数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯对髋臼骨折患者髋关节功能恢复的影响

黄旭科 李 鹏 林 钢 孙向华 彭国瑞

(中山市古镇人民医院，广东 中山 528421)

髋臼骨折在临床中一般具有骨折移位大，病情严重的特点，治疗方式分为非手术治疗以及手术治疗，非手术治疗会给患者带来创伤性关节炎，从而对患者的髋关节功能造成不利影响，手术治疗则具有较好的效果[1]。髋臼解剖结构并不简单，骨折诊断以及复位固定过程都比较复杂，在常规手术中，容易出现术中易出现骨折块复位不理想，螺钉置入患者关节等问题，且除此之外，手术创口比较大，手术时间也比较长[2]。因此，寻找更加有效的手术方式是临床中医生关注的重点。随着科学技术的进步和医学理念的更新，数字化设计以及3D打印技术越来越成熟，并逐渐应用在医学的临床应用中，对骨折患者使用三维重建软件，首先虚拟复位，并制造模型，对患者进行分型，从而制定针对性完善的治疗方案[3]。为了进一步探究数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯对髋臼骨折患者髋关节功能恢复的影响，本文选取了部分合适患者进行该方式治疗，现报告如下。

临床资料

1 一般资料：选取2016年2月-2018年6月我院收治的髋臼骨折患者60例，随机分成2组，对照组30例，男16例，女14例，年龄25-64岁，平均年龄(42.1±5.8)岁；观察组30例，男18例，女12例，年龄28-61岁，平均年龄(40.5±4.9)岁。致骨折原因：压砸伤10例，高处坠落伤23例，车祸伤27例。部位：右侧28例，左侧32例。纳入标准：(1)所有患者均经CT 和X 线检查确诊为髋臼骨折，符合相关诊断标准；(2)无心脑肝肾等重要器官功能障碍；(3)不具有无髋关节手术史；(4)年龄≥18岁；(5)自愿参加本研究。排除标准：(1)精神病患者；(2)合并重要器官功能障碍；(3)陈旧性髋臼骨折患者；(4)合并血管神经损伤患者；(5)年龄 <18 岁。2组患者资料无可比性差异(P>0.05)，均自愿参加本研究，并签署知情同意书。我院伦理委员已进行批准。

2 方法：对照组使用常规手术方式治疗。患者进行全麻，对患者实行髂腹股沟入路，然后进行复位固定，其它通过前后联合入路，前路后路分别由髂腹股沟以及K-L 入路。保持侧卧漂浮体位，对髋臼骨折按照上述顺序进行复位固定。做好记录与监测[4]。观察组使用数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯方式治疗。对患者进行螺旋扫描，使用螺旋 CT 机(GE Lightspeed Ultra 18)，整个过程中保持电流180-200 mA，球管电压 120kV，扫描时间3秒，准直13-5mm，螺距 1． 5:1，层距 2mm，层厚3mm。在 VQ工作站实行回顾性重建，重建间隔1.25mm，使用 VoxelQ 软件包 (Version4.1，Picker)，对二维图像进行准确获取，使用容积重建技术(VR)，多平面重建(multiple plane reformation，MPR)、最大密度投影(maxium intensity projection，MIP)、表面遮盖成像 (shaded surface display，SSD)技术，利用多方位观察患者骨折的实际情况。MPR 冠状面以及矢状面图像对病变和病变组织进行多方向显示。VR 调节不同阙值，降低软组织、脂肪、气体透明度，来得到图像[5]。SSD选择不同阙值(threshold) 最低为200HU。旋转SSD图像，按照实际情况选择角度切割。把CT扫描断层的相关数据导入计算机，保持Dicom 格式。使用Mimies 软件对骨盆三维图像进行重建，将数据转化为可督学数据(STL)，把这种数据输入快速成型机。在进行手术之前，制造与实际 1:1 大小复位模型。按照模型对髋臼骨折类型做出准确判断。使用和钢板 1:1 比例以及多平面三维测量，在模型上面进行画线，明确钉孔位置和钢板位置，并进行虚拟钉道模拟，对虚拟螺钉方向进行调整。制定个体化治疗方式，选择手术入路切口，遵循骨折AO治疗原则[6]。

3 观察指标：(1)观察记录2组患者髋关节功能恢复情况以及复位效果，使用自制评分表进行评价，满分为100分，90分以上为优，60-89分为良，59分以下为差，并进行对比[7]。(2)记录2组患者的临床指标，包括术中出血量、术中透视次数、术后引流量、手术时间，并进行对比[8]。(3)在手术进行1年后，使用36条目健康量表(SF-36)对2组患者的生活质量进行评价，包含认知功能、角色功能、躯体功能、社会功能几个方面。满分为100分，分数越高，代表患者生活质量越好[9]。

5 结果

5.1 2组髋关节功能恢复以及复位效果对比：观察组髋关节功能恢复以及复位效果优于对照组(P<0.05)，见表1。

表1 2组髋关节功能恢复以及复位效果对比(n，%)

5.2 2组临床指标对比：观察组临床指标优于对照组(P<0.05)，见表2。

表2 2组术中出血量、术中透视次数、术后引流量、手术时间对比

5.3 2组生活质量对比：观察组生活质量优于对照组(P<0.05)，见表3。

表3 2组生活质量对比(分，

讨 论

髋臼骨折不仅对患者的身体健康以及生活质量造成了较大威胁，还给家庭的社会带来了经济心理双重压力。在目前的临床应用中，髋臼骨折的主要治疗方式为手术治疗，在上个世纪60年代，第1次使用了手术治疗髋臼骨折，从此得到了越来越广泛的应用[10]。髋臼是关键的负重关节之一，其附近血管神经分布密集，解剖形态复杂且位置比较深，造成判断患者类型和实行复位存在不少障碍。所以，正确判断骨折类型，制定相应手术方案，在髋臼骨折的治疗过程发挥着关键作用。

随着科学技术的进步，数字化设计逐渐出现在人们的视野中，并逐渐应用在了医学手术中。利用这种技术，可以建造解剖结构模型，修饰患者影像资料，改善手术方案设计，从而使方案更具备个体化以及准确的特点[11]。上个世纪末期，出现了3D打印机，从最初应用在教育、军事、交通等方面扩大到医学领域，主要用于规划方案、定制假体、辅助手术等方面。因为髋臼股骨头以及前后柱影像会发生重叠，常规X 线片造成漏诊及误诊的可能性比较大[12]。在数字化设计以及3D打印技术的应用中，使用螺旋 CT 和工作站，进行三维重建，能够显示准确性较高的三维图像，从而提高诊断准确率，制定合理的手术方案。在常规手术中，存在对患者身体伤害大、手术时间长、并发症多等局限性。数字化设计联合3D打印技术，可以为手术提供更加准确客观的参考依据，帮助医生充分了解患者的骨折实际情况，避免了常规影像学不全面地局限性[13]。与此同时，在3D 打印模型上面，医生可以进行模拟操作，对手术流程以及骨折复位步骤进行熟悉，从而优化手术临床指标，提高临床效果。在本文的研究当中，对照组使用常规手术方式治疗，观察组使用数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯方式治疗。对于观察组，使用3D 打印骨折模型对手术复位进行模拟，掌握骨折块复位移动距离、角度、次序、方式等，同时选择适当钢板，折弯重建，掌握好螺钉长度方向，防止螺钉放置入关节。从研究结果可以看出，观察组临床指标优于对照组(P<0.05),进一步证明了使用数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯方式治疗，可以有效降低术中出血量、术中透视次数、术后引流量，缩短手术时间。数字化设计、3D打印技术通过制造模型，医生能够向患者及其家属直观的讲解方案、骨折类型以及可能存在的风险，促进和谐的医患关系。通过数字化设计以及3D打印技术，一方面医生可以全面掌握骨折复位前以及复位后的状况，另一方面可以使用局部复位骨折模型，准确预弯钢板[14]。在临床常规手术中，折弯钢板一般在手术过程中在铝板的帮助下，与骨面进行贴合，折弯出雏形，依据这个折弯模型来进行钢板折弯，这种操作方式不但折弯精确度不高，而且会使用较多的时间。使用数字化设计以及3D打印技术，来进行术前重建钢板预弯，一方面获得了较高的准确度，位置确定唯一，另一方面在术前完成，节约大量手术时间，加强内固定效果[15]。从本文研究结果可以看出，观察组髋关节功能恢复以及复位效果优于对照组(P<0.05)；观察组生活质量优于对照组(P<0.05)。进一步证明了使用数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯方式治疗，可以有效促进患者髋关节功能恢复，对提高患者的生活质量具有重要意义。数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯方式治疗，是一种较为理想的治疗髋臼骨折的方式。和常规手术相比，具有各方面的优势。其可以提升骨科手术治疗效果，减少患者治疗费用，促进医生患者之间的沟通，在一定程度上改变了常规完全依据经验和想象来制定手术方案的方法，加强了医护人员之间的协作程度。与此同时，对医生也提出了更高的要求，医生必须充分掌握相关操作软件，把握局部解剖结构，必须加强对该种方式研究的重视程度，医护人员要多进行培训学习，提高自己的专业知识水平以及能力，并通过临床实践不断丰富经验，促进数字化设计、3D打印技术联合术前重建钢板预弯更加合理，在最大程度上减少术后并发症的同时，获得更有效的临床效果。提高患者及其家属满意度，维护良好的医患关系。数字化设计以及3D打印技术具有广阔的发展前景，同时这种方式也存在一定不足，比如3D 打印技术应用并未广泛、打印成本较高、模型打印时间长等，尚未实现科学统一的技术规范，相关临床报道也不丰富，因此该方法当前还位于初期阶段，在对髋臼骨折患者进行治疗过程中，使用数字化设计以及3D 打印技术还需要通过更多的实践研究来证实完善，在实践中不断创新，使其更好的为患者服务。

综上所述，在对髋臼骨折患者进行治疗的过程中，使用数字化设计、3D打印技术，加以术前重建钢板预弯，效果较好，可以有效恢复患者髋关节功能，减少术中出血量、术中透视次数以及术后引流量，缩短手术时间，提高患者的生活质量，值得在临床上广泛推广与应用。