劉永明 梅 剛 徐亞非 梁國(guó)光 黃冠就 張 樂(lè) 朱欣陽(yáng)

南方醫(yī)科大學(xué)南海醫(yī)院骨科，廣東佛山 528244

隨著我國(guó)人均壽命的延長(zhǎng)、老齡化人口的增加，導(dǎo)致股骨粗隆間骨折發(fā)病人數(shù)劇增，而以往的保守治療方案常伴隨較多并發(fā)癥，如壓瘡、墜積性肺炎、下肢深靜脈血栓等，嚴(yán)重者可危及生命，為此國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家已達(dá)成共識(shí)，手術(shù)治療已成為老年股骨粗隆間重要治療方法[1-3]。股骨近端防旋髓內(nèi)釘（proximal femoral nail anti-rotation，PFNA）可以為老年股骨粗隆間骨折提供堅(jiān)強(qiáng)的髓內(nèi)固定，有利于術(shù)后患者早期活動(dòng)[4-5]，股骨粗隆間骨折閉合復(fù)位PFNA 內(nèi)固定術(shù)已成為老年股骨粗隆間骨折重要手術(shù)方式之一[6-8]。但其技術(shù)要求高，對(duì)低年資醫(yī)生來(lái)說(shuō)仍然有一定的難度，需要豐富的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，尤其是牽引床輔助下閉合復(fù)位PFNA 內(nèi)固定術(shù)，往往由于復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)固定置入不精準(zhǔn)或者需要多次反復(fù)置釘，導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)，增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。近年來(lái)，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增加，看到了新技術(shù)給手術(shù)醫(yī)生帶來(lái)的便利[11-12]，3D 打印骨折實(shí)物模型可在立體層面提供骨折的形態(tài)，可從360°觀察骨折的局部解剖結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向模板在3D 打印骨折實(shí)物模型上進(jìn)行手術(shù)模擬，可以在術(shù)前體驗(yàn)到較為真實(shí)的手術(shù)環(huán)境，為手術(shù)的順利開(kāi)展提供技術(shù)支持，從而使股骨粗隆間骨折閉合復(fù)位PFNA 內(nèi)固定術(shù)更加快速和精準(zhǔn)[13-14]。為探討3D 打印技術(shù)及導(dǎo)向模板技術(shù)在老年股骨粗隆間骨折治療中的應(yīng)用效果，促進(jìn)該技術(shù)在骨科中應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)其治療效果進(jìn)一步分析，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選 取2018 年6 月 至2019 年9 月 南 方 醫(yī) 科大學(xué)南海醫(yī)院收治的46 例老年股骨粗隆間骨折患者作為研究對(duì)象，根據(jù)是否使用3D 打印及導(dǎo)向模板技術(shù)分為3D 打印組與非3D 打印組，每組各23 例，3D 打印組中男9 例，女14 例，平均年齡（78.3±9.2）歲；骨折Evans-Jensen 分型：Ⅱ型8 例，Ⅲ型10 例，Ⅳ型5 例；發(fā)病原因：21 例跌傷，2 例交通傷；非3D 打印組中男10 例，女13 例，平均年齡（76.7±8.5）歲；骨折Evans-Jensen 分型：Ⅱ型5 例，Ⅲ型12 例，Ⅳ型6 例；發(fā)病原因：20 例跌傷，3 例交通傷。兩組患者一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究通過(guò)南方醫(yī)科大學(xué)南海醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者年齡60 ～95 歲；②單側(cè)閉合性不穩(wěn)定骨折（Evans-Jensen Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)區(qū)存在皮膚疾病及感染者；②既往存在患髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、不能行走者；③陳舊性及病理性骨折、開(kāi)放性骨折患者；④經(jīng)多學(xué)科評(píng)估無(wú)法耐受手術(shù)者；⑤其他創(chuàng)傷骨折。

1.3 治療方法

術(shù)前對(duì)兩組患者行患髖側(cè)位照片及CT 三維重建，完善相關(guān)檢查，經(jīng)多學(xué)科評(píng)估、處理相關(guān)合并疾病后行手術(shù)治療。3D 打印組將CT 掃描數(shù)據(jù)以Dicom 格式輸入到Mimics 17.0 數(shù)字醫(yī)學(xué)軟件，通過(guò)域值分割和區(qū)域增長(zhǎng)等功能得到股骨粗隆間骨折的三維模型。并將文件存為STL 文件，將文件導(dǎo)入到Raise 3D 打印機(jī)進(jìn)行實(shí)物模型的打印。通過(guò)對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行三維空間的觀察及研究，設(shè)計(jì)導(dǎo)向模板，已經(jīng)過(guò)國(guó)家專(zhuān)利中心批準(zhǔn)，獲得了1 項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，已生產(chǎn)出可為股骨粗隆間骨折置釘導(dǎo)航的導(dǎo)向模板。同時(shí)在三維實(shí)物模型上進(jìn)行股骨直徑、股骨頸長(zhǎng)度測(cè)量，以確定PFNA 主釘?shù)闹睆?、主釘長(zhǎng)度及螺旋刀片長(zhǎng)度；通過(guò)三維實(shí)物模型及導(dǎo)向模板進(jìn)行術(shù)前模擬及規(guī)劃，設(shè)計(jì)并實(shí)施手術(shù)（圖1）。3D 打印組患者麻醉成功后仰臥于骨科牽引床上，C 臂透視下進(jìn)行復(fù)位，骨折復(fù)位良好后在大粗隆近端約5 cm 處做一長(zhǎng)為6 cm 的手術(shù)切口，依次切開(kāi)皮膚、深淺筋膜，鈍性分離肌肉，顯露股骨大粗隆，以大粗隆頂點(diǎn)作為進(jìn)針點(diǎn)，導(dǎo)向器置于進(jìn)針點(diǎn)，沿著導(dǎo)向器打入2 ～3 枚克氏針，再次透視，選取1枚合適克氏針，以克氏針為導(dǎo)向使用常規(guī)3.2 mm螺紋導(dǎo)針鉆孔，擴(kuò)髓后插入PFNA 主釘，經(jīng)瞄準(zhǔn)器置入1 枚螺旋加壓刀片，然后通過(guò)遠(yuǎn)端瞄準(zhǔn)器打入PFNA 遠(yuǎn)端鎖定螺釘，最后擰入尾帽，沖洗后逐層縫合。非3D 打印組患者釆用同樣的麻醉及手術(shù)方式，術(shù)前未做手術(shù)模擬及手術(shù)規(guī)劃，術(shù)中未用導(dǎo)向模板。兩組患者術(shù)后24 h 內(nèi)予以使用抗生素，術(shù)后定期復(fù)查照片，待骨折愈合才可下地負(fù)重。

圖1 術(shù)前X 線及3D 打印實(shí)物模型（A），術(shù)前應(yīng)用導(dǎo)向模板在3D 實(shí)物模型上進(jìn)行手術(shù)模擬（B-C），術(shù)中根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)應(yīng)用3D 導(dǎo)向模板進(jìn)行手術(shù)及術(shù)中透視圖片（D-E），導(dǎo)向模板樣板圖、已申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利（F-G），術(shù)后X 線（H）

1.4 觀察指標(biāo)

兩組患者術(shù)后經(jīng)過(guò)8 ～12 個(gè)月隨訪評(píng)估，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括疼痛視覺(jué)模擬評(píng)分（VAS）[15]，髖關(guān)節(jié)功能（Harris）評(píng)分[16]；術(shù)前術(shù)后頸干角；手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、住院時(shí)間；3D 打印組術(shù)前及術(shù)中主釘長(zhǎng)度、主釘直徑、螺旋刀片長(zhǎng)度；并發(fā)癥發(fā)生情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析兩組股骨粗隆間骨折患者的相關(guān)資料，計(jì)量資料以（）表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者術(shù)后末次隨訪時(shí)VAS、Harris評(píng)分比較

兩組術(shù)后隨訪VAS、Harris 評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩組患者術(shù)后末次隨訪時(shí)VAS、Harris評(píng)分比較（±s，分）

表1 兩組患者術(shù)后末次隨訪時(shí)VAS、Harris評(píng)分比較（±s，分）

組別 n VAS 評(píng)分 Harris 評(píng)分3D 打印組 23 8.391±0.656 85.608±5.349非3D 打印組 23 8.304±0.702 85.521±3.894 t 值 0.434 0.063 P 值 0.667 0.950

2.2 兩組患者影像學(xué)上頸干角測(cè)量結(jié)果比較

兩組患者術(shù)后隨訪，術(shù)后頸干角均優(yōu)于術(shù)前（P＜0.05），骨折順利愈合，無(wú)畸形愈合；兩組末次隨訪頸干角比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2。

表2 兩組患者影像學(xué)上頸干角測(cè)量結(jié)果比較（±s，°）

表2 兩組患者影像學(xué)上頸干角測(cè)量結(jié)果比較（±s，°）

組別 n 術(shù)前 末次隨訪 t 值 P 值3D 打印組 23 114.913±7.476 137.390±3.299 13.191 0.000非3D 打印組 23 113.695±8.025 135.826±3.915 11.886 0.000 t 值 0.532 1.466 P 值 0.597 0.150

2.3 3D打印組患者術(shù)前設(shè)計(jì)、術(shù)中使用PFNA相關(guān)指標(biāo)比較

3D 打印組患者術(shù)中所用PFNA 內(nèi)固定主釘?shù)闹睆?、主釘?shù)拈L(zhǎng)度及螺旋刀片的長(zhǎng)度與術(shù)前測(cè)量比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表3。

表3 3D打印組患者術(shù)前設(shè)計(jì)、術(shù)中使用PFNA相關(guān)指標(biāo)比較（±s，mm）

表3 3D打印組患者術(shù)前設(shè)計(jì)、術(shù)中使用PFNA相關(guān)指標(biāo)比較（±s，mm）

組別 n 主釘直徑 主釘長(zhǎng)度 螺旋刀片長(zhǎng)度3D 打印組術(shù)前規(guī)劃數(shù)值23 9.826±0.650 211.304±24.735 97.826±5.399 23 9.565±0.506 209.565±24.022 98.913±6.207 t 值 1.517 0.242 0.634 P 值 0.137 0.810 0.530 3D 打印組術(shù)中實(shí)際應(yīng)用數(shù)值

2.4 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

3D 打印組患者的手術(shù)時(shí)間明顯短于非3D 打印組，術(shù)中出血量明顯少于非3D 打印組（P＜0.05），兩組的住院時(shí)間比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表4。

表4 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較（±s）

表4 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較（±s）

組別 n 手術(shù)時(shí)間（min）術(shù)中出血量（ml）住院時(shí)間（d）3D 打印組 23 47.782±5.869 115.217±38.242 18.260±4.308非3D 打印組 23 65.478±5.583 204.347±20.851 16.869±1.486 t 值 10.476 9.814 1.464 P 值 0.000 0.000 0.150

2.5 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況

兩組患者骨折均得到良好的愈合，無(wú)內(nèi)固定失敗、髖內(nèi)翻畸形等并發(fā)癥發(fā)生。

3 討論

股骨粗隆間骨折多發(fā)生于老年人，尤其是65 歲以上老年人發(fā)病率較高，65 ～70 歲以上人群由于骨質(zhì)疏松、走路動(dòng)作協(xié)調(diào)性下降、反應(yīng)速度減慢等多種原因，導(dǎo)致股骨粗隆間骨折發(fā)病率急劇上升[17]。長(zhǎng)期臥床和失能將帶來(lái)巨大的家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)，手術(shù)治療能獲得堅(jiān)強(qiáng)固定，患者術(shù)后早期即可進(jìn)行功能鍛煉、從而減少并發(fā)癥的發(fā)生，因此手術(shù)治療已成為股骨粗隆間骨折的主要治療方式[18-19]，目前諸多文獻(xiàn)顯示，老年髖部骨折如果決定手術(shù)，通常在傷后24～48 h內(nèi)進(jìn)行可明顯降低病死率[20-21]。

由于老年患者普遍存在骨質(zhì)疏松，鋼板螺釘內(nèi)固定難以獲得好的力學(xué)穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)內(nèi)固定松動(dòng)、骨折移位等并發(fā)癥，PFNA 內(nèi)固定可為股骨頸骨折提供良好的支撐，螺旋刀片在頭頸部骨質(zhì)量最好的部位可獲得最大強(qiáng)度的支撐。目前研究認(rèn)為股骨頭頸的中央或稍偏下后方是PFNA 螺旋刀片置入的理想位置，可獲得良好的力學(xué)支撐[22]。以往只能依靠術(shù)前對(duì)影像的閱讀及術(shù)中的反復(fù)透視，在二維層面進(jìn)行判斷，以獲取較好的置釘位置，這就需要較為豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)。本研究發(fā)現(xiàn)3D 打印實(shí)物模型可以讓手術(shù)醫(yī)生在術(shù)前對(duì)骨折部位進(jìn)行360°全方位觀察，在腦海中形成各骨折塊之間的空間結(jié)構(gòu)，對(duì)術(shù)中指導(dǎo)快速而準(zhǔn)確的復(fù)位有極大的幫助，可減少手術(shù)復(fù)位時(shí)間、減少透視次數(shù)。術(shù)前對(duì)骨折模型進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，模擬手術(shù)過(guò)程，可初步確定主釘?shù)闹睆?、主釘長(zhǎng)度及螺旋刀片長(zhǎng)度，助手提前做好準(zhǔn)備，明顯減少手術(shù)時(shí)間。術(shù)前模擬手術(shù)可明確進(jìn)針點(diǎn)是否位于骨折間隙，如何避免主釘置入導(dǎo)致骨折塊的移位，通過(guò)使用三維實(shí)物模型及導(dǎo)向模板模擬手術(shù)可明確進(jìn)針?lè)较颍赃_(dá)到快速置入主釘?shù)哪康?。本研究結(jié)果提示，3D 打印股骨粗隆間骨折實(shí)物模型及導(dǎo)向模板的設(shè)計(jì)對(duì)手術(shù)中內(nèi)固定物的選擇有參考價(jià)值，對(duì)術(shù)中復(fù)位、內(nèi)固定物的置入有很好的指導(dǎo)意義，可明顯縮短手術(shù)時(shí)間、減少手術(shù)出血量，有利于患者早期功能鍛煉，加速患者康復(fù)。

數(shù)字化技術(shù)輔助PFNA 內(nèi)固定治療老年股骨粗隆間骨折有很好的效果，但仍然存在一定局限性：①本研究采用的3D 打印技術(shù)不能顯示軟組織，因此在置釘過(guò)程中可能會(huì)存在一定的誤差；②3D 打印技術(shù)由于操作流程具有一定的復(fù)雜性，需要精通相關(guān)軟件的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，臨床醫(yī)生學(xué)會(huì)這套流程，需要較多的時(shí)間及精力。

綜上所述，3D 打印股骨粗隆間骨折實(shí)物模型及導(dǎo)向模板的設(shè)計(jì)可以在術(shù)前進(jìn)行模擬手術(shù)，使術(shù)中置釘更加快速及精準(zhǔn)，從而提高PFNA 內(nèi)固定治療股骨粗隆間骨折手術(shù)的精準(zhǔn)度。