3D打印技术联合桥接组合式内固定系统治疗复杂髋臼骨折的临床疗效

秦 航,李顺华,王从涛,郭永明,罗智成,罗 鸿

北京积水潭医院贵州医院骨外科,贵阳 550000

髋臼骨折可由骨盆骨折时耻骨、坐骨或髂骨骨折而波及髋臼,也可由髋关节中心性脱位所致[1]。复杂髋臼骨折属于髋臼骨折的一种,随着社会的快速发展,复杂髋臼骨折的发病率不断增加,虽然复杂髋臼骨折的发病率在全身骨折类型中并不常见,但是髋臼位置特殊以及解剖关系复杂,内侧有盆腔器官,后方有坐骨神经经过,导致复杂髋臼骨折的治疗难度较大[2]。传统的治疗方法以切开复位内固定为主,但因术前缺乏模型,术中需要反复复位,导致手术时间长、术后创伤大、恢复进程缓慢[3]。3D打印技术近年来已经在外科领域显露出独特的优势,例如在治疗陈旧性髋臼后壁骨折中,按1∶1比例打印骨盆3D模型可以更直观地了解髋臼后壁骨折情况,实现术前的模拟复位练习[4]。本研究回顾性分析2020年3月—2022年1月笔者医院收治复杂髋臼骨折患者97例,探讨桥接组合式内固定系统联合3D打印技术在复杂髋臼骨折中的临床效果。

临床资料

1 一般资料

纳入标准:(1)年龄>18岁;(2)复杂髋臼骨折诊断标准参照《实用骨科学》[5],经CT、MRI等影像学证实,复杂髋臼包括:前柱与后半横骨折、T形骨折、后柱与后壁骨折等;(3)均为新鲜骨折,受伤时间在2周内;(4)符合手术指征,手术操作由同一组医师完成;(5)精神状态正常,可正确表达意识。排除标准:(1)既往有骨折手术或重大手术史;(2)盆腔大血管神经发生损伤;(3)髋臼后壁大面积缺失;(4)合并心肺疾病、生命体征不稳定;(5)合并精神疾病。

本组收治复杂髋臼骨折患者97例,男性51例,女性46例;年龄28～69岁,平均42.2岁。根据手术方式不同将患者分为传统组(45例,重建钢板手术)和3D组(52例,3D打印技术联合桥接组合式接骨板内固定系统治疗)。传统组男性24例,女性21例;年龄28～67岁,平均42.6岁;高处坠落伤13例,道路交通伤23例,挤压伤9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半横形骨折11例,双柱骨折13例,T形骨折21例;受伤至手术时间2～14d,平均8.5 d;合并颅脑损伤9例,胸腹脏器损伤10例,失血性休克3例,出现坐骨神经损伤症状3例,下肢深静脉血栓形成4例。3D组男性27例,女性25例;年龄30～69岁,平均41.8岁;高处坠落伤15例,道路交通伤28例,挤压伤9例;骨折按Letournel-Judet分型:前柱+后半横形骨折11例,双柱骨折15例,T形骨折26例;受伤至手术时间3～13d,平均8.2d;合并颅脑损伤11例,胸腹脏器损伤13例,下肢深静脉血栓形成5例,失血性休克4例,出现坐骨神经损伤症状者5例。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经北京积水潭医院贵州医院医学伦理委员会审批(202001057)。

2 方法

传统组:入院后给予补液、维持电解质平衡、抗休克处理,根据骨折分型选择合适的手术入路方案。患者取半侧卧位,全身麻醉后,实施重建钢板手术。显露骨折后,检查并清理骨折端,使用髋臼复位钳尽可能将骨折尤其是负重区的关节面解剖复位。复位后选择合适的重建钢板固定,重建钢板必须足够坚强以利于患者术后早期活动。术中使用C型臂X线机观察骨折复位及内固定情况。术毕给予常规抗感染和抗凝治疗。

3D组:入院后给予补液、维持电解质平衡、抗休克处理,桥接组合式接骨板内固定系统包含锁定螺钉、固定棒、连接块3个部分。术前CT扫描骨折部位,仔细分析骨折块形态及移位情况,根据Letournel-Judet分型,确定好手术入路方式,运用阈值分割和区域增长功能快速分离骨折块。通过对单个骨折块进行移动、旋转等操作完成髋臼骨折的虚拟复位,将所有复位骨折块合并成一个复位模型,并可见骨折块间骨折线。使用3D打印机采用熔融沉积成型法技术,打印出同比例的三维模型。术前医师在三维模型上进行模拟训练,掌握骨折块的结构、复位顺序,提前塑型,制定好具体的手术入路方案,确定固定数量等。术中采取髂腹股沟入路,切开皮肤、皮下,分层切开腹股沟韧带。在髂前上棘和耻骨结节之间的中部辨认出髂耻梳筋膜,将外侧的腰大肌和股神经与内侧的髂外动静脉分隔,游离此筋膜到骨盆入口缘,将其切断,进入到四边体表面和真骨盆腔。术中沿骨盆入口缘、四边体表面以及耻骨上支进行剥离,充分显露前柱骨折。必要时加做后方入路,将臀大肌向后内侧牵开,分离、牵开短外旋肌,显露整个后壁和后柱。术毕常规放置引流管,给予抗凝和常规抗感染治疗。

3 观察指标

(1)手术相关指标:记录两组患者住院时间、术中出血量、术中透视次数、手术时间、术后引流量。(2)髋关节功能:术前、术后6个月采用Harris髋关节功能评分[6]评估患者髋关节功能状况,包括功能(0～47分)、活动度(0～5分)、畸形(0～4分)、疼痛(0～44分)4个项目,总分100分,评分越高功能越好。(3)复位情况:术后第3天患者均接受骨盆正位、闭孔斜位、髂骨斜位X线片检查,其中解剖复位:骨折移位<1mm;复位满意:骨折移位2～3mm;复位不满意:骨折移位>3mm。总复位满意率=解剖复位率+复位满意率。(4)并发症:记录两组患者术后并发症发生情况,包括伤口脂肪液化、股神经牵拉、异位骨化、创伤性关节炎等。

4 统计学分析

结 果

与传统组比较,3D组术中透视次数、术后引流量、术中出血量较少,住院时间、手术时间短(P<0.001)。见表1。两组患者Harris髋关节功能评分各项目:功能、活动度、畸形、疼痛及总分,术前组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者术后6个月活动度、疼痛、畸形、功能、总分均升高,且3D组高于传统组(P<0.001)。见表2。两组患者总复位满意率组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。两组患者并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。典型病例见图1、2。

图1 患者男性,57岁,高处坠落伤致右侧髋臼Tile C型骨折。a.术前骨盆正位X线片;b、c.术前CT断层扫描;d、e.术前CT三维重建模型;f、g.术前骨折1∶1 3D打印模型;h、i.术前在骨折1∶1 3D模型上行手术设计及桥接内固定系统成型;j、k.术后骨盆正、侧位X线片

图2 患者男性,38岁,高处坠落伤致右侧髋臼Tile C型骨折。a.术前骨盆正位X线片;b、c.术前CT断层扫描;d、e.术前CT三维重建模型;f、g.术前骨折1∶1 3D打印模型,并在骨折1∶1 3D模型上行手术设计及桥接内固定系统成型;h、i.术后骨盆正位、右侧髂骨斜位X线片;j.部分骨盆髋臼骨折病例1∶1 3D打印模型

表1 两组患者手术相关指标比较

表2 两组患者Harris 髋关节功能评分比较分)

表3 两组患者复位情况比较 [n(%)]

表4 两组患者并发症发生率比较 [n(%)]

讨 论

髋臼是髋关节的重要组成部分,是人体内最大的活动和承重关节,且髋臼周围肌肉发达,布满复杂的血管和神经。髋臼骨折多由髋关节中心性脱位或髂骨、耻骨、坐骨骨折导致,属于高能量损伤[7]。而髋臼骨折按照Judet-Letournel分型又分为复杂髋臼骨折和简单髋臼骨折,简单髋臼包括:前壁骨折、横行骨折、后壁骨折等;复杂髋臼则包括:前柱与后半横骨折、T形骨折、后柱与后壁骨折等[8]。其中复杂髋臼骨折的手术治疗仍然充满挑战,因复杂髋臼骨折具有以下特点:(1)解剖结构紊乱,其周围有众多软组织如血管、肌肉、神经、韧带等;(2)易破坏关节血运,股骨头的血运容易受到影响,最终导致股骨头坏死;(3)复位难度大,此类患者骨折碎片比较多、移位比较大,又因为髋臼位置比较深,手术可操作空间比较小;(4)手术创伤大、并发症多,术中单一缺口难以满足治疗需要,而缺口广泛显露又易增加感染风险,不利于术后恢复[9-10]。所以,复杂髋臼骨折的治疗必须以最小的创伤达到最佳效果,手术要求较高。因此,术前精确的诊断、详尽的手术方案设计、熟练的手术操作技巧,均是复杂型髋臼骨折治疗成功的必要条件。

传统手术方法治疗复杂髋臼骨折,为了完全显露骨折断端,需对人体软组织进行广泛剥离,进而在术中根据骨折形态塑形接钢板,明显增加了手术创伤、延长了手术时间,导致术后效果一般[11]。桥接组合式内固定系统具有以下优点:(1)灵活性及适应性较高,可根据骨折类型调换棒、钉等数量;(2)有利于骨折术后愈合,即无需或较少剥离骨膜即可完成特殊部位固定[12]。在3D打印技术的指导下,能对各部位的解剖结构关系进行了解,准确和全面地显示骨折立体形态,有助于手术的顺利实施[13]。本研究结果显示,桥接组合式内固定系统联合3D打印技术治疗复杂髋臼骨折,可缩短住院时间和手术时间,减少术后引流量、术中透视次数、术中出血量。传统手术方法根据髋臼骨折的不同部位通过弯曲塑形以适应髋臼骨折的特殊形态,使各个骨碎块能良好地复位到接近正常的解剖位置加以内固定。但在手术操作时因局限于二维图像,骨折部位的立体结构并不能直观显示出来,为了尽可能地暴露术区而导致创伤较大、术中出血量多,手术时间延长[14]。3D打印技术联合桥接组合式内固定系统治疗优势:(1)3D打印骨折模型技术核心是制作同比例模型,在术者面前精准的展示髋臼骨折情况,弥补了传统影像学检查方法的缺陷;(2)术者通过骨折实物模型进行术前操作模拟,设计及规划、钢板及螺钉的选用,术中根据术前实践方案进行操作,可使手术步骤简化、手术时间缩短,从而减少术中继发性损伤[15-16]。而本研究结果显示,两组手术方式下的总体复位满意率比较差异无统计学意义,笔者分析原因可能是因为笔者医院收治的复杂髋臼骨折均由经验丰富的主任医师完成,且医学影像技术的应用,可帮助术者理解骨折形态及特点,加上术中复位技术均为间接复位,使用相同的骨折复位技术及器械,故而可能导致总体复位满意率无明显差异[17]。同时本次研究也发现,桥接组合式内固定系统联合3D打印技术治疗复杂髋臼骨折,可促进髋关节功能恢复。这可能与此类手术方式可减轻手术创伤,有利于患者术后早期进行康复训练,进而获得较好的髋关节功能改善效果有关[18]。本研究中两组患者并发症发生率比较差异无统计学意义,但有减少的趋势,分析其原因可能与纳入病例数少有关,具体的结论还需进一步扩大样本量验证。此外,有关桥接组合式内固定系统联合3D打印技术的适应证尚不明确,仍需进一步分析。

综上所述,复杂髋臼骨折采用桥接组合式内固定系统联合3D打印技术治疗,可缩短手术时间,减少术中出血量,提高髋关节功能恢复效果。

作者贡献声明：秦航:资料收集,论文撰写、修改及审校;李顺华、王从涛:资料收集、文献检索;郭永明、罗智成:资料整理、统计学分析;罗鸿:论文修改及审校、研究指导