裴方 趙蕤 姚圣城 仇尚

髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）主要是由于先天性髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)育畸形造成的髖臼與股骨頭覆蓋不良、匹配欠佳，使髖關(guān)節(jié)處于脫位的病理狀態(tài)，可引起嚴重的關(guān)節(jié)功能障礙[1]，如得不到及時有效的治療，患側(cè)髖關(guān)節(jié)將出現(xiàn)繼發(fā)性骨性關(guān)節(jié)炎，嚴重限制患者日常活動，降低生活質(zhì)量。全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip arthroplasty，THA）是治療DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)的主要手段，其臨床有效性已得到證實[2-4]。然而，由于DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎患者存在髖臼骨缺損嚴重、真臼淺小及解剖異常等問題，實施THA 手術(shù)難度較大。相關(guān)研究表明，采用自體骨植骨對于恢復(fù)正常解剖位置，糾正髖臼骨缺失，提高假體覆蓋率方面具有明顯優(yōu)勢，但也伴隨著與植骨相關(guān)的并發(fā)癥，如出現(xiàn)移植骨吸收、骨溶解等，從而導致假體松動[5-6]。目前臨床上主要運用二維影像，包括X射線、CT 及MRI 等對髖關(guān)節(jié)疾病進行術(shù)前診斷和指導術(shù)中操作，但由于二維影像本身具有一定的局限性，難以對病變區(qū)域及周圍的解剖結(jié)構(gòu)進行準確的預(yù)測，加大了手術(shù)難度。3D 打印技術(shù)的出現(xiàn)徹底扭轉(zhuǎn)了該局面，其以數(shù)字模型為模板，應(yīng)用黏合材料制造出的三維實體，能夠精確的打印出與髖關(guān)節(jié)1∶1 的三維形態(tài)模型，現(xiàn)已逐漸成為DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎患者實施個體化精準醫(yī)療的有效手段[7-8]。本研究探討利用3D 打印技術(shù)制作骨盆模型及個性化導航模板，進行術(shù)前規(guī)劃從而輔助自體骨植骨的THA 治療DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎的應(yīng)用價值?，F(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年1 月—2021 年12 月徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院收治的初次行自體骨植骨THA 治療的48 例CroweⅡ～Ⅳ型成人DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎患者。納入標準：（1）術(shù)前根據(jù)影像學資料及臨床癥狀診斷為DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎，且為單側(cè)發(fā)作；（2）Crowe分型為Ⅱ～Ⅳ型；（3）患處髖關(guān)節(jié)疼痛感明顯且活動受限，經(jīng)保守治療效果欠佳；（4）病例及隨訪資料真實完整。排除標準：（1）年齡＜18 歲；（2）存在既往髖關(guān)節(jié)手術(shù)史；（3）存在嚴重的骨質(zhì)疏松；（4）存在類風濕性關(guān)節(jié)炎等其他炎癥疾??；（5）肢體肌力因患有其他疾病而受到影響或無法進行后期功能鍛煉；（6）存在其他器官功能衰竭及凝血功能障礙。將患者分為觀察組和對照組，所有患者及家屬均對治療方案及手術(shù)方式知情同意；研究經(jīng)本院醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前計劃 兩組均進行常規(guī)術(shù)前檢查和評估，完善相關(guān)的影像學檢查。觀察組：將術(shù)前CT掃描的骨盆數(shù)據(jù)以原始DICOM 格式導入計算機軟件進行骨盆3D 模型重建，結(jié)合術(shù)前影像學資料與檢查結(jié)果進行術(shù)前計劃，根據(jù)模型確定真、假臼的情況，旋轉(zhuǎn)中心下移的長度，根據(jù)真臼的直徑確定術(shù)中安放髖臼假體的位置和大小，對周圍骨量及髖臼壁缺損情況進行評估；利用軟件按照計劃模擬手術(shù)，確定導航模板的形態(tài)和角度，然后用聚酰胺材料3D 打印1∶1 骨盆模型和導航模板，并隨手術(shù)器械消毒滅菌。對照組：根據(jù)骨盆X 線片和髖部CT掃描數(shù)據(jù)進行髖臼測量，利用影像學檢查資料進行術(shù)前計劃。

1.2.2 手術(shù)方法 兩組均采取椎管內(nèi)麻醉或全麻，取健側(cè)臥位，髖關(guān)節(jié)后外側(cè)切口入路，逐層分離皮下組織及筋膜，鈍性分離臀大肌，切斷外旋肌群，用骨鉤向前牽開股骨，暴露關(guān)節(jié)囊后“T”型切開，對切口后方軟組織使用拉鉤牽開以獲得髖臼最佳顯露；清除髖臼內(nèi)的脂肪組織，清理關(guān)節(jié)腔，屈髖內(nèi)旋，使股骨頭后脫位，將小轉(zhuǎn)子上部約1.0 cm 處的股骨頭頸截去，取出股骨頭。觀察組：依據(jù)3D 打印模型的骨性標記，確定髖臼銼打磨的位置，將髖臼面增生骨化組織刮除至顯露骨性結(jié)構(gòu)。采用導航模板置入髖臼內(nèi)臨時固定，確定自體股骨頭移植位置后，用3.5 mm 直徑皮質(zhì)骨螺釘將修整后的自體股骨頭固定于髖臼外上方，然后移除導向器，按照導針方向進行銼臼，磨去軟骨至點狀出血；參照導針方向置入合適型號人工臼杯假體，使用髓腔銼擴髓，置入合適型號股骨柄并調(diào)整前傾角。對照組：依據(jù)經(jīng)驗確定打磨的位置、深度、前傾角及外展角，逐級擴大和加深髖臼，將修整后的自體股骨頭固定于髖臼缺損處并打壓緊實，測試和安裝相應(yīng)髖臼假體與股骨假體，必要時使用螺釘固定。兩組術(shù)后均反復(fù)沖洗創(chuàng)口，止血，復(fù)位髖關(guān)節(jié)，放置引流管，逐層關(guān)閉切口。3D 打印技術(shù)輔助下自體骨植骨的THA 治療DDH 的過程，見圖1～4。

圖1 術(shù)前3D打印規(guī)劃

圖2 術(shù)前雙髖正位片，顯示左側(cè)II型發(fā)育性DDH伴骨性關(guān)節(jié)炎

圖3 術(shù)中自體骨植骨造蓋，增加“真臼”覆蓋（H為近端，A為前端）

圖4 術(shù)后雙髖正位片

1.2.3 術(shù)后處理 兩組術(shù)后均口服抗凝藥物配合充氣泵按摩預(yù)防靜脈血栓，靜脈滴注抗生素預(yù)防感染，同時進行營養(yǎng)支持；鼓勵患者盡早進行屈髖外展位功能鍛煉；術(shù)后影像學復(fù)查假體及植骨情況，穩(wěn)定性較好的患者可在助行器輔助下逐漸負重鍛煉。兩組均分別于術(shù)后6 個月、1 年行門診復(fù)查。

1.3 觀察指標及評價標準

（1）圍手術(shù)期相關(guān)指標。觀察并比較兩組手術(shù)時間，術(shù)中出血量，計算髖臼假體覆蓋率及移植骨覆蓋率、臼杯位置合格率。（2）術(shù)后影像學資料與術(shù)前手術(shù)計劃的差值。術(shù)后1 周采集患者影像學資料，比較兩組髖臼假體大小、外展角、前傾角、旋轉(zhuǎn)中心垂直距離及水平距離與術(shù)前手術(shù)計劃的差值。（3）Harris 髖關(guān)節(jié)功能評分。分別于術(shù)前及術(shù)后1 周進行評價，包括疼痛、功能、畸形、運動范圍等方面，滿分100 分，90～100 分為優(yōu)，80～89 分為良，70～79 分為中，＜70 分為差。（4）三維步態(tài)。術(shù)后6、12 個月，使用三維步態(tài)分析儀進行三維步態(tài)評價，比較兩組在行走過程中的三維步態(tài)參數(shù)（步頻、步幅、步速及髖、膝關(guān)節(jié)運動角度）。（5）并發(fā)癥發(fā)生情況。收集術(shù)后1 年內(nèi)并發(fā)癥發(fā)生情況， 包括靜脈血栓、坐骨神經(jīng)損傷、異位骨化。

1.4 統(tǒng)計學處理

采集數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計學軟件進行分析。計量資料以（x-±s）形式表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗，組內(nèi)比較采用配對t 檢驗；計數(shù)資料以率（%）表示，比較采用χ2檢驗。均以P＜0.05 為有差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較

觀察組男19 例，女5 例；年齡44～65 歲，平均（56.92±2.16）歲；Crowe 分型：Ⅱ型4 例，Ⅲ型7 例，Ⅳ型13 例；發(fā)病至就診時間平均（25.82±3.82）月；雙下肢長度差距平均（3.14±0.45）cm。對照 組 男20 例， 女4 例； 年 齡46～68 歲， 平 均（58.74±4.27）歲；Crowe 分型：Ⅱ型5 例，Ⅲ型8 例，Ⅳ型11 例；發(fā)病至就診時間平均（26.44±3.15）月；雙下肢長度差距平均（3.23±0.48）cm。兩組患者一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。

2.2 兩組圍手術(shù)期相關(guān)指標比較

觀察組手術(shù)時間短于對照組，術(shù)中出血量明顯少于對照組，觀察組髖臼假體覆蓋率及移植骨覆蓋率均明顯高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。兩組臼杯位置合格率比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組圍手術(shù)期相關(guān)指標比較（±s）

表1 兩組圍手術(shù)期相關(guān)指標比較（±s）

組別 手術(shù)時間（min） 術(shù)中出血量（mL） 髖臼假體覆蓋率（%） 移植骨覆蓋率（%） 臼杯位置合格[例（%）]觀察組（n=24） 76.36±12.24 353.28±62.31 98.12±8.14 24.93±2.57 22（91.67）對照組（n=24） 115.22±21.04 562.35±83.30 87.84±6.33 21.26±2.10 19（79.17）χ2/t 值 -8.101 -10.176 5.021 5.572 0.600 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.439

2.3 兩組術(shù)后影像學資料與術(shù)前手術(shù)計劃的差值比較

采集術(shù)后1 周兩組影像學資料，結(jié)果顯示觀察組髖臼假體大小、外展角、前傾角、旋轉(zhuǎn)中心垂直距離及水平距離與術(shù)前手術(shù)計劃的差值均明顯小于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組術(shù)后影像學資料與術(shù)前手術(shù)計劃的差值比較（±s）

表2 兩組術(shù)后影像學資料與術(shù)前手術(shù)計劃的差值比較（±s）

組別 髖臼假體大小（mm） 外展角（°） 前傾角（°） 旋轉(zhuǎn)中心垂直距離（mm） 旋轉(zhuǎn)中心水平距離（mm）觀察組（n=24） 2.23±0.27 2.19±0.35 2.55±0.57 2.39±0.31 1.27±0.22對照組（n=24） 4.14±0.62 5.01±0.78 5.14±0.96 5.66±0.72 3.12±0.50 t 值 -14.360 -16.768 -11.770 -21.210 -17.218 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較

兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表3。

2.5 兩組Harris 髖關(guān)節(jié)功能評分比較

術(shù)前兩組Harris 髖關(guān)節(jié)功能評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；術(shù)后1 周，兩組Harris 髖關(guān)節(jié)功能評分均較術(shù)前升高，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），但組間比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表4。

表4 兩組Harris髖關(guān)節(jié)功能評分比較[分，（±s）]

組別 術(shù)前 術(shù)后1 周 t 值 P 值觀察組（n=24） 36.73±8.32 84.20±5.18 23.728 ＜0.001對照組（n=24） 36.26±8.49 82.16±5.09 22.716 ＜0.001 t 值 0.847 1.418 P 值 0.194 0.163

2.6 兩組三維步態(tài)參數(shù)比較

術(shù)前兩組三維步態(tài)參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；術(shù)后6、12 個月觀察組三維步態(tài)參數(shù)（步速、步頻、步幅及髖、膝關(guān)節(jié)運動角度）均優(yōu)于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表5。

表5 兩組三維步態(tài)參數(shù)比較（±s）

表5 兩組三維步態(tài)參數(shù)比較（±s）

組別 步頻（步/min）步幅（m）術(shù)前 術(shù)后6 個月 術(shù)后12 個月 術(shù)前 術(shù)后6 個月 術(shù)后12 個月觀察組（n=24） 93.12±7.45 107.32±11.25 110.23±12.09 0.48±0.05 0.54±0.06 0.60±0.09對照組（n=24） 94.17±8.01 100.54±10.48 102.20±10.66 0.46±0.04 0.50±0.05 0.53±0.07 t 值 -0.485 2.225 2.512 1.573 2.581 3.092 P 值 0.630 0.031 0.015 0.122 0.013 0.003組別 步速（m/s）髖關(guān)節(jié)運動角度（°）術(shù)前 術(shù)后6 個月 術(shù)后12 個月 術(shù)前 術(shù)后6 個月 術(shù)后12 個月觀察組（n=24） 0.76±0.11 0.90±0.15 0.94±0.17 31.15±4.42 39.61±6.58 44.21±6.89對照組（n=24） 0.75±0.12 0.81±0.14 0.83±0.14 32.22±5.01 35.40±6.04 38.27±6.41 t 值 0.310 2.213 2.517 -0.810 2.378 3.184 P 值 0.758 0.032 0.015 0.422 0.021 0.003組別 膝關(guān)節(jié)運動角度（°）術(shù)前 術(shù)后6 個月 術(shù)后12 個月觀察組（n=24） 50.22±9.07 59.98±10.01 65.64±10.57對照組（n=24） 50.76±9.35 54.12±9.83 58.49±10.35 t 值 -0.209 2.072 2.440 P 值 0.835 0.044 0.018

3 討論

THA 是治療DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎最有效的方法，其中髖臼側(cè)的重建是影響THA 成敗的關(guān)鍵因素之一[9-10]。CroweⅡ～Ⅳ型成人DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎患者與普通骨性關(guān)節(jié)炎患者相比，治療難度系數(shù)更大，一方面患者髖臼側(cè)骨量不足，長期缺少力量刺激，真性髖臼發(fā)育異常，存在程度不一的骨質(zhì)缺損，而且隨著脫位程度的增加，骨量進一步減少，髖臼外上方骨質(zhì)缺損會更為嚴重；另一方面，周圍骨缺損合并骨贅增生，造成髖臼內(nèi)正常解剖標志缺失，影響術(shù)者對真臼的判斷，這給后期髖臼假體的選擇及安放帶來較大困難，如重建后臼杯位置出現(xiàn)偏移，會降低重建關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，增加后期假體的松動率；而假體的有效安放需要具備70%以上骨質(zhì)覆蓋才能夠保證新骨的生長和假體的穩(wěn)定性[11-13]。因此DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎患者在進行THA 時，如何對骨量進行一個更為準確的評估，為假體的安放尋找一個更為精準的位置，既是THA 術(shù)的難點也是手術(shù)成功的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的手術(shù)方式對解剖變異復(fù)雜的DDH 患者缺乏個體化的分析，術(shù)者在操作過程中僅憑借經(jīng)驗和影像學資料進行評估和假體的安放，在一定程度上會影響手術(shù)效果[14-15]。3D 打印技術(shù)通過1∶1 復(fù)原患者骨盆結(jié)構(gòu)，術(shù)者可以對患者實現(xiàn)術(shù)前預(yù)操作，精準選擇臼杯的大小和安放的位置，這對于提高手術(shù)的安全性和有效性具有很大幫助；同時借助模型可以有選擇性地清除和保留骨贅，既節(jié)省手術(shù)時間，也使假體的穩(wěn)定性得到提升[16-18]。在本研究中，觀察組手術(shù)時間短于對照組，術(shù)中出血量明顯少于對照組，觀察組髖臼假體覆蓋率及移植骨覆蓋率均明顯高于對照組（P＜0.05），主要是由于術(shù)前及術(shù)中利用3D 打印模型能夠更為直觀全面的了解髖關(guān)節(jié)內(nèi)部的解剖結(jié)構(gòu)，很大程度上減少了術(shù)中暴露操作，同時能夠指導假體的精準放置；兩組髖關(guān)節(jié)功能評分和并發(fā)癥發(fā)生率比較均無明顯差異，這說明在3D 打印技術(shù)輔助下完成自體骨植骨的THA 與傳統(tǒng)THA 相比均能夠獲得較好的有效性及安全性。

與傳統(tǒng)的THA 術(shù)中徒手操作置入假體，借助骨性標志尋找真臼等完全依賴術(shù)中經(jīng)驗的操作相比，利用3D 打印技術(shù)制作骨盆模型及導航模板在術(shù)前進行評估預(yù)測，術(shù)中進行指導操作，能夠最大程度降低髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)異常、解剖標志模糊等因素對假體準確放置造成的干擾，明顯縮小假體安放位置、角度與術(shù)前規(guī)劃之間的偏差。通過術(shù)后對患者進行影像學資料采集，結(jié)果顯示術(shù)后1 周觀察組髖臼假體大小、外展角、前傾角、旋轉(zhuǎn)中心垂直距離及水平距離與術(shù)前手術(shù)計劃的差值均明顯小于對照組（P＜0.05）。趙資堅等[19]研究結(jié)果也支持這一結(jié)論。三維步態(tài)評價主要是通過收集步態(tài)數(shù)據(jù)對下肢的活動能力進行定量描述，從而評價遠期手術(shù)效果和指導康復(fù)治療[20-21]。本研究在三維步態(tài)分析的參數(shù)能夠客觀地反映THA 術(shù)后患者髖關(guān)節(jié)周圍肌群的協(xié)調(diào)性。本研究于手術(shù)后6、12 個月對患者進行步態(tài)分析，結(jié)果顯示觀察組三維步態(tài)參數(shù)（步速、步頻、步幅及髖、膝關(guān)節(jié)運動角度）均優(yōu)于對照組（P＞0.05），說明在3D 打印技術(shù)輔助自體骨植骨的THA 手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)相比，在術(shù)后步態(tài)恢復(fù)方面更具優(yōu)勢。

綜上所述，3D 打印技術(shù)輔助自體骨植骨的THA 治療成人DDH 繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎與傳統(tǒng)THA 均可取得較好的修復(fù)效果，但3D 打印技術(shù)能明顯減少手術(shù)時間和術(shù)中出血，提高全髖關(guān)節(jié)置換的精確度，有助于髖關(guān)節(jié)的恢復(fù)和術(shù)后步態(tài)的改善。