3D打印大转子顶部定位器辅助PFNA精准置入在粗隆间骨折治疗中的应用

钟俊敏，白龙，于志勇，陈西政，林龙波，刘大洲

深圳市宝安区福永人民医院骨一科，广东 深圳518103

粗隆间骨折是髋部骨折主要类型之一，占所有髋部骨折类型的10.0%~30.0%[1]。自我国迈入老龄化社会以来，粗隆间骨折发生率明显升高，而且高龄患者多伴有高血压、糖尿病等多种慢性疾病，髋部肌肉、肌力下降明显，同时保守治疗者需要长期卧床，并发症多，康复困难[2]。股骨近端防旋髓内钉(PFNA)是治疗粗隆间骨折的可靠方法，有利于患者术后的恢复及早期下床活动[3-4]。但PFNA内固定术对医师技术要求高，其实施时需要骨折可以精准闭合复位及有效的髓内钉固定。近年来，3D打印技术逐渐应用于临床，该技术可高度还原患者的患端骨结构，帮助手术医师制定可视化的手术方案，进而提高手术效果[5]。因此，本研究探讨了3D打印大转子顶部定位器辅助PFNA精准置入在粗隆间骨折治疗中的应用效果，现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2019年1月至2021年1月深圳市宝安区福永人民医院骨一科收治的70例粗隆间骨折患者的临床资料。纳入标准：①骨折类型符合文献指南的判定标准[6]；②接受PFNA内固定术；③骨折到院的手术时间未超过1周；④无恶性肿瘤、精神分裂症者。排除标准：①伴心、肝、肾等多脏器疾病；②伴其他类型骨折；③正在参与其他研究者；④开放性骨折、病理性骨折等骨折类型；⑤受伤前存在瘫痪或肢体功能障碍。根据患者术前是否使用3D打印技术分为3D组35例和非3D组35例。3D组中男性21例，女性14例；年龄45~82岁，平均(62.85±3.85)岁；左侧18例，右侧17例；致伤原因中，意外摔倒18例，交通意外伤11例，高处坠落6例；骨折分型：EvansⅠ型6例，Ⅱ型18例，Ⅲ型11例。非3D组中男性20例，女性15例；年龄45~82岁，平均(63.02±3.91)岁；左侧19例，右侧16例；致伤原因中，意外摔倒20例，交通意外伤10例，高处坠落5例；骨折分型：EvansⅠ型5例，Ⅱ型20例，Ⅲ型10例。两组患者的基线资料比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会审核通过后实施。

1.2 治疗方法

1.2.1 3D组 该组患者术前进行64层螺旋CT检查，扫描骨盆与股骨解剖结构，经配套医学软件获取患侧骨折的三维模型，测定骨折块复位、髓内钉置入等相关数据。使用HY-500熔融沉积、聚乳酸材料逐层加工得到1：1手术模型。在直视下对手术过程进行模拟，复位骨折块，测定螺旋刀片的长度、髓内钉长度与直径、置入深度，获得良好的尖顶距。具体手术方法：麻醉后，在C型臂X线机下对骨折进行闭合复位，于大粗隆顶点做一条长度4~5 cm的纵向切口，分离组织，经术前3D打印模拟，确定进针点，置入导针。根据导针方位，以及在C型臂X线机透视下，于近端置入合适直径、长度的髓内钉，并将防旋刀片缓慢插入，根据3D模拟调整置钉的角度、插入深度，于骨折远端置入螺钉，拧紧主钉尾帽。手术结束后，逐层关闭切口。

1.2.2 非3D组 该组患者单独采用PFNA内固定术，手术方法同3D组，术中用手指探查及确定导针置入位置，在C型臂X线机下置入导针。两组患者切口关闭后，预防性应用抗生素，指导其肢体康复锻炼。

1.3 观察指标(1)比较3D组患者术前计划与手术实际参数。(2)比较两组患者的手术参数，详细记录患者手术及恢复的全过程所需时间。(3)比较两组患者髋关节功能优良率。髋关节功能：于术前、术后1周均采用Harris量表评价[6]，量表标准分设为100分，优：分值在90分以上；良：分值在80~89分；可：分值在70~79分；差：分值不足70分。(4)比较两组患者术后并发症发生情况。

1.4 统计学方法 应用SPSS19.0软件进行-数据分析，计量资料符合正态分布，以均数±标准差(±s)表示，组间均数比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验，均以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3 D组患者术前计划与手术实际参数比较 两组患者均顺利完成手术，左侧股骨粗隆间骨折，术前使用3D打印技术，予PFNA钉内固定术治疗，术后摄片示骨折复位良好。典型病例见图1。3D组术前主钉直径、主钉长度、螺旋刀片长度、尖顶距与实际手术比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表1。

图1 男性患者，55岁，左侧股骨粗隆间骨折

表1 3D组患者术前计划与手术实际参数比较(±s，mm，n=35)

表1 3D组患者术前计划与手术实际参数比较(±s，mm，n=35)

时间 主钉直径 主钉长度 螺旋刀片长度 尖顶距术前9.42±0.85175.87±12.6485.78±5.4625.91±0.74术后9.50±0.82176.12±13.1486.08±5.5126.05±0.78 t值0.4010.0810.2290.770 P值0.6900.9360.8200.444

2.2 两组患者的手术参数比较3D组患者的牵引复位时间、透视次数、手术时间、术中出血量明显短(少)于非3D，差异均有统计学意义(P＜0.05)；但两组患者的住院时间比较差异无统计学意义(P＞0.05)，见表2。

表2 两组患者手术全过程各参数比较(±s)

表2 两组患者手术全过程各参数比较(±s)

组别 例数 牵引复位时间(min)透视次数(次)手术时间(min)术中出血量(mL)住院时间(d)3D组355.82±1.466.48±1.8756.52±5.6998.89±5.4613.87±4.87非3D组358.65±1.5110.35±2.6863.17±6.72135.52±7.1714.10±5.13 t值7.9717.0064.46824.0460.192 P值0.0010.0010.0010.0010.848

2.3 两组患者髋关节功能优良率比较3D组患者术后1周关节功能优良率为82.86%，与非3D组的74.29%比较差异无统计学意义(χ2=0.339，P=0.560＞0.05)，见表3。

表3 两组髋关节功能优良率比较(例)

2.4 两组患者术后并发症比较 两组患者均无假体松动、内固定失败，3D组有1例切口黏连，占2.86%；非3D组有1例切口感染，1例下肢静脉血栓形成，占5.71%；差异均无统计学意义(χ2=0.348，P=0.555)。

3 讨论

粗隆间骨折主要是指发生在股骨颈基底至小转子水平上缘部位的骨折，常表现为患肢肿胀、疼痛、短缩，肢体畸形以及功能丧失等症状[7]。因此对此类型骨折患者的治疗，需要尽快恢复肢体能力，使其参与日常生活，防范并发症的发生。既往是采用保守疗法如牵引、推拿等，以此促进骨折愈合，改善肢体功能。但保守治疗患者需要长期卧床，下肢深静脉血栓、泌尿系感染、褥疮等并发症发生率较高，使其临床应用受限[8]。因此，手术成为治疗粗隆间骨折的主要探究方向。目前PFNA作为主要术式，其骨折固定的稳定性、骨折类型、复位质量、固定材料等均影响着术后恢复效果。通过对患者采用PFNA内固定术治疗，于股骨颈段置入螺旋刀片，远端锁钉固定，固定牢靠；而且该固定术操作简单、创伤小，术中螺旋刀片可保留基本骨质，增加与骨质的接触面积，提高固定效果[9-10]。吴智涛等[11]报道PFNA术治疗优良率为95.0%，较锁钉钢板的90.0%比较差异无统计学意义，但并发症发生率仅为5.0%，明显低于锁钉钢板的22.50%。张轩轩等[12]系统性评价指出PFNA治疗粗隆间骨折有一定优势，较髋关节置换术相比，可减少手术创伤。因此PFNA术可作为治疗粗隆间骨折的理想术式，但手术仍存在诸多不足，比如头颈钉置不合理、远期股骨头切除不佳。因此术中需要精准置入主钉，准确复位，提高髓内钉固定效果。自3D打印技术用于骨科领域，术前在获得患者知情同意后，通过CT诊断了解骨折结构，按照1∶1实物模型打印骨折解剖结构，是手术设计及手术操作过程实施的仿真模具，能够优化手术流程，规范手术操作技巧，熟悉骨折类型及程度[13]；同时术前通过实物模具，可使临床医师在直视下模拟手术过程，复位骨折块，测定螺旋刀片的长度、髓内钉长度与直径、置入深度，获得良好的尖顶距，为手术实施提供合理的参数依据[14-15]。

本研究中，3D组术前主钉、螺旋刀片、尖顶距计划参数与实际手术过程的参数比较差异无统计学意义(P＞0.05)。结果证实术前经3D实物模拟手术过程及确定手术参数，能够获得较为准确的主钉长度与直径、螺旋刀片长度等参数。而采用3D打印技术后，患者牵引复位时间、透视次数少于非3D组，并能减少患者的手术时间、术中出血量。其原因是采用3D打印技术辅助PFNA手术治疗，通过1:1实物模型，使临床医师直视骨折部位，了解骨折的位置、移位程度，使手术医师能更加直观的选择、确定进针点，减少手指检查次数，减少反复的透视次数，为内固定术的实施提供参考指导，有助于手术快速、准确完成，以此减少手术创伤性[16]。本研究中，两组患者住院时间、术后1周功能优良率(82.86%vs 74.29%)、并发症比率(2.86%vs 5.71%)比较差异无统计学意义(P＞0.05)。结果证实采用3D打印技术并不会影响患者的手术效果，再次证实该技术的可行性。

本研究还发现，采用3D打印技术辅助手术治疗时，通过制定实物模拟，使临床医师能直观、了解到骨折三维结构、骨折位置以及移位程度，对骨折进行分型，指导骨折闭合复位、进针位置以及髓内钉的长度、直径等，以此使骨折能尽快完成复位[17]；术中明确主钉需要透过的骨折块，规划手术过程，以此能缩短手术时间，加快患者康复速度[18]。但采用该技术辅助手术操作时，无法对远端经皮导航实现精准定位，无法对模型周围组织进行展示，难以精准测定骨折力学结构。同时该技术需要一定的数据采集、处理，外科医师需要学习数字化软件知识，需要延长自我技术知识的学习曲线，以此提高数据采集及处理的合理性。

综上所述，3D打印大转子顶部定位器辅助股骨近端防旋髓内钉精准置入，可实现粗隆间骨折患者的精准治疗，减少手术创伤，临床价值高。但本次研究可纳入的样本量少，远期效果未进行评估，需扩大临床研究样本量，对其远期效果评估，以此肯定该技术的应用效果。