湯勇,曾昭池,朱志勇,吳開元,余明陽,袁永端

(聯(lián)勤保障部隊第九二二醫(yī)院骨一科,湖南 衡陽 420002)

發(fā)育性髖關節(jié)發(fā)育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)為臨床常見骨關節(jié)疾病,可分為四型,其中Crowe Ⅲ、Ⅳ型患者病情嚴重,若得不到及時有效干預,可能繼發(fā)髖關節(jié)骨關節(jié)炎,出現(xiàn)髖關節(jié)疼痛、跛行、肢體屈曲攣縮等癥狀[1]。全髖關節(jié)置換術(total hip arthroplasty,THA)是治療DDH主要手段,由于此類患者髖關節(jié)解剖學變異、具有多樣性,需要術前對患髖解剖結構進行個性化分析。既往術前采用X線、CT了解術區(qū)解剖學變異情況,借助影像學資料設計臼體安放位置,手術效果極大受到術者經驗的影響[2]。近年來,3D打印技術在骨關節(jié)外科興起,該技術基于計算機三維設計,采用粉末、細胞組織、塑料等具有黏合性的材料,借助逐層疊加、分層制造等技術構造模型,以此實現(xiàn)實物立體化,從而可更加精確地開展手術[3]。鑒于此,為提高DDH患者THA術治療效果,本研究引入3D打印技術進行手術方案設計與手術模擬,以期為DDH手術方案選擇提供參考,現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準:(1)符合《發(fā)育性髖關節(jié)發(fā)育不良診療指南(2009年版)》[4]中DDH診斷標準,經X線、CT等檢查證實;(2)Crowe分型Ⅲ～Ⅳ型;(3)保守治療無效,具備手術指征;(4)無手術禁忌證;(5)年齡≥18歲;(6)依從性良好;(7)病歷資料齊全。排除標準:(1)伴有重要臟器功能異常、語言溝通障礙、精神疾病、嚴重心血管疾病、免疫功能障礙;(2)伴有影響術后康復的疾病,如下肢肌力異常、周圍神經損傷;(3)合并髖關節(jié)外傷、感染、皮膚破損;(4)患髖既往接受過矯形手術;(5)不能耐受手術;(6)中途退出的患者。

1.2 一般資料 以2020年8月至2022年10月聯(lián)勤保障部隊第九二二醫(yī)院骨一科收治的60例DDH患者作為研究對象,采用隨機數(shù)字表法進行分組,每組各30例。A組按照常規(guī)操作完成THA術,B組采用3D打印技術制作患髖實體模型進行手術方案設計和模擬手術。A組男13例,女17例;年齡36～69歲,平均(54.81±7.03)歲。B組男10例,女20例;年齡35～70歲,平均(52.09±7.44)歲。兩組間性別、年齡、Crowe分型、身體質量指數(shù)(body mass index,BMI)、病灶位置、合并癥比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05,見表1),具有可比性。本研究獲得聯(lián)勤保障部隊第九二二醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準,所有患者均知情并同意。

表1 兩組一般資料比較

1.3 手術方法 兩組患者術前均行心電圖、血常規(guī)、凝血功能、心肺功能以及下肢血管彩超、患髖CT掃描、髖關節(jié)正位與側位X線掃描等檢查。

1.3.1 A組 按照常規(guī)操作完成THA術,全麻,取側臥位。采用后外側入路方式,逐層切開皮膚、筋膜,劈開臀大肌,充分暴露關節(jié)囊后部,松解筋膜,使股骨頭脫位并切斷取出,截骨暴露真臼,清理真臼面的骨贅與軟組織,之后進行造臼,置于真臼,將股骨頭假體置入骨髓腔并復位,放置引流管,縫合切口。術后使用抗生素進行抗感染,術后48 h移除引流管,指導患者進行功能訓練。

1.3.2 B組 采用3D打印患髖實體模型進行手術方案設計和模擬手術,具體操作如下:(1)3D建模。對骨盆行CT掃描,以建模軟件構建3D模型,對模型進行分區(qū),得到逐層的截面,并將模型數(shù)據導入3D打印機,得到骨盆模型。(2)術前規(guī)劃。①應用骨盆數(shù)據重建3D模型,依照解剖標志確定坐標平面,在坐標平面的基礎上結合Ranawat三角定義,確定髖臼內限面、下限面。②在3D骨盆模型上進行置入髖臼杯的模擬操作,以骨量為依據,在滿足覆蓋率(≥50%)、髖臼杯角度(外展40 °、前傾15 °)的前提下,將臼杯適當內移或上移,將患側或/和健側髖臼前后徑、上下徑當作參考,預估臼杯直徑。③采用點云技術在真臼的位置虛擬出臼杯合適的安放位置,首先提取正常側髖臼表面點云,導入imageware 12.1軟件,提取髖臼表面最大范圍近似同一球面的結構,經擬合求出最適球體,球心即髖臼旋轉中心,再利用鏡像原理,得到患側髖臼旋轉中心,并將其作為中心,于冠狀面外展40 °,于矢狀面前傾15 °,即可獲得導向器方位,之后再設計出導向器。(3)手術方法。全麻,取仰臥位,采用后外側入路方式,注意對坐骨神經進行保護。關節(jié)囊暴露之后將其“T”型切開,屈髖內旋,股骨頭脫位并截除,將髖臼顯露;股骨骨鉤朝前方拉開,并將前方關節(jié)囊切除,在髖臼前緣、腰大肌之間將Hohmann牽開器插入,將切口后方軟組織切開,對股骨位置進行適當調整,最大程度上顯露髖臼;將圓韌帶殘端、關節(jié)盂唇及關節(jié)囊切除,髖臼面增生骨化組織采用刮匙刮除,顯露骨性結構;對導向器進行檢查,并仔細觀察解剖特點,在髖臼內置入導向器,確保緊密貼合髖臼內壁,術者通過預留釘?shù)烙?支3.5 mm克氏針在髖臼內壁臨時固定導向器,助手對其穩(wěn)定性進行維持,并確保導針角度正確,然后再經側板導向針釘?shù)缹?枚4.0 mm的導針鉆入髂骨作為導向針,此時可達到外展40 °、前傾15 °要求,然后再將臨時固定的克氏針拔除,將導向器移除,依據導針方向銼臼。在此過程中注意確保導針與銼桿為平行狀態(tài),一直到軟骨下骨點狀出血,再根據導針方向將臼杯置入;以髓腔銼進行擴髓,選取并植入適合股骨柄,置入股骨頭假體并復位;生理鹽水、碘伏沖洗創(chuàng)口,引流管置入關節(jié)腔后逐層縫合。(4)術后處理。術后結合患者實際情況行抗感染、鎮(zhèn)痛等對癥支持治療,給予低分子肝素、充氣泵抗凝;術后當天即可行踝泵活動、肌四頭肌等長收縮鍛煉;術后24～48 h拔除引流管,復查患肢髖關節(jié)X線片。

1.4 觀察指標

1.4.1 手術及術后恢復指標 比較兩組手術時間、術中出血量、術后下地時間、住院時間。

1.4.2 假體匹配率及股骨劈裂骨折發(fā)生率 假體匹配率是指術前預估股骨假體型號與術后所用股骨假體型號的匹配度;記錄兩組術中股骨劈裂骨折發(fā)生情況,計算發(fā)生率。

1.4.3 髖關節(jié)功能評分 于術前、術后4周分別使用Harris髖關節(jié)評分(Harris hip score,HHS)評估兩組髖關節(jié)功能,由畸形、疼痛、活動度、功能等4個項目組成,共15個條目,滿分100分,>89分為優(yōu),80～89分為可,70～79分為良,<70分為差[5]。

1.4.4 術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角 使用CT法分別測量兩組患者髖臼前傾角(在髖關節(jié)CT橫斷面上髖臼前后壁連線與骨盆矢狀軸構成的夾角)、股骨前傾角(在下肢CT橫斷面上股骨頸軸線與股骨后髁連線構成的夾角),兩者之和為髖臼-股骨聯(lián)合前傾角。

1.4.5 并發(fā)癥 記錄兩組股神經及坐骨神經損傷、假體松動及脫位、肺栓塞、下肢深靜脈血栓、假體周圍骨折、關節(jié)感染等并發(fā)癥發(fā)生情況。

2 結 果

2.1 手術指標及術后恢復指標 B組術中出血量較A組少,手術時間、術后下地時間、住院時間較A組短(P<0.05,見表2)。

表2 兩組患者手術指標與術后恢復指標比較

2.2 假體匹配率及股骨劈裂骨折發(fā)生率 B組術前、術后假體匹配率(90.00%)較A組(30.00%)高,術中股骨劈裂骨折發(fā)生率(0%)較A組(50.00%)低(P<0.05,見表3)。

表3 兩組假體匹配率及股骨劈裂骨折發(fā)生率比較[例(%)]

2.3 髖關節(jié)功能評分 兩組患者術前HHS評分對比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);術后4周HHS評分均較術前上升(P<0.05),組間對比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05,見表4)。

表4 兩組HHS評分比較分)

2.4 術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角 B組術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角為(46.31±3.07) °,A組為(45.68±2.76) °,組間比較差異無統(tǒng)計學意義(t=0.836,P=0.407)。

2.5 并發(fā)癥 兩組患者術后均未出現(xiàn)股神經及坐骨神經損傷、假體松動及脫位、肺栓塞、下肢深靜脈血栓、假體周圍骨折、關節(jié)感染等并發(fā)癥。

2.6 典型病例 DDH Ⅲ型典型病例為一62歲女性患者,“反復右髖部疼痛、活動受限20余年”入院。查體:右下肢短縮畸形,右髖關節(jié)活動明顯受限。入院診斷:右髖臼發(fā)育不良并髖關節(jié)脫位(DDH Ⅲ型)。擇期行3D打印技術輔助下右側THA術。手術前后影像學資料見圖1～2。

圖1 術前X線片示右髖臼發(fā)育不良并髖關節(jié)脫位(DDH Ⅲ型)

圖2 術后X線片示假體位置良好

DDH Ⅳ型典型病例為一40歲女性患者,“反復右髖部疼痛、活動受限10余年”入院。查體:右側髖關節(jié)活動明顯受限。入院診斷:右髖臼發(fā)育不良并髖關節(jié)脫位。擇期行3D打印技術輔助下右側THA術。手術前后影像學資料見圖3～4。

圖3 術前X線片示右髖臼發(fā)育不良并髖關節(jié)脫位(DDH Ⅳ型)

圖4 術后X線片示假體位置良好

3 討 論

Crowe Ⅲ、Ⅳ型DDH患者髖臼骨嚴重缺損、股骨頭嚴重脫位,在臨床治療過程中面臨巨大挑戰(zhàn)。THA術是治療中晚期DDH的可靠方法,可改善髖關節(jié)功能,使患者恢復正常行走[6],但長期實踐證實THA術仍具有一定不足[7]。為提升DDH手術療效,本研究應用3D打印模型及模擬手術,并展開分析其價值與效果。

3D打印模型及模擬手術具有具體化、標準化、精準化等特點,相較于傳統(tǒng)THA術優(yōu)勢如下:(1)通過CT掃描重建骨盆形態(tài),利用3D打印機得到1∶1復原的骨盆模型,術者可觀察患髖解剖變異情況,對臼杯大小、傾角、安放高度進行預判斷,開展手術預操作,從而提升手術效果;(2)可利用骨盆模型分析髖周骨贅情況,判斷骨贅是否需清除,既可節(jié)約手術時間,還能保留無需清除的髖臼壁骨贅,提高髖臼假體穩(wěn)定性;(3)術中對患髖解剖結構存疑時,可再次觀察骨盆模型,為手術操作安全性提供保障[8-11]。鄒康等[12]學者指出,在THA術中應用3D打印技術,能縮短手術時間、下地時間、住院時間,減少出血量。本研究中B組術中出血量較A組少,手術時間、術后下地時間、住院時間較A組短,與上述研究結果一致。分析原因如下:傳統(tǒng)THA術依靠影像學資料難以確定準確的假體參數(shù),術中需進行數(shù)次匹配,不僅延長手術時間,增加出血量,還會增加關節(jié)感染風險,不利于術后康復。而3D打印模型及模擬手術在術前制造骨盆模型,可使術者準確掌握患髖解剖結構,同時術前可算出假體參數(shù),術中無需進行反復匹配,利于縮短手術時間、減少出血量。

有學者認為,股骨劈裂骨折的發(fā)生主要在于假體型號選擇不當、對股骨髓腔情況缺乏了解,股骨假體與股骨髓腔充分匹配能為假體穩(wěn)定性提供堅實基礎,減少假體松動、假體周圍骨折發(fā)生,同時能降低股骨劈裂骨折發(fā)生率[13]。本研究結果顯示,B組手術前后假體匹配率、術中股骨劈裂骨折發(fā)生率較A組低,產生此結果的原因與DDH患者術區(qū)解剖學變異密不可分。常規(guī)術前檢查不能完全掌握股骨端骨骼情況,而3D打印模型及模擬手術能設計個性化股骨柄,可更好適應股骨髓腔不同情況。本研究還關注患者手術前后髖關節(jié)功能,結果顯示術后4周兩組HHS評分均較術前上升,組間對比差異無統(tǒng)計學意義,說明3D打印模型及模擬手術應用于Crowe Ⅲ、Ⅳ型DDH患者THA術中效果確切。

髖臼-股骨聯(lián)合前傾角的概念由Mckbbbin于1970年提出,其值過大易出現(xiàn)前脫位,過小易出現(xiàn)后脫位,25 °～50 °是髖臼-股骨聯(lián)合前傾角的合理范圍,處于該范圍內既可擴大THA術后關節(jié)活動空間,又能降低假體脫落風險[14]。因此,髖臼-股骨聯(lián)合前傾角可用于判斷髖關節(jié)穩(wěn)定性。有文獻報道,對接受THA術DHH患者應用聯(lián)合前傾角技術,能明顯改善術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角,減少關節(jié)脫位的發(fā)生[15]。本研究經數(shù)據對比發(fā)現(xiàn),兩組術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角比較差異無統(tǒng)計學意義,分析原因可能在于:(1)術中均將橫韌帶卵圓窩作為參考標志,擺放臼杯位置,確定髖臼旋轉中心點。在髖臼保持固定位置的前提下,對股骨前傾角進行調整,均可得到合適髖臼-股骨聯(lián)合前傾角。3D打印模型及模擬手術的應用不會明顯改善術后髖臼-股骨聯(lián)合前傾角。(2)軟組織遮擋可能一定程度干擾髖臼-股骨聯(lián)合前傾角的調整。(3)選取病例數(shù)較少可能不能反映出真實情況。此外,本研究發(fā)現(xiàn)兩組患者術后均未出現(xiàn)股神經及坐骨神經損傷、假體松動及脫位、肺栓塞、下肢深靜脈血栓、假體周圍骨折、關節(jié)感染等并發(fā)癥,證實3D打印模型與模擬技術輔助THA術、傳統(tǒng)THA術治療DDH均具有較高安全性。3D打印模型及模擬手術時應注意:(1)在假體難以置入的情況下,切忌繼續(xù)暴力置入,應拔出假體,認真思考原因后再次置入;(2)磨銼時應注意深度,既不能過深,也不能過淺,以防影響臼杯假體的穩(wěn)定性。

綜上所述,3D打印模型及模擬手術應用于Crowe Ⅲ、Ⅳ型DDH患者THA術中效果確切,能提高假體匹配率,降低術中股骨劈裂骨折發(fā)生率,縮短手術時間,減少術中出血量,促進康復,值得臨床推廣應用。