3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折的临床效果
梁建斌 姚富华 黄建华
广东省惠州市中大惠亚医院骨科,广东惠州 516081
[摘要]目的 探讨3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折的临床效果。方法 回顾性分析2015年1月~2019年12月于中大惠亚医院收治的50 例不稳定性骨盆骨折患者临床资料,根据治疗方法分为常规组(n=25)和研究组(n=25)。常规组采用经后路脊柱-骨盆内固定术治疗,研究组在常规组的基础上采用3D打印技术辅助治疗。比较两组的手术时间、术中出血量、螺钉错位率、骨折复位质量、骨盆功能恢复情况和并发症发生情况。结果 研究组的手术时间短于常规组,术中出血量、螺钉错位率少于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组骨折复位质量比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组骨盆功能恢复质量比较,差异无统计学意义(P>0.05)。研究组并发症总发生率低于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折,对骨盆骨折修复提前进行精准的评估规范,有助于缩短手术用时,减少手术创伤和并发症,且有较好的骨折修复质量和功能恢复效果。
[关键词]3D打印;经后路脊柱-骨盆内固定术;不稳定性骨盆骨折;并发症
骨盆骨折主要由于直接暴力撞击或从高处坠落等外力创伤造成的骨折[1]。骨盆骨折是较为少见的骨折类型,在所有骨折中占比1%~3%[2]。随着现代社会交通和建筑业的不断发展,骨盆骨折的发生率也有所提升[3]。骨盆的解剖结构特殊,形态缺乏规则性,不同的创伤会造成不同的骨折类型,高能量外力冲撞会使骨折处发生明显的移位,形成不稳定性骨盆骨折,容易损伤周边的神经、血管[4]。对于不稳定性骨盆骨折,良好的复位是其治疗的关键。其中经后路脊柱-骨盆内固定术能实现“骶骨-腰-髂”的三维互锁固定,研究发现它对于不稳定性骨盆骨折能提供较为可靠的固定效果,且创伤较小,患者恢复较快[5]。但是手术治疗中对于椎弓根处和髂骨的螺钉置入的位置有较高的要求,务必准确置入,避免置入的位置和力度有误,洞穿骨皮质,造成周边神经及血管的损伤。3D打印技术是一种新型的生物技术,基于术前CT 三维重建、MRI等医疗手段,结合计算机技术,建立三维数字模型,打印成个体化病变模型,从而为患者的手术治疗提供术前评估及术中导航,进行个性化诊疗。近年来,3D打印技术逐渐被应用于骨科患者的辅助治疗,能对骨折部位的解剖形态充分展示,提升治疗准确性[6]。本研究将3D打印技术应用于助治疗不稳定性骨盆骨折,探讨3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折的临床效果,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2015年1月~2019年12月于中大惠亚医院收治的50 例不稳定性骨盆骨折患者临床资料,根据治疗方法分为常规组(n=25)和研究组(n=25)。常规组中,男15 例,女10 例;年龄31~72 岁,平均(44.7±6.4)岁;受伤到治疗时间3~10 d,平均(5.4±1.2)d;骨折类型:B 型14 例,C 型11 例;骨折原因:交通事故6 例,高空坠落11 例,挤压伤8 例。研究组中,男16 例,女9 例;年龄30~70 岁,平均(44.2±6.1)岁;受伤到治疗时间2~11 d,平均(5.2±1.4)d;骨折类型:B 型15 例,C 型10 例;骨折原因:交通事故5 例,高空坠落13 例,挤压伤7 例。两组一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会审核批准,所有患者及家属均知情同意。
纳入标准:①经相关诊断为不稳定性骨盆骨折[7];②Tile 分型为B 型或C 型;③采取内固定手术治疗,且受伤到治疗时间不足14 d。
排除标准:①病理性骨折;②合并严重的脏器疾病:③开放性骨折;④存在造血系统疾病;⑤既往有骨盆骨折史。
1.2 方法
两组患者在入院后,均进行合并伤的处理、抗休克处理,C 型患者予以股骨踝上骨的牵引复位。
常规组采用经后路脊柱-骨盆内固定术治疗。术前取俯卧位,先通过常规X 线机拍摄骨盆的入口、出口以及骨盆平片,观察骨盆骨折部位的具体情况,判断骨折损伤移位程度、软骨及周围软组织损伤情况,然后制定好手术方案,确定手术入路。手术选取全身麻醉,患者行俯卧位,行L5 棘突到S2 棘突连线切口,逐层切开,剥离双侧椎旁肌丛,显露L5 椎体、S1 椎体上下关节突及两侧髂后上棘骨面,充分显露后,在双侧髂骨翼置入髂骨钉,在L5 或者S1 椎弓根处植入椎弓根螺钉,在放置连接棒前,需对棒进行预弯,然后用连接器将螺钉与预弯棒连接,利用钉棒系统进行复位骶髂关节的垂直、分离及旋转移位。如骶骨Denis Ⅱ、Ⅲ区存在骨折时,需注意不能过度加压,否则将造成骶神经损伤,必要时先行骶管减压再行骨折复位。
研究组则在常规组的基础上采用3D打印技术辅助治疗。术前对患者进行盆骨区域的薄层CT 扫描,将扫描数据输入Mimics 18.0 软件进行三维重建,建立盆骨的三维模型。采用聚乳酸,通过3D打印机对患者的盆骨三维模型进行打印等比例的实物模型。手术医师结合影像学检查资料对打印好的实物模型的骨折部位进行数字化的分离,测定骨折块的分离和关节面塌陷的详细数据。根据健侧的半边骨盆,结合患者的骨折具体情况,在软件上进行模拟手术方案,模拟复位的方式、手术入路、髂骨钉和椎弓根螺钉置入的位置、角度,观察髂骨钉和椎弓根螺钉的轨迹,钉棒系统的复位效果,调整确认最佳的手术方案,并进行模型的模拟固定。将模拟固定好的盆骨模型进行全方位的拍照,将相关数据输入打印机,打印形成导板,并粘合于骨盆相应位置。手术时,同样选取全身麻醉,根据确定好的手术方案,选择相应的手术入路,暴露骨折的部位,清除破碎组织和软骨,并与模型进行对照,参照模拟手术方案利用钉棒系统进行固定修复。
两组患者在术后均常规应用抗生素,随访6 个月。
1.3 观察指标及评价标准
比较两组的手术时间、术中出血量、螺钉错位率、骨折复位质量。随访6 个月,比较两组骨盆功能恢复情况和并发症发生情况。
①骨折复位质量参照骨盆Matta 评分标准根据骨折移位距离进行评估[8]。分为四个等级:优(<4 mm)、良(4~<10 mm)、中(10~<20 mm)、差(≥20 mm)。折复位质量优良率=(优+良)例数/总例数×100%。②骨盆功能恢复情况根据Majeed 骨盆功能评分进行分级[9]。分为四个等级:优(>85 分)、良(70~85 分)、中(55~69分)、差(<55 分)。骨盆功能恢复质量优良率=(优+良)例数/总例数×100%。③并发症包括切口感染、神经损伤、骨折不愈合。
1.4 统计学方法
以SPSS 20.0 统计学软件进行数据分析,计量资料用均数±标准差(±s)表示,两组间比较采用t 检验;计数资料用率表示,组间比较采用χ2 检验,以P0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者手术时间、术中出血量、螺钉错位率的比较
研究组的手术时间短于常规组,术中出血量、螺钉错位率少于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。
表1 两组患者手术时间、术中出血量、螺钉错位率的比较(±s

2.2 两组患者骨折复位质量的比较
两组的骨折复位质量比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表2)。
表2 两组患者骨折复位质量的比较[n(%)]

2.3 两组患者骨盆功能恢复质量的比较
研究组和常规组的骨盆功能恢复质量比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表3)。
表3 两组患者骨盆功能恢复质量的比较[n(%)]

2.4 两组患者并发症发生情况的比较
研究组的并发症总发生率低于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)(表4)。
表4 两组患者并发症发生情况的比较[n(%)]

3 讨论
不稳定性骨盆骨折属于较为复杂的骨折类型,骨盆解剖结构复杂,涉及到骶髂关节和耻骨联合的空间移位,且往往伴有周边软组织的损伤,治疗的难度较高。使用脊柱通用内固定器将下脊柱、骶骨及髂骨联合固定,能为骨盆后环提供水平方向和垂直方向的多平面稳定性能,对于不稳定性骨盆骨折治疗有良好的效果[9]。但是术中螺钉的进针点、进针方向皆可影响螺钉的稳定性,且螺钉置入通过骨性通道时,为确保螺钉置入的位置和角度准确不损伤周围的血管和神经,有时需要频繁对骨盆出入口和相关部位进行X 线机透视,此时必然会增加手术耗时[10]。而且即便是在透视下进行操作,仍在一定的螺钉错位率,或者螺钉长度不当,贯穿骨皮质,这会造成术后神经损伤等并发症[11]。因此确定好螺钉的进针点和角度,准确的植入螺钉,降低螺钉错位率,确保其稳定性乃是手术的重点和难点[12]
3D打印技术是一种现代化的快速成型技术,最早应用于工业,后来被用于医学诊断。本次研究将3D打印技术用于辅助治疗不稳定性骨盆骨折,以术前患者三维的数据模型为基础,打印出等比例的实物模型,从而准确真实的模拟展现出患者骨盆骨折的具体情况,方便医师直观进行准确评估患者的病情,制定个体性化的手术方案[13]。此外,医师还能对螺钉置入位置、角度、轨迹等进行模拟,调整获得最佳的角度和位置,并设计形成导板贴合于骨皮质上,在手术修复时,按照模拟规划好的空心螺钉置入位置、角度进行植入,提升医师手术操作的准确性和熟练度,有助于减少透视的频率,从而缩短手术时间,并降低手术难度和螺钉错位率,有效预防神经损伤等并发症[14]。本研究中,研究组的手术时间短于常规组,术中出血量、螺钉错位率少于常规组,差异有统计学意义(P<0.05);两组的骨折复位质量以及骨盆功能恢复质量比较,差异无统计学意义(P>0.05);研究组的并发症总发生率低于常规组,差异有统计学意义(P<0.05),与吴超等[15]的研究结论一致。提示3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折,对骨盆骨折修复提前进行精准的评估规范,有助于缩短手术用时,减少手术创伤和并发症,且有较好的骨折修复质量和功能恢复效果。不过,本次研究样本量相对较小,结论有待进一步验证,且目前3D打印技术的成本较为昂贵,因此推广难度较高。
综上所述,3D打印技术辅助治疗不稳定性骨盆骨折,对骨盆骨折修复提前进行精准的评估规范,有助于缩短手术用时,减少手术创伤和并发症,且且有较好的骨折修复质量和功能恢复效果。
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Clinical effect of 3D printing in the assisted treatment of unstable pelvic fractures
LIANG Jian-bin YAO Fu-hua HUANG Jian-hua
Department of Orthopaedics,Huiya Hospital of the First Affiliated Hospital,Sun Yat-sen University,Guangdong Province,Huizhou 516081,China
[Abstract]Objective To explore the clinical effect of 3D printing technology in the assisted treatment of unstable pelvic fractures.Methods The clinical data of 50 patients with unstable pelvic fractures admitted to Huiya Hospital of the First Affiliated Hospital,Sun Yat-sen University from January 2015 to December 2019 were retrospectively analyzed.According to the different treatment methods,they were divided into the routine group(n=25)and the study group(n=25).The routine group was treated with post erior approach,sacroiliac joint fixed with spinal pelvic fixation,and the study group was treated with 3D printing technique on the basis of routine group.The operative time,intraoperative bleeding volume,screw dislocation rate,fracture reduction quality,pelvic function recovery and complications were compared between the two groups.Results The operation time in the study group was shorter than that in the routine group,the intraoperative bleeding volume and screw dislocation rate of the study group were less than those of the routine group,the differences were statistically significant(P<0.05).There was no significant difference in fracture reduction quality in the two groups(P>0.05).There was no significant difference in the quality of pelvic function recovery in the two groups(P>0.05).The total incidence of complications in the study group was lower than in the conventional group,and the difference was statistically significant(P<0.05).Conclusion 3D printing technology in the assisted treatment of unstable pelvic fractures,pelvic fracture repair in advance to carry out accurate evaluation norms,help to shorten the operation time,reduce surgical trauma and complications,and has good fracture repair quality and functional recovery effect.
[Key words]3D printing;Post erior approach,sacroiliac joint fixed with spinal pelvic fixation;Unstable pelvic fracture;Complications
[中图分类号]R687.3
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2021)6(b)-0025-04
[基金项目]广东省惠州市医疗卫生类科技计划项目(2018Y300)
[作者简介]梁建斌(1977-),男,硕士,副主任医师,研究方向:脊柱外科(脊柱退变性疾病)
通讯作者:姚富华,男,硕士,主治医师
(收稿日期:2020-12-14)