陳 龍，汪國棟，劉曦明，蔡賢華，鐘炎軍

隨著交通業(yè)、建筑業(yè)等迅猛發(fā)展，高能量暴力損傷所致的骨盆骨折發(fā)生率逐年提高。若不及時治療，會出現較高的致死、致殘率。傳統的切開復位內固定術是治療骨盆前環(huán)骨折的“金標準”，可直視下解剖復位，臨床療效較滿意。然而該手術方式存在周圍軟組織的相對損傷以及術中出血量大等缺點[1]。在骨科臨床工作中，個體化、精準化是骨科的一個重要方向，既往術前只能通過X線平片、CT掃描、MRI成像等影像學資料進行手術分析及預計手術方式。但這些影像學資料在拍攝時的一些不可控因素及在反映病變位置、嚴重程度和解剖學畸形方面缺乏精準性和直觀性[2]。若僅靠手術醫(yī)生的經驗及術中所見的具體情況，對病變部位判斷的偏差可能直接影響手術的安全性和手術效果。因此，術前精準的手術部位定位及嚴密的手術方案設計是設計個體化的必要途徑。2014年筆者科室建立數字骨科實驗室，結合3D打印技術，優(yōu)化術前設計，擴大了采用單一手術入路的適應證，在有效復位與固定的同時，進一步減少了手術創(chuàng)傷及并發(fā)癥的發(fā)生。本文回顧性分析2014年1月—2017年2月筆者科室采用3D打印技術輔助手術治療骨盆前環(huán)骨折且獲得門診隨訪的42例患者資料，探討3D打印技術在骨盆前環(huán)骨折手術治療中的應用價值。

臨床資料

1 一般資料

本研究共納入42例患者，男性23例，女性19例；年齡21～68歲，平均年齡為44.2歲。致傷原因：交通傷21例，高處墜落傷15例，其他傷6例。合并傷：急性顱腦損傷5例，泌尿系統損傷3例，胸部損傷7例，上肢骨折4例，髂骨骨折3例，下肢骨折7例，腰骶干損傷6例。根據骨盆前環(huán)手術方式不同分為2組：3D打印技術輔助下微創(chuàng)內固定治療骨盆前環(huán)骨折(A組)27例，男性15例，女性12例；傳統切開復位內固定治療骨盆前環(huán)骨折(B組)15例，男性8例，女性7例。根據Tile分型標準均符合TileB、C型，其中A組：B2型12例，B3型8例，C型7例；B組：B2型8例，B3型3例，C型4例。后環(huán)損傷中，所有患者均屬于骶骨DenisⅠ、Ⅱ型骨折，且為側方壓縮型骨折。兩組患者的性別、年齡、致傷原因、骨折分型、受傷至手術時間等比較差異均無統計學意義(P>0.05)，具有可比性，見表1。本研究已獲得醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均同意并簽署知情同意書。

表1 A組與B組術前一般資料比較(例，

2 納入標準和排除標準

納入標準：屬于Tile B、C型骨盆骨折且前環(huán)需手術者。排除標準：(1)開放性骨盆骨折；(2)前后環(huán)進針點區(qū)域骨折者；(3)合并恥骨聯合分離者；(4)合并嚴重心血管疾病、肝腎功能不全、凝血功能不全等基礎疾病者，或合并有血管損傷、神經癥狀者；(5)無法在2周內行手術治療者；(6)重度骨質疏松患者；(7)失訪或隨訪時間<6個月者。

3 手術治療

3.1術前處理及檢查 5例急性顱腦損傷患者在急診科、神經外科住院或經會診系統治療至生命體征平穩(wěn)。7例胸部損傷均未行手術治療；3例尿道損傷患者請泌尿外科專科會診治療?；颊呱w征平穩(wěn)后積極完善相關術前檢查，明確診斷及損傷情況。對于半骨盆環(huán)旋后畸形的患者，入院即接受患側股骨髁上牽引(合并同側股骨骨折改行脛骨結節(jié)牽引)，牽引持續(xù)至手術當天，牽引重量為6～8kg。手術開始前0.5～2h 給予抗生素，預防感染。

3.2骨盆虛擬模型構建及快速成型打印 采集3D打印組患者骨盆骨折薄層(1.0mm)CT掃描數據，以醫(yī)學數字成像(digital imaging communication in medicine，DICOM) 格式導入Mimics14.0軟件( Materialise公司、比利時) 中進行3D重建，獲得骨折的3D模型，觀察骨折損傷情況，將虛擬骨塊行團塊劃分，在計算機上模擬手術復位，了解骨折塊復位方式、移動距離、旋轉角度等，尤其是術中復位的要點及難點。將DICOM格式掃描數據轉化為STL格式文件，導入MakerBot Replicator 2 3D打印機(MakerBot 公司、美國) 中，調整打印方位并打印出1∶1比例的實物骨折模型。

3.3個性化手術 設計去除3D模型骨塊間支撐，分離骨塊，直觀立體的了解骨折內部情況，模擬手術復位，擬定手術入路及內固定方式。其中，A組患者中10例擬定經髂腹股溝入路有限切開重建板內固定術，17例利用3D導板逆行前柱螺釘進行固定；A組所有患者術前通過打印的骨盆模型預先測量重建板長度、弧度及制作3D導板。B組患者中15例采用髂腹股溝入路有限切開重建板或逆行前柱螺釘內固定術。

3.4手術方法 (1)3D打印技術輔助下有限切開復位重建板內固定手術方法：患者仰臥、屈髖、屈膝位。對于恥骨支低位骨折者，從近恥骨聯合上方約2cm橫行切開3～5cm，注意保護精索或子宮圓韌帶，剝離軟組織，顯露恥骨聯合及恥骨上支。此顯露區(qū)相當于髂腹股溝入路的內側窗，無需解剖股動靜脈，將其連同軟組織向外側牽開。對于恥骨支高位骨折者，除上述切口外，自髂前上棘沿髂嵴向外側切開4～5cm，沿髂骨內板做骨膜下剝離；用剝離器沿髖臼前緣向恥骨上支方向打通形成"隧道"。術前在3D打印骨盆模型上提前將重建鋼板塑形消毒后，放置于髖臼前壁至恥骨上支處，在鋼板兩側分別擰入2～3枚螺釘固定。安放鋼板時緊貼髂骨和恥骨的骨膜進行，其上方的恥骨梳韌帶有效保護了髂血管及"死亡冠"動脈的安全。雙側恥骨上支骨折行雙側固定。(2)3D導板輔助下逆行前柱螺釘內固定手術方法：參照3D打印模型通過提拉或者按壓復位骨折斷端，3D導板術前消毒，從近恥骨聯合上方約2cm橫行切開3～5cm，顯露骨折斷端，復位后臨時固定。將術前備好的3D導板固定在恥骨結節(jié)區(qū)域，導針沿著導板方向鉆入，透視確定骨折復位良好、內固定位置良好、螺釘未進入關節(jié)腔后，在切口留置引流管，關閉切口。(3)傳統切開復位內固定重建板內固定手術方法：在恥骨聯合上緣2cm，沿骨折斷端方向做合適長度切口，充分顯露骨折斷端直視下復位，用復位鉗或克氏針臨時固定。根據骨折類型折彎重建板，依次鉆孔、測深、擰入合適長度螺釘。透視見內固定位置、長度可。(4)傳統切開復位逆行前柱螺釘內固定手術方法：在恥骨聯合上緣2cm，沿骨折斷端方向做4～6cm小切口，直視下復位，用復位鉗或克氏針臨時固定。對于恥骨支低位骨折者，進針點靠近恥骨聯合處；對于恥骨支高位骨折者，進針點靠近恥骨結節(jié)處。在C型臂透視機透視監(jiān)測下，鉆入克氏針，透視見克氏針穿過骨折斷端，且避開髖關節(jié)，未進入盆腔，即可擰入合適長度空心螺釘，全層縫合切口。(5)其他部位的骨折同期或分期進行。

3.5術后治療及隨訪方法 術后預防性應用抗生素。術后第2天換藥復查標準前后位、入口位、出口位及CT三維重建。服用利伐沙班預防深靜脈血栓形成，傷口隔日換藥，術后14d視傷口愈合情況拆線。出院后囑患者術后1、2、3、6、12個月門診復查，視骨折愈合情況指導患者功能鍛煉及下地負重時間。

4 觀察指標

觀察手術時間、術中出血量等指標評價術中情況。末次隨訪時，骨盆復位質量：通過術后復查的骨盆X線片及CT平掃和三維重建圖片，確認骨盆復位情況等。骨盆骨折復位質量采用Matta標準[3]評定：(1)優(yōu)：骨盆骨折斷端最大移位≤4mm；(2)良：骨盆骨折斷端最大移位在4～10mm；(3)可：骨盆骨折斷端最大移位在11～20mm；(4)差：骨盆骨折斷端最大移位>20mm。末次隨訪時骨盆功能采用Majeed功能評分[4]，根據患者術后疼痛、站坐、工作情況及性生活，分為優(yōu)85～100分、良70～84分、可55～69分、差<55分。術后并發(fā)癥包括早期并發(fā)癥(如疼痛、傷口愈合情況、神經刺激癥狀等)和遠期并發(fā)癥(包括異位骨化及創(chuàng)傷性關節(jié)炎等)。

5 統計學分析

結 果

42例患者均得到門診隨訪，隨訪時間3～16個月，平均12.7個月。6例術前合并腰骶干損傷患者，術后2～6個月5例痊愈，1例緩解。3例泌尿系統感染的患者，末次隨訪時已痊愈。3D打印技術輔助下微創(chuàng)內固定治療骨盆前環(huán)骨折(A組)治療骨盆前環(huán)手術時間明顯縮短、出血量顯著減少，明顯優(yōu)于傳統切開復位內固定治療骨盆前環(huán)骨折(B組)(P<0.05)，見表2。術后骨折復位質量按骨盆Matta評分標準[3]評定：A組優(yōu)20例，良4例，可3例，優(yōu)良率88.89%；B組優(yōu)12例，良2例，可1例，優(yōu)良率93.33%。末次隨訪時按Majeed評分標準[4]評定療效：A組優(yōu)21例，良3例，可3例，優(yōu)良率88.89%；B組優(yōu)9例，良3例，可3例，優(yōu)良率80.00%。兩組患者骨折復位質量和療效比較差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3。隨訪期間A組有1例出現螺釘松動；B組有2例前環(huán)出現長期疼痛，3例由于過度肥胖，切口脂肪液化出現感染，經過局部清創(chuàng)縫合后愈合；無1例患者發(fā)生骨折不愈合、醫(yī)源性神經血管損傷等并發(fā)癥。A組患者術后并發(fā)癥發(fā)生率與B組比較差異有統計學意義(P<0.05)，見表3。42例骨盆后環(huán)損傷均采用透視機輔助下經皮骶髂螺釘內固定治療，3例患者合并髂骨骨折，采用經髂腹股溝入路切開復位接骨板內固定治療，1例股骨頸骨折采用閉合復位髓內釘固定，3例股骨干骨折、3例脛腓骨骨折及4例上肢骨折均采用切開復位接骨板內固定，末次隨訪骨折愈合良好。典型病例見圖1。

表2 A組與B組骨盆前環(huán)手術時間、 術中出血量比較

表3 A組與B組術后并發(fā)癥發(fā)生數、術后Matta骨盆骨折 復位評分、末次隨訪Majeed功能評分比較[n(%)]

術后并發(fā)癥發(fā)生率A組與B組比較：χ2=4.71，P<0.05，差異有統計學意義；術后Matta骨盆骨折復位評分優(yōu)良率A組與B組比較：χ2=0.01，P>0.05，差異無統計學意義；末次隨訪Majeed功能評分優(yōu)良率A組與B組比較，χ2=0.11，P>0.05，差異無統計學意義

討 論

高能量暴力傷所致的不穩(wěn)定型骨盆骨折的致死率高達8%[5]。由于骨盆后環(huán)區(qū)域為人體承重的“中轉站”，占骨盆穩(wěn)定性的60%，因此，對骨盆后環(huán)損傷的治療原則及方式無明顯爭議。關于骨盆前環(huán)損傷，一般認為單純恥骨支骨折極少需手術治療，除非移位>2cm[3]；但恥骨支骨折不愈合的情況并非少見，近髖臼的恥骨支骨折已被證實預后較差[6]；對老年人而言，考慮長期臥床及功能較差帶來的并發(fā)癥，常建議手術治療[7]。TileB型骨盆骨折屬于部分穩(wěn)定型骨盆骨折，因此是否需前后聯合固定，還存在爭議。有學者[8-9]認為，骨折移位<1cm者可予以非手術治療。但非手術治療會帶來壓瘡、墜積性肺炎、功能活動差等并發(fā)癥，且隨著人口老齡化的推進及患者對于術后生活質量的要求逐漸提高，有學者提出疼痛及活動受限可作為手術指征，通過采取手術方法使患者盡早的生活自理[10-11]。

對于骨盆前環(huán)骨折的固定方法包括外固定支架固定、鋼板內固定、“內置支架”固定、恥骨支髓內釘固定等。雖然外固定支架能有效快速地穩(wěn)定骨盆達到緩解疼痛等目的，但易出現釘道感染，且術后無法早期功能鍛煉。傳統的經髂腹股溝入路切開復位內固定術手術創(chuàng)傷大，對鋼板塑形要求高，手術操作復雜，并發(fā)癥多，且沿骨盆界限放置有螺釘穿入髖關節(jié)內或損傷股神經和股血管等嚴重并發(fā)癥發(fā)生的危險[12]。計算機輔助導航技術可解決上述問題，但該技術較復雜，學習時間長，設備價格昂貴，基層醫(yī)院推廣困難[13]。

圖1 患者男性，44歲，交通事故致TileB2.1型骨盆骨折。a、b.術前X線片及CT三維重建示左側恥骨支粉碎性骨折，左側骶骨骨折(Denis II區(qū))；c.術前打印3D模型，模擬復位及提前預彎重建鋼板；d.骨盆前環(huán)恥骨支高位骨折可采用沿髂前上棘至髂嵴的斜切口和恥骨結節(jié)向外的橫切口，分別長約4cm、8cm，建立骨膜下隧道，重建鋼板塑形后，鉆孔測深擰入合適長度螺釘；e.術后切口照，骨盆前環(huán)兩處切口分別長約10cm、5cm；f.術后1月復查示骨折復位質量優(yōu)；g.術后6月復查X線片示骨折愈合良好；h.術后6個月按Majeed評分標準評定療效為優(yōu)

隨著醫(yī)療水平的進步及患者對手術預期值的提高，如何術前更加準確的對骨折進行判斷、術中縮短復位及重建板的植入時間、減少術中出血量及術后并發(fā)癥等問題逐漸引起關注。近年來，計算機數字化三維重建技術為現代骨科手術提供新的輔助手段，使骨科手術精確化、個性化的術前設計成為可能，實現了從虛擬模擬到現實模擬的跨越。3D打印技術最早用于工業(yè)，后逐漸用于骨科，如骨缺損、骨腫瘤等治療[14]。本研究中，部分患者采用數字化及3D打印技術輔助微創(chuàng)治療骨盆前環(huán)骨折，得到了良好的手術效果，3D打印組患者術后復位質量評分優(yōu)良率達88.89%，與傳統的切開復位內固定相比無明顯統計學意義；且3D打印組通過優(yōu)化的術前設計選擇合適的手術入路、內固定方式、內固定物的放置及型號等，縮短了手術時間及術中出血量，明顯優(yōu)于對照組(P<0.05)。除此之外，骨盆前環(huán)區(qū)域脂肪墊較厚，傳統切開復位內固定術后容易出現脂肪液化，且術中出血量較多容易導致會陰部及陰囊區(qū)的血腫，對術后恢復造成影響。本研究中，A組術后并發(fā)癥發(fā)生率顯著低于B組，且差異有統計學意義。Bagaria等[15]、王鋒等[16]在術前應用3D打印技術制作了骨盆髖臼模型，在模型上行預手術，完善術前設計，也取得了滿意的效果。

研究表明[17]，利用3D打印技術打印出骨折部位的三維模型，可在術前對骨折有詳盡和全面的了解并作出精準的診斷和分型，也可在模型上實施模擬手術過程，如骨折復位、選擇合適的內固定物、預彎塑形鋼板、確定螺釘長度及方向等，通過模擬手術選擇不同的手術方法及調整手術策略，制定出最佳個體化手術方案，減少手術失誤，減少術中透視時間，縮短手術時間，減少術中出血量，同時也可使手術助手明確手術思路，更好的輔助手術。

雖然3D打印技術是一種新型的快速成型技術，但骨科個性化的3D打印技術還存在以下缺點：(1)打印設備價格從數萬元到上千萬元不等；(2)應用3D打印技術實現骨折模型還原重建及設計制作個體化手術導板均對3D打印機有較高的精準性；(3)3D打印技術完成術前規(guī)劃，但患者改變體位、搬運等活動后導致術中與3D打印骨盆模型出現偏差；(4)3D打印1∶1模型耗時較長，可能影響最佳手術時機；(5)對于3D導板的使用，術中需達到良好的復位，若復位不良會導致釘道的偏移，增加手術風險，需改行切開復位內固定。

綜上所述，術前規(guī)劃可盡可能縮短術中復位時間，國際內固定研究學會推薦常規(guī)術前規(guī)劃是在術前X線片及平面紙上進行，術中實際復位情況常與平面規(guī)劃相差甚遠。而3D打印技術可制作出骨折部位物理模型，提供逼真的術前模擬環(huán)境，術者可嘗試不同手術方法，從而選擇最佳的個體化手術方案，減少術中失誤，大大降低了手術創(chuàng)傷，具有臨床意義。

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