賈延慶 龐炎旭 邵豐博 齊良軍 楊民坤 穆峰

河南鞏義市人民醫(yī)院骨科 鞏義 451200

對于成人股骨頸骨折、股骨頭壞死、髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良和晚期髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)(total hip arthroplasty，THA)具有可緩解疼痛、矯正髖關(guān)節(jié)畸形和改善髖關(guān)節(jié)功能等優(yōu)勢[1-2]。直接前方入路(direct anterior approach，DAA)從闊筋膜張肌與縫匠肌、股直肌的間隙進(jìn)入，保持了髖關(guān)節(jié)周圍軟組織結(jié)構(gòu)的完整性，具有術(shù)后恢復(fù)快、體位限制少、脫位率明顯降低等優(yōu)點(diǎn)，更符合現(xiàn)代微創(chuàng)外科理念[3]。側(cè)臥位DAA實(shí)施THA，不需要特殊手術(shù)床，術(shù)中可通過內(nèi)收、后伸、外旋動(dòng)作充分顯露股骨近端，便于股骨柄的置入[4]，故采取側(cè)臥位DAA實(shí)施THA更加方便。DAA行THA需較長的學(xué)習(xí)曲線，髖臼假體前傾角及外展角選擇不當(dāng)是術(shù)后關(guān)節(jié)脫位的重要原因。目前,髖臼假體的置入多憑術(shù)者經(jīng)驗(yàn)控制在安全區(qū)域，缺乏精確的角度等，均增加了對髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良、翻修、髖臼側(cè)骨缺損等復(fù)雜髖部疾病患者的THA難度[5-6]。3D打印技術(shù)作為一種新技術(shù)，目前在工業(yè)制造、醫(yī)療設(shè)計(jì)等方面均取得了好的效果，特別為人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的個(gè)體化、精準(zhǔn)化提供了重要參考依據(jù)。本研究擬通過病例對照分析，以探討3D打印技術(shù)輔助下采取側(cè)臥位經(jīng)DAA行THA的效果。

1 資料與方法

1.1一般資料回顧性分析2020-11—2021-07于我院采取DAA行THA治療股骨頸骨折、股骨頭壞死患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 均依據(jù)臨床癥狀和X線攝片、CT掃描結(jié)果診斷為股骨頸骨折、股骨頭壞死。無神經(jīng)、血管損傷。(2)年齡30～80歲，需行THA者。(3)能按時(shí)隨訪，臨床資料齊全者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在下肢活動(dòng)功能障礙。(2)開放性骨折，合并骨盆骨折或股骨粗隆間骨折。(3)合并嚴(yán)重心肺功能不全等不能耐受手術(shù)者。研究共納入符合上述標(biāo)準(zhǔn)的患者65例，根據(jù)是否采用3D打印分為3D打印組(31例)和傳統(tǒng)組(34例)。患者均簽署知情同意書。

1.2方法完善骨盆平片、髖關(guān)節(jié)CT(0.625 mm)、下肢靜脈彩超、凝血功能等相關(guān)術(shù)前檢查。

1.2.1 傳統(tǒng)組 根據(jù)骨盆平片及髖關(guān)節(jié)CT資料進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃?；颊呷〗?cè)臥位，切口起點(diǎn)在髂前上棘外側(cè)2 cm及下方2 cm交界處，長8～10 cm，逐層切開，暴露闊筋膜張肌與縫匠肌。鈍性分離闊筋膜張肌內(nèi)側(cè)緣與筋膜，避免損傷股外側(cè)皮神經(jīng)，顯露Heuter 間隙。縫扎旋股外側(cè)動(dòng)脈升支，鈍性分離、暴露髖關(guān)節(jié)前方關(guān)節(jié)囊。電刀切除髖關(guān)節(jié)前方關(guān)節(jié)囊，確定股骨頸截骨平面后截?cái)喙晒穷i，取出股骨頸截骨塊和股骨頭。充分顯露髖臼，依次使用球形磨銼打磨髖臼，沖洗臼窩骨床后，以髖臼外展角40°～45°、前傾角10°～15°壓配植入髖臼杯，安裝內(nèi)襯。將股骨近端自髖臼后方牽向前方，極度內(nèi)收、外旋及后伸髖關(guān)節(jié)，徹底松解后外側(cè)關(guān)節(jié)囊的股骨轉(zhuǎn)子窩附著區(qū)。充分顯露股骨近端后擴(kuò)髓，置入生物型股骨柄假體和股骨頭假體。完成復(fù)位后比較雙下肢長度，再次評估重建髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。沖洗手術(shù)切口，關(guān)節(jié)腔放置引流管，經(jīng)引流管注入關(guān)節(jié)腔100 mL 10%氨甲環(huán)酸。逐層關(guān)閉切口，夾閉引流管4 h后開放引流管。

1.2.2 3D打印組 患者的髖關(guān)節(jié)CT影像學(xué)原始資料由3D醫(yī)學(xué)數(shù)字中心打印導(dǎo)板。(1)數(shù)據(jù)采集：使用飛利浦Brilliance iCT 256層螺旋極速CT掃描儀掃描骨盆數(shù)據(jù)，層厚0.625 mm，儲(chǔ)存為原始 DICOM(digital imaging and communications in medicine)格式數(shù)據(jù)，由我院3D醫(yī)學(xué)數(shù)字中心進(jìn)行技術(shù)處理。從醫(yī)學(xué)影像 PACS 系統(tǒng)(picture archiving and communication system)提取所需的部分進(jìn)行后處理，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD(computer-aided design)，獲得需要打印物體的表面信息，得到所需的 DICOM格式的圖像(圖2)。DICOM 轉(zhuǎn)換 STL(standard tessellation language)格式圖像，重建三維模型。打印模型用美國Stratasys F370打印機(jī)。(2)設(shè)計(jì)髖臼假體的位置和角度：利用獲取的骨盆數(shù)據(jù)，重建骨盆3D模型，根據(jù)解剖標(biāo)志確立坐標(biāo)平面并確定髖臼位置。在3D骨盆模型上，模擬髖臼杯置入，滿足髖臼杯角度(外展42°、前傾15°)。以髖臼周圍的骨量和髖臼前后柱作為主要參考，估算臼杯直徑(圖2)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，設(shè)計(jì)最佳髖臼杯安放位置，確保導(dǎo)向器髖臼中心導(dǎo)針垂直于臼杯開口的平面，并且經(jīng)過臼杯的中心，髖臼外側(cè)導(dǎo)向針通過導(dǎo)板組合零件控制平行于髖臼中心導(dǎo)針，保證髖臼銼磨時(shí)前傾角、外展角準(zhǔn)確(圖3)。(3)髖臼假體安放方法：基本操作方式同傳統(tǒng)組，檢查導(dǎo)向器，觀察其解剖標(biāo)志，確定導(dǎo)向器在髖臼內(nèi)安放位置。將導(dǎo)向器置入髖臼內(nèi)，并確認(rèn)與髖臼內(nèi)壁及髖臼外緣緊密貼合。助手輔助維持導(dǎo)向器位置，術(shù)者通過導(dǎo)向針釘?shù)楞@入1支3.0 mm克氏針到髂骨作為導(dǎo)向針，鉆入深度適中，避免導(dǎo)向針過淺出現(xiàn)松動(dòng)發(fā)生角度錯(cuò)誤。此時(shí)導(dǎo)針實(shí)現(xiàn)外展角42°、前傾角15°導(dǎo)向要求。移除導(dǎo)向器，按照導(dǎo)針方向進(jìn)行銼臼，磨銼過程中保持銼桿與導(dǎo)針平行，磨至軟骨下骨點(diǎn)狀出血，參照導(dǎo)針方向，置入臼杯。

圖2 骨盆三維圖像及髖臼假體的位置和角度

圖3 3D打印模型

1.2.3術(shù)后處理 術(shù)后24～48 h予以2組均靜滴頭孢呋辛鈉1.5 g，1次/8 h。低分子肝素鈣注射液 5 000 IU皮下注射，1次/d。引流管于術(shù)后24～48 h內(nèi)拔除。指導(dǎo)患者行股四頭肌收縮及踝泵功能鍛煉，利用助行器下床適當(dāng)活動(dòng)，定時(shí)行實(shí)驗(yàn)室及X線檢查。

1.3觀察指標(biāo)記錄2組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后24 h引流量。術(shù)前及術(shù)后應(yīng)用外展角測量方法測量髖臼假體開口橢圓的長軸延長線與雙側(cè)淚滴最低點(diǎn)連線的角度即為髖臼假體的外展角。測量髖臼假體前傾角[7-8]。見圖4。術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月依據(jù)Harris髖關(guān)節(jié)評分標(biāo)準(zhǔn)從疼痛、功能、畸形、活動(dòng)度4方面評價(jià)髖關(guān)節(jié)功能，滿分100分。90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為可，低<70 分為差[9]。統(tǒng)計(jì)髖關(guān)節(jié)脫位、股外側(cè)皮神經(jīng)損傷、感染、下肢深靜脈血栓形成等并發(fā)癥發(fā)生率。

圖1 骨盆CT掃描圖像，掃描層厚0.625 mm

圖4 根據(jù)Bachhal法計(jì)算髖臼假體的前傾角：模擬髖臼假體開口的橢圓，測繪橢圓長軸與短軸，AB為髖臼投影橢圓長軸，在髖臼橢圓輪廓上取未被股骨頭遮擋的一點(diǎn)C; 經(jīng)C作長軸AB的垂線，與AB相交于O，與髖臼頂部輪廓相交于D; 以C為圓心，取 OD為半徑作圓，與長軸AB所在直線相交于E; 測量∠AEC為髖臼的前傾角。

2 結(jié)果

2.1基線資料2組患者的基線資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 2組患者的基線資料比較

2.2圍手術(shù)期指標(biāo)2組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及術(shù)后24 h引流量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表2 2組患者的圍手術(shù)期指標(biāo)比較

2.3髖關(guān)節(jié)假體角度比較術(shù)后3D打印組患者的髖臼前傾角和外展角均優(yōu)于傳統(tǒng)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。3D打印組患者的髖臼前傾角和外展角與術(shù)前設(shè)計(jì)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；傳統(tǒng)組患者的髖臼前傾角和外展角與術(shù)前設(shè)計(jì)值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 2組患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)假體角度比較

2.4術(shù)后髖關(guān)節(jié)Harris評分和并發(fā)癥3D打印組術(shù)后1個(gè)月的髖關(guān)節(jié)Harris評分高于傳統(tǒng)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)后3個(gè)月、6個(gè)月，2組患者的Harris評分均較術(shù)后1個(gè)月時(shí)逐漸顯著改善，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；但2組間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4。2組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表5。

表4 2組術(shù)后髖關(guān)節(jié)Harris評分比較分)

表5 2組術(shù)后并發(fā)癥比較[ n(%)]

3 討論

DAA是經(jīng)闊筋膜張肌與縫匠肌間隙和臀中肌與股直肌間隙(Hueter間隙)進(jìn)入髖關(guān)節(jié)，該入路保護(hù)了髖關(guān)節(jié)周圍外展、外旋肌群，顯著降低了低血管、神經(jīng)損傷和術(shù)后髖關(guān)節(jié)脫位的風(fēng)險(xiǎn)，有利于患者術(shù)后快速康復(fù)[10-11]。與傳統(tǒng)仰臥位比較，側(cè)臥位施術(shù)不需要特殊手術(shù)床及下肢牽引，對于習(xí)慣后外側(cè)入路的術(shù)者，股骨側(cè)顯露、假體安放，操作更加方便。Barnett[12]等對4 473例患者進(jìn)行5 090次DAA下THA早期并發(fā)癥的研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后3個(gè)月的并發(fā)癥中脫位12例，股骨骨折48例，其他并發(fā)癥如感染、血腫、神經(jīng)損傷等47例，表明DAA 下進(jìn)行THA的術(shù)后早期風(fēng)險(xiǎn)較低。多項(xiàng)有關(guān)DAA與傳統(tǒng)后外側(cè)入路(posterolateral approach，PLA)下行THA的研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后DAA組的住院時(shí)間短于PLA組，VAS評分低于PLA組，術(shù)中出血量、脫位率，以及其他并發(fā)癥發(fā)生率均明顯低于PLA組。這與DAA從肌間隙進(jìn)入，避免了血管神經(jīng)的損傷，并保留髖關(guān)節(jié)周圍外展外旋肌群完整性密切相關(guān)。充分表明側(cè)臥位DAA行THA具有創(chuàng)傷小、出血少、術(shù)后體位不受限制、各種并發(fā)癥少、患者術(shù)后恢復(fù)快和住院時(shí)間短等優(yōu)勢[13-15]。

3D打印技術(shù)依據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、三維CT技術(shù)等，將數(shù)據(jù)立體化建模，1∶1還原三維實(shí)物模型[16]。3D打印技術(shù)在骨科應(yīng)用較為廣泛，通過實(shí)物模型，讓術(shù)者更加直觀、透徹理解疾病的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制，從而更好地進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì)，以降低手術(shù)難度，精準(zhǔn)把握假體外展角及前傾角，縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血量和降低術(shù)后關(guān)節(jié)感染的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，患者及其家屬也能直觀了解病情及治療方法，有利于醫(yī)患溝通[17-18]。在髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良、髖部骨折、髖臼骨缺損等復(fù)雜髖部疾病治療中，3D打印技術(shù)有利于內(nèi)固定裝置安放、髖關(guān)節(jié)假體前傾角及外展角的精準(zhǔn)定位，降低了手術(shù)難度和提升了手術(shù)效果[16]。髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良易繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎、股骨頭壞死、髖關(guān)節(jié)疼痛及髖關(guān)節(jié)功能障礙等，髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的難度比較大。除股骨頭脫位、相關(guān)角度改變、股骨近端髓腔畸形等因素外，受牽拉影響，血管、神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)也較高。而利用3D打印技術(shù)進(jìn)行術(shù)前模擬設(shè)計(jì)，可以選擇最佳髖臼重建位置，并對肢體長度恢復(fù)進(jìn)行詳細(xì)測量，降低了血管、神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)，手術(shù)效果滿意[19]。何忠等[20]利用3D打印輔助下治療Crowe Ⅳ型成人髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良10例(11髖)，結(jié)果表明，3D打印輔助精準(zhǔn)治療復(fù)雜髖部疾病效果顯著，有利于加深骨科醫(yī)生對疾病的認(rèn)識與把握。鄒康等[21]對60例3D打印輔助THA的研究發(fā)現(xiàn)，3D打印組術(shù)后3個(gè)月Harris評分高于傳統(tǒng)組，且術(shù)中出血量、下床活動(dòng)時(shí)間、術(shù)后感染、關(guān)節(jié)脫位等并發(fā)癥發(fā)生率低于傳統(tǒng)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明3D打印技術(shù)有利于促進(jìn)患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能和日常生活能力的快速恢復(fù)。

本研究結(jié)果顯示， 雖然2組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量，以及術(shù)后24 h引流量、并發(fā)癥發(fā)生率、術(shù)后3個(gè)月和6個(gè)月的Harris評分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但 3D打印組患者術(shù)后的髖臼前傾角和外展角均優(yōu)于傳統(tǒng)組，且較傳統(tǒng)組更接近于術(shù)前設(shè)計(jì)角度；術(shù)后1個(gè)月的髖關(guān)節(jié)Harris評分高于傳統(tǒng)組；術(shù)后3個(gè)月、6個(gè)月的Harris評分顯著優(yōu)于術(shù)后1個(gè)月。以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。充分表明3D打印技術(shù)不僅可為患者提供個(gè)性化、精準(zhǔn)化治療方案，還有助于術(shù)者對手術(shù)操作的理解和降低手術(shù)難度，并可促進(jìn)關(guān)節(jié)功能早期恢復(fù)。分析其原因?yàn)椋?1)本組選擇的股骨頭壞死、股骨頸骨折患者的髖臼及位置均無明顯異常，故DAA入路操作較為方便，且對肌肉、血管的損傷較小。(2)3D打印組可按術(shù)前設(shè)計(jì)的目標(biāo)，準(zhǔn)確維持正常的髖臼前傾角及外展角，故有利于促進(jìn)患者髖關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)。而術(shù)后3個(gè)月至6個(gè)月，隨著髖周肌肉、血管、神經(jīng)的修復(fù)，2組患者的Harris評分均可逐漸得到改善。(3)股外側(cè)皮神經(jīng)損傷是DAA入路最常見的并發(fā)癥，與手術(shù)切口位置、術(shù)中牽拉等因素有關(guān)。主要表現(xiàn)為大腿前外側(cè)皮膚感覺障礙、疼痛，隨著神經(jīng)的修復(fù)，這種癥狀會(huì)逐漸消失。本研究中，2組各出現(xiàn)1例股外側(cè)皮神經(jīng)損傷，在術(shù)后6個(gè)月隨訪時(shí)癥狀全部消失。傳統(tǒng)組出現(xiàn)1例髖關(guān)節(jié)前脫位，經(jīng)測量髖臼假體前傾角為11°，外展角為31°，均在相對安全范圍[22]，即髖臼前傾角(15±10)°，外展角(40±10)°。但亦有研究通過系統(tǒng)評價(jià)與Meta分析發(fā)現(xiàn)，髖臼前傾角與外展角的精確度與髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后穩(wěn)定性呈正相關(guān)，表明3D打印技術(shù)具有降低術(shù)后髖關(guān)節(jié)脫位發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢[18]。

綜上所述， 3D打印技術(shù)采用DAA行THA，能提高髖臼假體前傾角及外展角安放精確度，改善患者術(shù)后早期髖關(guān)節(jié)功能，是安全、可行性的治療股骨頸骨折、股骨頭壞死患者的手段。但仍需擴(kuò)大樣本量和進(jìn)行長期隨訪予以論證。