3D打印个体化反折包埋式髋臼假体治疗成人Crowe IV DDH患者的临床观察

徐亮，马厦，曾祥一

(锦州医科大学附属第三医院骨科，辽宁 锦州 121000)

全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)在晚期发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip，DDH)患者中已成为主要的手术治疗方法[1]。对于Crowe ⅢDDH患者因真臼位置容易确定，髋臼骨包容性能够达到70%，髋臼假体稳定性较高，THA手术能够取得较好临床效果[2]。然而Crowe ⅣDDH患者因假臼形成，真臼小且表浅，髋臼壁较薄，常规THA手术以真臼为旋转中心常因髋臼缺损导致髋臼杯假体覆盖不全，既往采用结构性植骨或颗粒打压植骨增加髋臼杯的宿主骨覆盖，从而获得髋臼假体的初始稳定性[3]。随着3D打印技术的发展，在成人DDH患者中逐渐展开应用，提高了DDH患者行THA手术时的准确性与效率[4]。但是对于髋臼假体覆盖方面仍然是技术的难点与重点，本研究在3D打印下设计个体化反折包埋式髋臼假体，现将其应用于成人Crowe ⅣDDH患者进行THA手术时，具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为锦州医科大学附属第三医院骨科在2018年12月至2020年12月期间，接诊的40例成人单侧IV DDH患者，均符合初次THA手术指征。观察组和对照组按奇偶随机排序。观察组20例采用3D打印技术制作骨盆模型，在模型上模拟全髋关节置换时的髋臼，采用藻酸盐印模材料修复髋臼缺损，将修复好的髋臼假体模型发送产家定制个体化髋臼假体，术中采用THA手术与术前模拟操作一致。对照组20例依据经验行THA手术。观察组男性6例，女性14例，年龄44～69岁，平均年龄56.20岁，左侧12例，右侧8例。对照组男性3例，女性17例，年龄46～68岁，平均年龄57.60岁，左侧9例，右侧11例。患者及家属均在知情同意书上签字，经过我院伦理委员会的允许，伦理号：JYDSY-KSYJ-IEC-2021-010。两组病人的一般数据对比，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性，见表1。

表1 比较两组患者的一般资料

纳入标准：成人Crowe ⅣDDH患者，髋关节疼痛伴功能受限，影响日常生活，能够耐受手术，具备THA手术指征，对治疗取得知情同意。排除标准：(1)年龄小于18周岁，髋关节疼痛不明显，不影响日常生活；(2)合并严重内科疾病，不能耐受手术或THA手术禁忌症。

1.2 方法

对照组行THA手术：腰硬联合麻醉满意后，患者取侧卧位，常规皮肤消毒，铺无菌巾，于后外侧入路弧形切开皮肤，切口长约12 cm，逐层切开深筋膜、阔筋膜，沿臀大肌肌纤维方向纵向分离臀大肌，切开短外旋肌群，止血后显露并T形切开关节囊，显露股骨头及股骨颈，于股骨小转子上1.5 cm垂直截骨，取下股骨头，清理并切除关节囊，寻找真臼，清除周围软组织，找到真臼后髋臼锉逐层打磨，安放测试臼，切除股骨头内松质骨修剪合适后在髋臼缺损处结构性植骨并数枚螺钉予以固定，使髋臼圆滑，髋臼骨性覆盖充分。选用相对应的生物型髋臼假体，前倾15°外展45°打牢，选入两枚松质骨螺钉固定，(观察组髋臼锉使用型号及操作步骤同术前模拟，安放定制好的个体化反折包埋髋臼假体，)，打入对应型号髋臼内衬。然后于股骨颈断面前倾15°开髓，髓腔锉逐级扩髓合适后，安装测试球头。复位不成功患者，沿转子下横行截骨，长度约为2 cm，重新复位测试，位置良好，前倾15°打入生物型股骨假体柄，安装球头，再次测试松紧适宜，屈髋120°，后伸0°无脱位，冲洗术野后，缝合短外旋肌群，切口旁放置一枚引流管，逐层缝合阔筋膜、深筋膜、皮下及皮肤。无菌敷料覆盖包扎，术毕。

观察组行3D建模、模拟手术操作及定制髋臼假体：将患者骨盆三维CT通过3D打印技术制作骨盆3D模型，在模型上采用THA手术重建髋臼，记录髋臼锉型号，采用藻酸盐印模材料修复髋臼缺损，将修复好的髋臼假体模型发送厂家定制个体化髋臼假体(定制的髋臼假体厂家为北京春立正达医疗器械股份有限公司)，见图1、图2。术中髋臼侧手术操作与术前模拟时一致，使用定制好的个体化反折包埋式髋臼假体，余手术步骤同对照组，术前术后DR，见图3。

①：3D打印患者髋关节发育不良骨盆；②：在打印模型上髋臼锉模拟重建髋臼；③：藻酸盐印模材料修复髋臼缺损；④电脑设计髋臼假体。

图2 定制的髋臼假体

图3 观察组术前骨盆DR与术后患侧髋关节DR

1.3 术后处理

术后患肢外展中立位，48 h内拔出引流管，术后24 h抗生素预防感染，术后8 h低分子肝素钠皮下注射预防下肢深静脉血栓。拔出引流管后复查术后患侧髋关节正位片，指导患者患肢功能锻炼，助行器辅助下早期下床行走。

1.4 评价指标

(1)记录定制髋臼假体使用情况；(2)记录髋关节功能评分(Harris)、视觉模拟评分(VAS)、手术时间、术中出血量和术后并发症。

1.5 统计学方法

采用SPSS 22.0软件对数据进行统计学分析。计数资料以构成比或率(%)表示，比较采用卡方检验。计量资料采用均数±标准差表示，同组不同时间点间比较采用配对t检验，同一时间下的组间比较采用独立样本t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

观察组术中使用髋臼假体型号与定制髋臼假体一致。观察组手术时间、术中出血量明显优于对照组，组间比较差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。术后1个月VAS、Harris评分与术前比较明显改善，观察组优于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表3。两组患者均获得术后12个随访，观察组髋臼假体对骨性臼缘有效包裹，稳定性更高，无髋臼假体松动，术后无脱位，无坐骨神经损伤，见表4。转子下截骨患者愈合时间为4～8个月。

表2 对两组病人的手术时间、出血量进行了比较

表3 比较两组病人的Harris分数和VAS分数

表4 比较两组患者的并发症发生率情况

3 讨 论

成人DDH根据Crowe分型分为四型，ⅣDDH患者股骨头脱位率大于100%，是此分型最严重的一型。主要是髋关节高脱位，假臼形成，真臼小而浅，臼壁薄，常导致患者跛行，髋关节疼痛，严重者伴随脊柱退变侧凸畸形[5]。影响日常活动，降低生活质量，对身体和心理造成严重创伤。

THA手术是ⅣDDH患者以及合并晚期骨性关节炎患者的主要治疗方式，其中手术的重点与难点在于髋臼旋转中心的确定以及修复髋臼缺损增加髋臼杯骨性包裹，这两方面导致大部分关节医生望而却步。也会有初学者在临床上误将髋臼假体放置在假性髋臼中，而重建后的臼杯位置则会出现后移和上移的情况。使假体受到更大的剪切力，降低重建关节的稳定性，致假体松动高发[1]1820-1825。何忠等人在2020年对3D打印技术辅助全髋关节置换术治疗Crowe Ⅳ型成人髋关节发育不良研究中认为在真臼位置重建髋关节旋转中心患者的髋臼假体远期松动率为13%，在假臼位置重建髋关节旋转中心时的髋臼假体远期松动率达到42%，证明了以真臼为旋转中心可降低假体松动[6]。随着3D打印技术在医学相关领域的快速发展，术前采用3D打印技术打印骨盆模型，模拟手术操作，术前即可做出准确的诊断操作并制定详细手术方案，术中操作与术前模拟一致，可以使手术科学化、精准化，降低了手术难度，提高了手术精准度和安全性，同时患者对手术的认识也更加直观，增强了患者的依从性和医疗评价[7]。

尽管3D打印技术能够模拟术前操作，降低术中的盲目性和不确定因素。但是髋臼缺损，臼杯覆盖不全问题依然没有得到很好的解决。目前较多术者采用的是结构性植骨、颗粒打压植骨、金属垫块来填充髋臼缺损，也有报道使用S-ROM小臼杯[8-9]。不过上述方法虽然能增加髋臼骨性覆盖，但难以精准匹配髋臼骨缺损形状，术中需要用骨刀等工具对宿主骨进行修形，造成手术时间增加，手术过程中大量出血，从而增加了手术风险[10]。且术后并发症发生率增高，周涛等人在研究3D打印技术在DDH患者中重建髋臼旋转中心的最新进展中指出，结构性植骨术后随访时发现假体松动、骨质吸收、髋关节活动范围减少等并发症[11]。文兴贵等人在对DDH髋臼重建的研究中认为，使用小号髋臼将导致髋关节活动范围减少，增加髋关节承受的压力，减少使用寿命，股骨头逃逸半径缩小，增加术后脱位的风险[12]。

本研究在3D打印技术基础上，术前模拟操作时采用藻酸盐材料修复髋臼缺损，将修复好的髋臼假体由厂家进行设计，制作成个体化反折包埋式髋臼假体并应用于术中。术后取得了良好的临床效果，观察组患者Harris评分明显高于对照组，术后髋关节功能显著改善，与刘晨等采用3D打印多孔钛合金髋臼杯应用于25例髋臼骨缺损患者短期内取得了良好的临床效果研究结果一致[13]。在手术时间、术中出血量方面因3D打印个体化反折包埋式髋臼假体是在术前模拟一体化形成，术中髋臼侧操作与术前模拟一致，髋臼锉打磨髋臼后，安装定制反折包埋假体，假体完美贴合髋臼，并对臼缘进行有效包裹。减少术中对髋臼缘的处理，省去了术中对髋臼骨缺损形态进行修形、修剪股骨头骨质和组配垫块的时间，简化手术过程，与对照组相比手术时间明显缩短，与此同时术中出血量亦减少[14-15]。在髋臼假体稳定性及并发症发生率方面由于3D打印个体化反折包埋髋臼假体对髋臼骨性臼缘进行有效包裹，同时假体的金属小梁孔隙率和自身骨小梁孔隙率更加接近，通过螺钉固定后，骨长入的效果更佳，髋臼假体的初始稳定性更确切[16-17]。从而降低假体脱位、松动、脱落等并发症的发生率，改善髋关节预后及延长假体移植物的使用年限，解决了髋臼缺损导致髋臼杯覆盖不全的问题，增加髋臼假体的稳定性。与贺垠皓等人在3D打印多孔钽金属治疗发育性髋关节发育不良中研究结果一致[18]。

综上所述，3D打印技术下个体化反折包埋式髋臼假体在成人CroweⅣDDH患者进行THA手术时修复髋臼缺损优势明显，增加髋臼假体稳定性，减少手术时间、术中出血及术后并发症，明显改善髋关节功能，提高了手术效率和准确性，值得临床应用与推广。

本研究存在不足之处：(1)样本例数相对较少，随访时间短，缺乏长期随访验证假体的绝对稳定性；(2)虽然3D打印技术在医学相关领域普遍使用，但是制作成本较高，依然不能普及；(3)因制作周期长，部分患者着急手术不接受等待制作假体时间。