管、全麻完成后，取漂浮体位，患肢单独消毒包扎以便术中进行牵拉、推顶操作以及可以完成轻度屈曲患侧髋、膝关节，以放松骼腰肌及神经血管束。手术床要求不影响术中透视。一侧手术时注意保持另一侧术野的清洁。改良 Stoppa 入路作为前入路，耻骨联合上方 2 cm 处作横行切口或下腹部正中纵行切口，逐层切开，沿白线纵行切开腹直肌，纵行劈开腹白线并向两侧前开，把腹膜向上推开，暴露腹壁肌等，向前向外牵开腹直肌、髂腰肌股神经、髂血管束等组织，仔细分离软组织，尽量减少骨膜的剥离，显露真骨盆，开始骨折的复位，复位妥当，植入钢板，适当调整，行螺钉固定，充分止血，留置引流，关闭切口。分离注意保留腹直肌在耻骨体前方的止点，松解其在耻骨体、耻骨结节、耻骨上支前上方的止点，术中需识别死亡冠并予以结扎，当髂骨翼骨折位移明显时，可加做髂骨翼切口。后侧选取 K-L 入路，由髂后上棘的外、下 4～6 cm 开始，沿臀大肌纤维走行到大粗隆，根据术中情况，可适当延长切口，逐层切开，过程中注意保护旋股内动脉、臀上神经血管束、坐骨神经等重要组织。显露髋臼后柱，检查后柱关节面的平整情况及四方形区域。认真仔细清理髋臼内碎骨块和凝血块，为了维持良好的血液供给，髋臼壁的骨片应避免剥离。遵循先行复位后柱骨折，再复位后壁骨折的原则。进行复位，整体复位满意后，植入钢板，适当调整，行螺钉固定，检查关节活动度并判断固定是否牢固。完善止血，放置引流，逐层闭合。

3. 合并伤的处理：据损伤控制理论，最重要的任务是抢救患者生命，稳定住其全身状态，积极对症治疗。休克患者积极给予抗休克治疗，合并脱位者急诊行手法复位，6 例行颅内血肿清除术，4 例行胸腔闭式引流术，5 例急诊行脾切除术，所有患者疾病状况允许下行骨折牵引术，对于合并其它部位骨折的患者，待病情稳定后择期行手术治疗。入院后若无禁忌证，则立即开始使用依诺肝素钠 ( 预防量 ) 预防下肢深静脉血栓。

四、术后处理

两组均引流管留置 1～2 天，酌情拔除，常规使用抗生素预防感染，术后 6 h 依术前方案继续抗凝治疗，直至出院，院外酌情口服利伐沙班，并于术后 24 h 开始股四头肌、胫前肌及髋、膝、踝关节功能锻炼，疼痛缓解后条件允许情况下，术后 3 天下地行患肢不负重锻炼，术后 6～8 周开始部分负重，是否完全负重，应根据术后复查 X 线片显示骨折愈合情况而决定。术后定期复查、拍片 ( 骨盆正位、髂骨斜位、闭孔斜位 ) 评价骨折愈合情况。每半年电话随访患者功能恢复情况，做好随访工作。

五、统计学处理

采用 IBM SPSS 19.0 统计学软件进行分析。计量资料使用 Shapiro-Wilk 检验判断数据是否为正态分布，其中年龄、手术时间、术中出血量、术中透视次数为正态分布数据，且方差齐性，以±s表示，采用两独立样本t检验比较，计数资料的比较采用χ2检验或 Fisher 精确检验，P＜0.05 认为差异有统计学意义。

结 果

53 例患者手术均顺利完成，A 组和 B 组手术时间分别为 2～5 h、3～5.5 h；术中出血量分别为 800～3000 ml、1000～4000 ml；术中透视次数分别为 7～19 次、6～21 次，以上项目各组之间比较差异均有统计学意义 (P＜0.05，表 2 )。两组患者术后平均随访13.5 个月、19.3 个月，骨折均获得骨性愈合。A组、B 组患者末次随访均通过 Matta 评分及 Harris 评分标准进行。两组 Matta 评分 ( A 组 / B 组 )：优 7 /9 例，良 10 / 12 例，一般 5 / 5 例，差 2 / 3 例，优良率 70.8% / 72.4%。两组 Harris 评分 ( A 组 / B 组 )：优9 / 8 例，良 7 / 11 例，一般 4 / 5 例，差 4 / 5 例，优良率为 66.7% / 65.6%。以上两组间比较差异均无统计学意义 (P＞0.05，表 2 )。典型病例如图 1。

表1 两组一般资料比较Tab.1 Comparisons of general date between the two groups

表2 两组手术相关资料比较 (±s)Tab.2 Comparisons of operative data (±s)

表2 两组手术相关资料比较 (±s)Tab.2 Comparisons of operative data (±s)

组别 例数 手术时间 ( h ) 术中出血量 ( ml ) 术中透视次数 ( 次 ) Matta 评分 ( % ) Harris 评分 ( % )A 组 24 3.5±0.7 1210.4±210.8 8.5±2.1 70.8 66.7 B 组 29 4.5±0.9 1500.2±211.6 11.7±2.5 72.4 65.6 P 值 <0.001 <0.001 <0.001 0.899 0.930

A、B 两组均未出现血管损伤、内固定失效、骨折不愈合等并发症。A 组有 1 例出现异位骨化，两组各有 3 例发生一过性坐骨神经损伤，分别于术后2 周、4 周内完全恢复。B 组出现 1 例浅表切口处感染，经换药后完全愈合。

讨 论

髋臼是人体最大的负重关节，其形态和周围解剖结构异常复杂，手术治疗髋臼复杂骨折，在医学界已成为共识。由于诸多限制，传统的手术方法存在手术时间长、术中出血多、手术风险大、术后并发症多等问题[10]，并且要求手术医师必须对本型骨折有深刻认识、熟练掌握解剖知识、各种手术入路及手术方法。3D 打印技术在医疗领域的应用是其最重要的革新领域之一[11-12]。3D 打印骨折模型技术核心是制作一比一实物模型，能客观、直观的将髋臼骨折情况呈现在术者面前，弥补了传统影像学检查方法的缺陷[13]。在复杂的髋臼骨折中，精准复位相当困难，而通过模型，则会变得相对简单易行，大量研究表明髋臼骨折的手术治疗效果与骨折复位质量呈正相关[14]。手术前，主刀医师可以通过 3D打印模型，了解各个骨折块之间的关系，骨折线的走形，骨折位移情况，对创伤后解剖结构之间的联系更加熟悉，进而对骨折进行全面了解，从而在多种手术方式中选择最佳入路及方案。由于目前虚拟现实技术的发展，术者可在电脑上获得很好的术前规划以及手术演示[15]，进行模拟手术，这是传统的术前计划不可比拟的优势，Maini 等[16]报道，在髋臼骨折手术治疗中，完成一块重建钢板塑形平均需耗时 4.4 min，运用 3D 打印技术节约了术中预弯钢板的时间，通过模拟以减少术中对骨折块多余的撬拨，最大可能避免螺钉进入髋关节内而造成的二次损伤，降低了重要神经损伤等并发症出现的可能性，并且，通过模拟手术，可以大大加快年轻医师的培养，缩短低年资医师的学习曲线。总的来说，应用此技术，使术中操作更加顺利，使骨折端复位固定更加精准，在明显减少手术时间、术中出血的同时减少了透视次数，增加了患者围手术期的安全，保护了患者及医护人员的安全。

图1 患者，男，31 岁，高处坠落伤 a：术前 X 线片；b～c：术前 CT 三维重建；d：术前 3D 打印模型；e：术中透视；f：术后 X 线片Fig.1 Male, 31 years old, high fall injury a: X-ray image before operation; b - c: Three-dimensional CT reconstruction before operation; d:3D-typing before operation; e: X-ray image during operation; f: X-ray image after operation

Hirvensalo 等[17]于 1993 年首先将应用于疝气修补的 Stoppa 入路进行改良应用于骨盆骨折，Cole等[18]随后将其应用于髋臼骨折，术后随访显示影像学上骨折复位及临床功能优良率均较高。改良Stoppa 入路可安全的在髂腰肌及血管神经束等重要组织内侧深面放置拉钩等手术器械，并且在屈髋屈膝的情况下可放松髂腰肌、血管神经束，解剖相对简单安全，减少了血管神经损伤的概率，经此入路术者可沿耻骨支及真骨盆缘行手术操作，很好地暴露大部分累及真骨盆缘及方形区的髋臼骨折，在妥善固定的同时能最直接地对抗股骨头中心性脱位的趋势，对于四边体的处理，类似于站在房子里面修理房子墙壁，在显露和骨折复位固定方面较髂腹股沟入路有显著的优势[19]，该手术入路主要适用前壁骨折、前柱骨折和部分横形骨折；对坐骨切迹和邻近骶髂关节部分的骨折处理更具优势[20]，但其不适用于单纯后壁、后柱骨折、以累及后柱为主的 T 形骨折、部分位置较低的横形骨折，且有下腹部手术史，严重肠胀气或者极度肥胖患者常常出现术中显露骨折端困难，故也不适用。

K-L 入路为主要的后方入路，该入路适用于后壁伴后柱骨折、横形伴后壁骨折，此入路操作简便，创伤小。为放松坐骨神经，术中需保持髋关节伸直位、膝关节屈曲不低于 60°，且应最大限度的保持股骨头的血供。剥离坐骨大切迹时，仔细分辨及保护臀上血管与神经，后壁的骨折块避免完全游离。异位骨化为其常见的术后并发症，故术后应用吲哚美辛片等药物降低异位骨化的发生率。

髋臼骨折因为其本身复杂，单独采用一种手术入路，对多数复杂髋臼骨折的处理是有难度的，采用联合双入路治疗复杂髋臼骨折的复位率是要优于前、后方单一入路的。该联合入路主要适应于双柱骨折伴后壁骨折、伴有骨折线偏低的后柱骨折、髋臼后柱骨折线复杂、部分横行骨折、波及范围广、单经前方复位困难的患者，适应证认识清楚，手术入路选择恰当，无疑会提高骨折复位质量，增加手术安全性。采用联合入路，加之 3D 打印技术的辅助，充分放大了两种手术入路的优势。首先，术前可充分模拟手术，预弯钢板，术中运用该联合入路可使术野暴露充分，对双柱的暴露清晰明了，能够做到在直视下进行复位，再增加了患者围手术期安全的同时，大大的增加手术的成功率；其次，联合入路复位方便，两路协同复位，可显著提高解剖复位率，术前辅以模拟技术，极大提高手术成功率；最后，采用改良 Stoppa 联合 K-L 入路，通过对双柱的固定，使髋臼骨折获得整体、全方位的固定，应用该联合入路，在保证复位良好的前提下，也能使髋关节在术后获得良好的功能，且可以减少异位骨化等并发症的发生。

3D 打印技术仍存在缺陷，其价格昂贵，模型制作时间长，使部分患者选择传统手术方式，且模型的某些骨性标志因肌肉、韧带的附着会与真人骨骼存在一些偏差，进而使得模拟手术进行得很顺利而实际术中却难度很大。当然该联合入路亦存在争议，有学者认为该联合入路可能会增加手术时间、术中出血量等，这会增加患者死亡的风险；术中广泛的软组织剥离，术后可能会引起同侧髋关节的活动障碍等。该联合入路看似损伤较大，但术者借助3D 打印技术，可在术前精密设计，充分模拟，在术中实现准确复位，精简操作，比起单入路，反复复位造成的损伤，且经过本研究发现，两组间术后末次随访 Matta 评分及 Harris 评分比较差异均无统计学意义 (P＞0.05，表 2 )，A 组和 B 组手术时间、术中出血量、术中透视次数各组之间比较差异均有统计学意义 (P＜0.05，表 2 )，该联合入路还是有较大可取性的。

本研究介绍了 3D 打印技术辅助下利用改良Stoppa 入路联合 K-L 入路治疗复杂髋臼骨折的应用，该法可在术前进行合理计划，提高围手术期安全性，使患者受到个体化治疗。患者均取得了满意的骨折复位和牢靠的固定，临床效果满意。