官哲軒，嚴(yán)亞波，黃魯豫，徐會(huì)法，劉峙辰，王新力，李 超

（空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院骨科，西安 710032）

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位（developmental dysplasia of the hip,DDH）是兒童骨科最常見(jiàn)的畸形之一［1］，具有致殘率高、并發(fā)癥多等特點(diǎn)，尤其對(duì)于大齡兒童（年齡>8歲）的手術(shù)治療更是DDH診療中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)［1］。Tonnis［2］于 1981 年報(bào)道的骨盆三聯(lián)截骨術(shù)（Tonnis pelvic osteotomy,TPO）是治療大齡兒童DDH的有效術(shù)式，被普遍應(yīng)用。目前臨床上實(shí)施該術(shù)式主要基于患兒的二維影像學(xué)資料，然而不同患兒髖臼股骨形態(tài)個(gè)體差異較大，手術(shù)需糾正的畸形程度各有不同，因此，全面準(zhǔn)確評(píng)估髖臼畸形，測(cè)量相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)，使用模擬手術(shù)技術(shù)進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì)是十分必要的。本研究擬采用計(jì)算機(jī)輔助三維重建技術(shù)，對(duì)大齡DDH患兒的三維形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量并模擬手術(shù)，基于術(shù)前設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)3D打印個(gè)性化導(dǎo)板［3］，以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)術(shù)前設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)將手術(shù)技術(shù)與初步臨床效果報(bào)告如下：

1 手術(shù)技術(shù)

1.1 術(shù)前設(shè)計(jì)與模擬手術(shù)

所有患兒均取仰臥位，髕骨朝上，拍攝制標(biāo)準(zhǔn)骨盆正位X線片，測(cè)量雙側(cè)Wiberg CE角［4］，評(píng)估Shenton線連續(xù)性。采用SIMENS 64T機(jī)器，從患兒髂嵴最高點(diǎn)至雙側(cè)股骨髁部進(jìn)行連續(xù)斷層CT掃描，獲取骨盆及雙側(cè)股骨的二維CT數(shù)據(jù)，導(dǎo)入醫(yī)學(xué)影像處理軟件Mimics10.01中，重建骨盆及雙側(cè)股骨的三維模型，并建立標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系（圖1a），測(cè)量術(shù)前相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)，包括CEA-CP、CEA-SP、AASA、PA?SA、AAVA（圖1b～1e）。按照三聯(lián)截骨術(shù)式對(duì)骨盆三維重建模型進(jìn)行模擬手術(shù)，定義髂骨支、坐骨支、恥骨支三處的截骨平面，截?cái)嗪?，獲得可自由旋轉(zhuǎn)的髖臼骨塊。按照三聯(lián)截骨術(shù)髖臼骨塊的旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在保證同心圓復(fù)位下，糾正髖臼對(duì)股骨頭的覆蓋。旋轉(zhuǎn)角度大小及方向以健側(cè)鏡像及正常值為參考，旋轉(zhuǎn)操作完成后，測(cè)量并記錄此時(shí)的相關(guān)參數(shù)。

圖1 計(jì)算機(jī)輔助骨盆三聯(lián)截骨術(shù)治療兒童發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位 1a:Mimics軟件重建骨盆三維模型，并通過(guò)UG-NX軟件連結(jié)雙側(cè)髂前上棘及恥骨聯(lián)合前緣，構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)冠狀面，成功建立空間直角坐標(biāo)系 1b:測(cè)量冠狀面中心邊緣角（center-edge angle in coronal plane,CEA-CP） 1c:測(cè)量矢狀面中心邊緣角（center-edge angle in sagittal plane,CEA-sp） 1d:測(cè)量前方及后方髖臼扇形角（anterior acetabular section angle,AASA;posterior acetabular section angle,PASA） 1e:測(cè)量髖臼前傾角（acetabular anteversion angle,AAVA） 1f:髖臼旋轉(zhuǎn)導(dǎo)板的設(shè)計(jì) 1g:髂骨截骨導(dǎo)板的設(shè)計(jì) 1h:使用3D打印個(gè)性化截骨導(dǎo)板實(shí)物輔助擺鋸進(jìn)行髂骨截骨

1.2 導(dǎo)板設(shè)計(jì)

保存設(shè)計(jì)完成的截骨面、最終髖臼骨塊位置及余骨盆部分，提取髂骨及截骨面的形態(tài)特征，逆向設(shè)計(jì)導(dǎo)航模板。導(dǎo)板的設(shè)計(jì)分為兩部分，首先依據(jù)最終的矯形位置設(shè)計(jì)髖臼旋轉(zhuǎn)導(dǎo)板（圖1f），并于截骨兩端預(yù)留兩組平行的導(dǎo)針針道。再依據(jù)預(yù)留導(dǎo)針逆向推導(dǎo)出進(jìn)行髂骨截骨時(shí)導(dǎo)針的初始位置，從而完成導(dǎo)板的設(shè)計(jì)（圖1g）。最后將兩個(gè)設(shè)計(jì)好的導(dǎo)板以STL格式導(dǎo)入快速成型機(jī)，完成實(shí)物打印。

1.3 手術(shù)操作

麻醉成功后，患兒取仰臥位，對(duì)于頭臼匹配患者，因?yàn)椴恍枰蜷_關(guān)節(jié)囊，可采用Bikini入路，對(duì)于需要清理關(guān)節(jié)囊的患者，則采用改良Smith-Peter?son入路，逐層分離，顯露髂骨軟骨。在中線切開髂骨前1/2骨骺，骨膜下剝離髂骨前1/2內(nèi)外骨板。將股神經(jīng)牽向內(nèi)側(cè)保護(hù)，透視下使用Ganz骨刀將坐骨支、恥骨支截?cái)唷Ｓ邝那吧霞庂N附消毒后的截骨導(dǎo)板，見(jiàn)導(dǎo)板貼附緊密，順導(dǎo)板預(yù)留針道置入4枚克氏針，沿預(yù)先設(shè)計(jì)的鋸道，使用擺鋸截?cái)圜墓牵▓D1h）。確認(rèn)三處截骨完全截?cái)嗪?，取下髂骨截骨?dǎo)板。在髖臼上緣置入1枚Schanz螺釘協(xié)助旋轉(zhuǎn)，并順4枚克氏針?lè)较蚧型迫塍y臼旋轉(zhuǎn)導(dǎo)板，同時(shí)將髖臼撬動(dòng)旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)導(dǎo)板貼附緊密后，使用克氏針臨時(shí)固定，透視下見(jiàn)股骨頭覆蓋良好改用螺釘固定髖臼，髂骨截骨處用人工骨填充，徹底止血，放置引流，縫合切口。

如術(shù)前測(cè)量患側(cè)股骨前傾角或頸干角過(guò)大，可同期行股骨近端去旋轉(zhuǎn)截骨術(shù)或股骨近端內(nèi)翻截骨術(shù)［5］。

1.4 術(shù)后處理

患兒術(shù)后可采取半臥位或坐位，禁忌早期下床活動(dòng)。術(shù)后6周鼓勵(lì)患兒活動(dòng)患側(cè)肢體，避免關(guān)節(jié)僵硬。術(shù)后3個(gè)月酌情負(fù)重行走。術(shù)后6個(gè)月以上可根據(jù)復(fù)查情況決定取出內(nèi)固定并復(fù)查骨盆正位X線片，進(jìn)一步加強(qiáng)功能鍛煉。

2 臨床資料

2.1 一般資料

2019年1月～2019年10月，采用此技術(shù)治療的大齡DDH患兒12例。其中，男2例，女10例；年齡8～17歲，平均（12.14±2.07）歲。本研究通過(guò)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患兒及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

2.2 初步結(jié)果

所有患兒順利手術(shù)，未出現(xiàn)血管、神經(jīng)損傷，傷口感染及延遲愈合等并發(fā)癥。隨訪13～18個(gè)月，至末次隨訪時(shí)，所有患兒均未出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、股骨頭再脫位、股骨髖臼撞擊綜合征（femoral acetabular impingement,FAI）等并發(fā)癥。患側(cè)髖關(guān)節(jié)Harris功能評(píng)分由術(shù)前的（85.08±5.30）分顯著增加至末次隨訪時(shí)的（93.92±1.68）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

影像方面，與術(shù)前設(shè)計(jì)相比，術(shù)后即刻CEACP、CEA-SP、AASA、PASA、AAVA參數(shù)的平均誤差率分別為3.76%、2.88%、2.87%、1.85%、4.29%。影像測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1，12例患兒術(shù)前患側(cè)與健側(cè)CEA-CP、CEA-SP、AASA、PASA的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；而術(shù)后患側(cè)與健側(cè)上述影像測(cè)量指標(biāo)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

表1 12例大齡DDH患兒手術(shù)前后影像測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

表1 12例大齡DDH患兒手術(shù)前后影像測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

images/BZ_80_204_2011_550_2077.pngimages/BZ_80_204_2143_550_2210.pngimages/BZ_80_550_2011_866_2077.pngimages/BZ_80_550_2143_866_2210.pngimages/BZ_80_866_2011_1240_2077.pngimages/BZ_80_866_2143_1240_2210.pngimages/BZ_80_1240_2011_1618_2077.pngimages/BZ_80_1240_2143_1618_2210.pngimages/BZ_80_1618_2011_1969_2077.pngimages/BZ_80_1618_2143_1969_2210.png術(shù)前患側(cè)5.67±5.9030.25±4.5635.58±6.0167.58±6.4216.08±5.36images/BZ_80_1969_2011_2276_2077.pngimages/BZ_80_1969_2143_2276_2210.pngimages/BZ_80_204_2276_550_2342.pngimages/BZ_80_550_2276_866_2342.pngimages/BZ_80_866_2276_1240_2342.pngimages/BZ_80_1240_2276_1618_2342.pngimages/BZ_80_1618_2276_1969_2342.pngimages/BZ_80_1969_2276_2276_2342.pngimages/BZ_80_204_2409_550_2475.pngP值術(shù)后患側(cè)images/BZ_80_550_2409_866_2475.png<0.001 29.28±3.35images/BZ_80_866_2409_1240_2475.png<0.001 45.18±2.57images/BZ_80_1240_2409_1618_2475.png<0.001 58.85±2.47images/BZ_80_1618_2409_1969_2475.png<0.001 86.59±5.79images/BZ_80_1969_2409_2276_2475.png0.369 17.01±1.82

末次隨訪時(shí)按Severin評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)X線片進(jìn)行分級(jí)，其中Ⅰ級(jí)11髖，Ⅱ級(jí)1髖，優(yōu)良率為100%。

3 討論

大齡DDH患兒因長(zhǎng)期的頭臼關(guān)系異常，畸形進(jìn)展嚴(yán)重，髖臼變形明顯，TPO作為大齡兒童DDH治療的主要手術(shù)方式，其目的是糾正髖臼對(duì)于股骨頭在外側(cè)及前方的覆蓋不足［8-10］，傳統(tǒng)手術(shù)中，術(shù)前規(guī)劃主要依靠對(duì)患兒術(shù)前X線片及CT資料的評(píng)判，常缺乏定量及精確的術(shù)前設(shè)計(jì)，術(shù)中術(shù)者主要根據(jù)個(gè)人主觀經(jīng)驗(yàn)及C型臂機(jī)透視等有限的評(píng)價(jià)手段估算矯形效果。若矯治不足會(huì)導(dǎo)致殘余髖臼發(fā)育不良甚至股骨頭再脫位，而旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大，髖臼過(guò)度下壓則會(huì)使股骨頭壓力過(guò)大，可能發(fā)生股骨頭壞死，并可能因過(guò)度覆蓋使髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限或?qū)е麦y關(guān)節(jié)僵硬等醫(yī)源性并發(fā)癥的發(fā)生［11，12］。本研究未發(fā)生相關(guān)并發(fā)癥的原因有以下兩點(diǎn)：在設(shè)計(jì)髖臼骨塊旋轉(zhuǎn)角度的同時(shí)，關(guān)注了股骨頭位置的變化需求，若預(yù)測(cè)術(shù)后可能出現(xiàn)股骨頭壓力過(guò)大，則同期實(shí)施必要的股骨短縮截骨；病例平均隨訪時(shí)間較短，是否有并發(fā)癥發(fā)生仍有待于觀察。

通過(guò)CT重建骨骼三維模型，術(shù)者能夠直觀地了解患兒股骨頭、髖臼形態(tài)，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)量。然而，由于患兒體位帶來(lái)的誤差，在直接重建的骨盆模型上進(jìn)行參數(shù)測(cè)量誤差較大，因而需要建立標(biāo)準(zhǔn)的空間坐標(biāo)系進(jìn)行測(cè)量。此外，DDH患兒因疾病進(jìn)展和發(fā)育程度的差異，其股骨頭的形態(tài)也各異。本研究選取雙側(cè)髂前上棘前緣連線及其與恥骨聯(lián)合中點(diǎn)連線所構(gòu)成的平面，作為標(biāo)準(zhǔn)冠狀面［13］，進(jìn)而完成所有參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，按照統(tǒng)一方法，擬合股骨頭中心，針對(duì)每例患兒的髖臼缺損程度進(jìn)行全面評(píng)估及參數(shù)測(cè)量，再進(jìn)行精準(zhǔn)術(shù)前設(shè)計(jì)，從而指導(dǎo)術(shù)中操作，本研究沒(méi)有出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、股骨頭再脫位、FAI等并發(fā)癥，也得益于對(duì)每例患兒股骨髖臼形態(tài)的全面評(píng)估與精準(zhǔn)的術(shù)前設(shè)計(jì)。

通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)技術(shù)指導(dǎo)及輔助術(shù)者對(duì)于DDH手術(shù)的術(shù)前設(shè)計(jì)雖具有重要的實(shí)用價(jià)值，但是術(shù)中實(shí)際操作時(shí)還面臨著以下兩點(diǎn)問(wèn)題：（1）術(shù)者主要通過(guò)髂骨截骨后的張角大小來(lái)目測(cè)對(duì)比術(shù)前設(shè)計(jì)，然而實(shí)際操作中模擬手術(shù)的截骨方向難以準(zhǔn)確重現(xiàn)，從而導(dǎo)致矯形時(shí)的目測(cè)誤差；（2）術(shù)中缺乏即刻直觀的評(píng)估手段確定是否達(dá)到了模擬手術(shù)設(shè)計(jì)的角度要求。Wang等在利用計(jì)算模擬手術(shù)輔助PAO術(shù)前設(shè)計(jì)的研究中也指出了這一不足［14］。為解決此問(wèn)題，本研究通過(guò)逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)了3D打印個(gè)性化導(dǎo)板，在TPO的實(shí)際操作中，能夠引導(dǎo)擺鋸重現(xiàn)模擬手術(shù)的截骨面，并在操作層面上設(shè)計(jì)使用克氏針輔助導(dǎo)板的置入及貼附，同時(shí)提高了易用程度和準(zhǔn)確程度。結(jié)果顯示：術(shù)后即刻矯形效果與術(shù)前設(shè)計(jì)的最大平均誤差率為4.29%，說(shuō)明導(dǎo)航模板能夠基本達(dá)到精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)術(shù)前設(shè)計(jì)的目的。

本研究還存在以下局限性：（1）樣本量較少，有待于進(jìn)一步納入病例及開展前瞻性的臨床試驗(yàn)加以研究；（2）隨訪時(shí)間較短，手術(shù)的療效及是否有遠(yuǎn)期并發(fā)癥發(fā)生仍有待于進(jìn)一步觀察；（3）從結(jié)果看術(shù)中實(shí)際與術(shù)前設(shè)計(jì)確有一定的誤差存在，這與本研究導(dǎo)板的設(shè)計(jì)方案主要依據(jù)髂骨處的特征畸形逆向設(shè)計(jì)，且可能與3D打印機(jī)無(wú)法完全精確地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求有關(guān)；（4）本研究從三維形態(tài)學(xué)角度對(duì)TPO進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但髖關(guān)節(jié)周圍的生物力學(xué)并未被模擬，未必是術(shù)前設(shè)計(jì)的最佳位置［15］，因此，下一步將有限元分析方法結(jié)合到術(shù)前設(shè)計(jì)中，從而使得術(shù)前設(shè)計(jì)方案的應(yīng)力環(huán)境廣泛、均勻，并避免應(yīng)力集中。