3D打印技术辅助Salter骨盆截骨术治疗儿童发育性髋关节脱位疗效及对髋关节形态和功能恢复的影响

王 宁,安菲斐,韩 蕾,严亚波

(空军军医大学西京医院骨科,陕西 西安 710032)

发育性髋关节脱位(Developmental dislocation of the hip,DDH)属于儿童常见畸形,其发病机制较为复杂,可导致患儿出现跛行、髋部疼痛等,若不进行及时治疗,引起退行性关节病,严重影响患儿发育健康[1-2]。目前临床上一般采用截骨术进行矫正,根据患儿髋关节脱位程度以及患儿年龄,可采取Salter、Bernese等多种术式,其中Salter骨盆截骨术可以将远端截骨通过向下、向外等不同方向旋转来重新建立髋臼顶部[3-4]。截骨术中髋臼的矫正效果对手术疗效至关重要,若外侧股骨覆盖不足,会引起早期不稳,覆盖过多将进一步限制髋关节活动[5-6]。随着医疗技术进步,计算机辅助在截骨术中不断开展,利用3D虚拟技术可以模仿手术过程,通过打印导板有利于医师精准地完成手术操作[7-8]。为进一步探究3D打印技术辅助Salter骨盆截骨术的精确性,本研究回顾性分析Salter骨盆截骨术治疗DDH患儿的临床资料,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2020年7月至2022年7月我院就诊且接受3D打印技术辅助Salter骨盆截骨术治疗的DDH患儿46例纳入观察组,同期接受常规Salter骨盆截骨术治疗的DDH患儿50例纳入对照组。病例纳入标准:①所有患儿均确诊为DDH[9];②均行Salter骨盆截骨术,进行股骨近端矫正;③均为单侧患病;④临床资料完整。排除标准:①年龄超过12岁;②有髋关节手术史者;③患有系统性疾病影响手术治疗效果者。两组患儿一般资料比较差异无统计学意义(均P>0.05),具有可比性,见表1。

表1 两组患儿一般资料比较

1.2 手术方法 对照组采用常规Salter骨盆截骨术进行治疗:术前常规检查,患儿全身麻醉后,于髋关节前侧入路,沿髂嵴外侧,向远端股骨延伸。分离深层肌肉组织,切断股直肌近端、髂腰肌腱,切开关节囊。术中保留截骨处大切骨骨膜,将髋臼向不同方向旋转移动进行矫正;依据术前评估数据利用克氏针增加外侧股骨覆盖。手术完成后缝合关节囊,石膏固定股骨中段。观察组使用3D打印技术辅助Salter骨盆截骨术进行治疗:术前进行常规生命体征检查,使用髋关节CT扫描仪获取患儿髋部CT数据,将数据导入分析系统,使用表面遮盖法进行骨盆、股骨三维建立,利用三维图像测量患儿双侧髋臼旋转角(ATA)、髋臼指数(AI)等数据。在患侧选定截骨线,通过旋转、移动等指令,以患儿健侧ATA、AI等数据作为参考标准,进行矫形截骨。矫形完成后生成截骨固定导板,再通过3D导板打印生成实物模型,医师利用模型模拟手术过程。麻醉后,手术分离肌肉、骨膜等组织,操作与对照组相同,利用安置于髂嵴上的截骨导板进行截骨,然后将固定导板安放于截骨面合适位置,利用克氏针进行固定,将股骨复位至正常状态。手术完成后对伤口进行缝合、石膏固定等。

1.3 观察指标 ①记录两组患儿手术时长、术中出血量、术中透射次数、住院费用。②临床疗效:利用Mckay临床评定标准[10]于治疗4个月后,对患儿临床疗效进行评估。优:患儿无症状,关节活动度正常;良:髋关节稳定,无痛感,全关节活动度超过160°;可:轻微疼痛,跛行,全关节活动度在60°～160°;差:活动严重受限,全关节活动度低于60°;总有效率=(优+良+可)例数/总例数×100%。③髋关节功能:于治疗前、治疗4个月后使用日本骨科协会髋功能评分(JOA)[11]标准对两组患儿髋功能进行评估。JOA包括4个维度,主要对患儿髋关节疼痛、活动能力、行走、生活能力进行评估,满分80分,得分越高表示患儿髋功能功能越好。④影像学指标:于治疗前、治疗4个月后利用CT扫描仪检测两组AI、中心边缘角(CEA)、头臼指数(AHI)。

2 结 果

2.1 两组手术相关指标比较 观察组患儿手术时长显著短于对照组,术中出血量、术中透射次数显著低于对照组(均P<0.05),两组住院费用比较无统计学差异(P>0.05),见表2。

表2 两组手术相关指标比较

2.2 两组临床疗效比较 治疗4个月后,观察组总有效率显著高于对照组(P<0.05),见表3。

表3 两组临床疗效比较[例(%)]

2.3 两组髋关节功能比较 治疗4个月后,两组JOA各项评分均显著升高,且观察组高于对照组(均P<0.05),见表4。

2.4 两组影像学指标比较 治疗4个月后,两组AI均显著降低,且观察组低于对照组(P<0.05),两组CEA、AHI均显著升高,且观察组高于对照组(均P<0.05),见表5。

表5 两组影像学指标比较

3 讨 论

DDH其病理特征可分为髋关节脱位、髋臼发育不良,治疗时主要根据患儿年龄及其髋关节脱位程度选择合适治疗方案,针对年龄较低,脱位程度较轻患儿可采用闭合复位,若患儿闭合复位疗效不佳或者由于年龄较大错失闭合复位机会,需及时通过手术进行矫正[12-13]。目前关于DDH的手术治疗方案种类较多,如股骨近端截骨,骨盆截骨术包括Salter截骨术、Bernese截骨术、Pemberton髋臼成形术等[14-15]。手术的作用是通过旋转移动截骨从而将头臼同心圆复位,促进股骨和髓臼的发育,使得患儿髋关节尽快恢复正常功能。

本研究观察组采用3D打印技术辅助下Salter骨盆截骨术进行治疗,结果发现其手术时长显著短于对照组,术中出血量、术中透射次数显著低于对照组,治疗有效率显著高于对照组。分析原因:Salter骨盆截骨术涉及股骨复杂立体结构并进行多中心旋转,因此术前对矫正过程的设计以及术中操作的准确性是决定患儿康复的关键因素。常规的Salter截骨术中医师难以精确掌握截骨的骨块大小,而利用X透视方法仅可以评估AI数值,对于骨块立体结构和旋转角度难以把握,在实际操作中若骨块旋转过小导致覆盖率不足,增加再脱位概率,若旋转过大又影响髋关节后期发育[16-17]。3D打印技术在骨科的广泛应用提高了骨科矫形的安全性和有效性,该技术通过“镜像”原理将患儿健侧髋关节对称到患侧,调节患侧截骨块与之重合[18-19];再利用三维重建方法,构建多平面信息,充分展示骨盆、髋臼的前倾以及覆盖情况,使操作者在术野较差情况下也能进行手术规划,从而确定截骨的位置和大小[20],有效提高手术治疗效果。

本研究结果还发现观察组治疗后JOA各项评分、CEA、AHI均显著高于对照组,AI显著低于对照组,表明3D打印技术辅助下Salter骨盆截骨术可有效改善DDH患儿的髋关节功能。骨盆多为不规则骨块,下呈半圆形,患侧髋关节在髋臼的大小、容积、生长方向上均存在异常,还常伴有股骨近端不同程度畸形。因此仅凭术前二维影像学数据,术中根据医师临床经验和主观判断进行截骨,难以达到理想效果,易增加疼痛、髋关节活动受限等不良症状发生。3D打印技术具有快速成型的特点,根据患儿CT数据在计算机辅助下进行材料精准堆积,是一种新的数字化技术[21-22]。利用3D扫描技术可以建立骨盆精确模型,将其作为一个整体进行测量相关数据,评估截骨处骨盆整体与髋臼局部的结合性,为患儿制定个性化手术方案,术者能精准确定截骨骨块旋转方向和填充骨三角的最佳角度[23-24],使手术效果更加客观,有利于患儿髋关节功能尽快恢复。

综上所述,3D打印技术辅助Salter骨盆截骨术治疗DDH患儿,能有效缩短手术时长,减轻患儿辐射暴露,有效改善患儿髋关节脱位症状,是一种适合临床推广治疗的方法。另外本研究样本量较少,未来还需扩大样本以对本研究结论进行进一步论证。