3D打印技術(shù)在Paprosky Ⅲ型髖臼翻修中的臨床應用

吳毅華， 盧長巍， 梁 仁， 羅思進， 陳 勝， 汪 慧， 蒙建安， 謝克恭

(1.廣西壯族自治區(qū)河池市人民醫(yī)院/右江民族醫(yī)學院附屬河池醫(yī)院脊柱關(guān)節(jié)骨病科， 廣西 河池 547000 2.右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院脊柱關(guān)節(jié)骨病科， 廣西 百色 533000)

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total hip arthroplasty，THA)是骨科常見手術(shù)操作，已成為改善患者髖關(guān)節(jié)的重要手段，隨著THA的廣泛應用，患者因假體磨損及自身原因等導致假體出現(xiàn)松動或髖關(guān)節(jié)受損，往往需要進行翻修手術(shù)治療，與初次髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)不同的是，患者往往因假體移位、松動、假體周圍骨溶解等特點導致翻修手術(shù)難度增加，另外部分患者還可能出現(xiàn)髖臼缺損，導致假體難以安放，松動率增加，患者更容易出現(xiàn)感染，影響髖關(guān)節(jié)功能，導致翻修手術(shù)失敗，因此提高髖臼翻修術(shù)后關(guān)節(jié)復位優(yōu)良率是關(guān)節(jié)外科研究重點[1,2]。有研究提出[3]，在翻修手術(shù)期間給予CT、MR等影像學技術(shù)輔助治療，可在一定程度上提高手術(shù)修復率，患者在術(shù)后恢復情況較佳，但髖關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)較為復雜，傳統(tǒng)影像學技術(shù)往往受到復雜結(jié)構(gòu)的影響導致在術(shù)中應用受限，3D打印可快速成型，主要是在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，使用粉末狀金屬或塑料，逐層打印假體，另外還可在影像學基礎(chǔ)上，打印髖臼模型，模擬、制定手術(shù)計劃，但3D打印技術(shù)在髖臼翻修手術(shù)中應用報道較少，本研究針對2017年9月至2019年12月在我院進行髖臼翻修手術(shù)的患者，應用3D打印技術(shù)進行治療，結(jié)果如下：

1 資料與方法

1.1一般資料：選取2015年3月至2020年3月在我院進行翻修手術(shù)的Paprosky Ⅲ型髖臼受損患者80例為研究對象，納入：①均超聲、查體及髖關(guān)節(jié)正位片等確定符合手術(shù)指征，均在我院進行手術(shù)翻修治療者；②無手術(shù)禁忌癥者；③均知情并自愿參與本項研究。排除：①對手術(shù)不耐受者；②合并精神異常者；③初次進行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)治療者。按照患者住院編號奇偶進行分組，編號為偶數(shù)者納入對照組(n=40)，編號為奇數(shù)者納入觀察組(n=40)，其中觀察組男21例，女19例；年齡42～75歲，平均年齡(58.56±5.41)歲；翻修原因：假體周圍骨折4例，髖臼缺損11例，首次術(shù)后假體松動者25例。對照組男22例，女18例；年齡41～76歲，平均年齡(58.54±5.61)歲；翻修原因：假體周圍骨折5例，髖臼缺損12例，首次術(shù)后假體松動者23例，兩組一般資料有可比性(P>0.05)。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準。

1.2方法：兩組均給予全麻。對照組給予常規(guī)全髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)治療，取原手術(shù)切口，切開皮膚及皮下組織、闊筋膜，在顯露髖關(guān)節(jié)后取出相應配件，清除髖關(guān)節(jié)周圍病變組織，并取樣軟組織進行冷凍活檢，排除感染情況后使用無菌生理鹽水對髖臼部位進行加壓反復沖洗，在復位髖關(guān)節(jié)后選擇合適的生物型髖臼杯壓配固定，放置引流管后縫合切口。觀察組給予3D打印技術(shù)修復，采用64排螺旋CT平掃檢查，將所得數(shù)據(jù)輸入mimics軟件計算機上建立三維數(shù)據(jù)模型(如圖1、2)，并轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入打印機并打印模型，進行術(shù)前評估，隨后將模擬手術(shù)數(shù)據(jù)導入打印機，選擇58型臼杯結(jié)構(gòu)為基底進行假體設(shè)計(如圖3)，根據(jù)標準金屬臼杯結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合病人髖臼測量結(jié)果，打印出髖臼側(cè)金屬假體(如圖4)，并將消毒后的3D打印金屬假體安置在患處，確定位置滿意后隨即在邊緣固定鉆孔，擰入螺釘固定，并放入髖臼內(nèi)襯，依據(jù)手術(shù)方案植入合適的翻修股骨小梁(如圖5)，滿意后縫合切口。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖1、2均為3D打印技術(shù)下患者髖臼假體模型，圖2還反映患者骨缺損具體情況；圖3為結(jié)合公司假體規(guī)格，選擇58型臼杯結(jié)構(gòu)為基底進行假體設(shè)；圖4為根據(jù)標準金屬臼杯結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合病人髖臼測量結(jié)果，設(shè)計髖臼杯；圖5為假體植入情況，補塊部分為骨小梁。

1.3觀察指標：①在手術(shù)后3d采用Rasmussen評分標準評估患者骨折端復位優(yōu)良率，包括：成角畸形、髖關(guān)節(jié)變寬、關(guān)節(jié)面塌陷情況，滿分18分，差記0分，可記6分，良記16分，優(yōu)記18分，得分越高，患者骨折端復位情況越佳。②比較兩組一般手術(shù)資料，包括術(shù)中出血量、術(shù)中輸血量、手術(shù)時間。③采用國際公認的髖關(guān)節(jié)功能評分(Harris)[4]評估兩組治療前后髖關(guān)節(jié)功能變化情況，從關(guān)節(jié)活動范圍、關(guān)節(jié)功能、關(guān)節(jié)畸形、疼痛程度等方面對治療后的髖關(guān)節(jié)功能進行評價，評價標準為優(yōu)、良、差，≥90分為優(yōu)，70～89分為良，≤69分為差，得分越高，患者髖關(guān)節(jié)功能越好。采用數(shù)字分級法(NRS)評估患者手術(shù)前后疼痛程度，用0～10代表不同程度的疼痛，0分為無痛，10分為劇痛。④記錄患者手術(shù)前后曲髖、外展活動度及術(shù)后髖臼假體骨性覆蓋率。⑤隨訪3個月，記錄術(shù)后并發(fā)癥。

2 結(jié) 果

2.1兩組骨折端恢復情況比較：觀察組骨折端復位優(yōu)良率82.50%顯著優(yōu)于對照組62.50%(P<0.05)，見表1。2.2兩組一般手術(shù)資料比較：觀察組術(shù)中出血量、術(shù)中輸血量顯著少于對照組，手術(shù)時間短于對照組(P<0.05)，見表2。

2.3兩組手術(shù)前后髖關(guān)節(jié)功能及疼痛程度比較：術(shù)前兩組Harris評分、NRS評分比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，術(shù)后觀察組Harris評分、NRS評分改善情況明顯優(yōu)于對照組(P<0.05)，見表3。

表1 兩組骨折端恢復情況比較n(%)

表2 兩組一般手術(shù)資料比較

表3 兩組手術(shù)前后髖關(guān)節(jié)功能及疼痛程度比較

2.4兩組手術(shù)前后曲髖、外展活動度及術(shù)后髖臼假體骨性覆蓋率比較：術(shù)前兩組曲髖活動度、外展活動度比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05)，術(shù)后兩組曲髖活動度、外展活動度均顯著增大，且觀察組術(shù)后曲髖活動度、外展活動度改善情況及髖臼假體骨性覆蓋率明顯高于對照組(P<0.05)，見表4。

表4 兩組手術(shù)前后曲髖外展活動度及術(shù)后髖臼假體骨性覆蓋率比較

2.5兩組術(shù)后并發(fā)癥比較：隨訪3個月，發(fā)現(xiàn)對照組出現(xiàn)感染3例，髖關(guān)節(jié)異位2例，關(guān)節(jié)脫位3例，觀察組出現(xiàn)感染1例，觀察組并發(fā)癥發(fā)生率2.5%(1/40)顯著低于對照組20.00%(8/40)(連續(xù)性矯正χ2=4.507，P=0.034)。

3 討 論

全髖關(guān)節(jié)技術(shù)操作較為復雜，以往依據(jù)影像學資料只能粗略評估患者局部情況，骨盆和髖臼的解剖結(jié)構(gòu)較為復雜，往往影響醫(yī)師對患者病情進行有效評估，導致難以對機械力學、解剖結(jié)構(gòu)及骨缺損范圍進行精準判斷，而在植入翻修假體時，往往因型號問題延長手術(shù)時間，甚至可能因型號問題導致患者愈合不良[5,6]，因此在術(shù)前對骨結(jié)構(gòu)進行有效評估是臨床研究重點。

3D打印技術(shù)最早應用在工業(yè)領(lǐng)域，結(jié)合了激光快速成型、三維CT技術(shù)及高峰自材料技術(shù)，且在應用計算機的前提下可準確采集并分析零件的相關(guān)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過深層加工后得到三維重建模型，采用合適的打印機與材料，制作相關(guān)模型[7]。近年來，3D打印技術(shù)逐漸廣泛應在臨床，3D打印技術(shù)可幫助醫(yī)生術(shù)前分析，確定手術(shù)方案，還可指導手術(shù)醫(yī)師術(shù)中操作，利于手術(shù)順利進行。本研究將3D打印技術(shù)應用在髖臼翻修手術(shù)患者中，發(fā)現(xiàn)觀察組骨折端復位優(yōu)良率82.50%顯著由于對照組62.50%，且觀察組手術(shù)時間短于對照組，術(shù)中出血量及輸血量顯著少于對照組，提示采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療，可有效縮短手術(shù)時間，減少患者術(shù)中出血量及輸血量，提高骨折端復位優(yōu)良率。分析可能是因為3D打印技術(shù)有以下優(yōu)點：①3D打印技術(shù)可更直觀的觀察患者病處具體情況，并在影像學基礎(chǔ)上為臨床確診提供更多信息；②在3D打印技術(shù)模型上，可更直觀的分析手術(shù)中可能存在的問題及缺陷，便于完善手術(shù)方案，規(guī)避風險，提高翻修成功率；③3D打印技術(shù)便于醫(yī)務(wù)人員像患者及家屬分析病情及手術(shù)流程，制定針對性手術(shù)方案。但同時筆者提出，使用3D打印技術(shù)費用較高，想要做到在醫(yī)學領(lǐng)域完全普及仍需一段較長的時間，提議可在打印材料的選擇上，選取成本更低，打印效果相同的材料降低打印成本；另外3D打印技術(shù)可對任何物品進行復制，這就可能涉及到知識產(chǎn)權(quán)的影響，因此需制定相關(guān)的法律對此進行制約。本研究發(fā)現(xiàn)術(shù)后觀察組Harris評分、NRS評分改善情況明顯優(yōu)于對照組，提示3D打印技術(shù)輔助治療髖臼翻修手術(shù)，可顯著改善患者髖關(guān)節(jié)功能，降低疼痛程度，分析可能是因為3D打印技術(shù)往往根據(jù)患者實際情況制作相關(guān)假體模型，可有效避免在型號不匹配導致的異響、疼痛癥狀，有效促進髖關(guān)節(jié)功能恢復，緩解術(shù)后疼痛。本研究還發(fā)現(xiàn)術(shù)后兩組曲髖活動度、外展活動度均顯著增大，且觀察組術(shù)后曲髖活動度、外展活動度改善情況及髖臼假體骨性覆蓋率明顯高于對照組，提示應用3D打印技術(shù)對髖臼翻修患者進行輔助治療，可有效增加髖臼假體骨性覆蓋率，并促進患者髖關(guān)節(jié)功能恢復。隨訪3個月，發(fā)現(xiàn)兩組并發(fā)癥發(fā)生率差異顯著，提示在應用3D技術(shù)對髖臼翻修患者進行輔助治療，可顯著降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率。綜上所述，3D打印技術(shù)在Paprosky Ⅲ型髖臼翻修中具有良好的應用效果，可顯著降低術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率及疼痛程度，促進其術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能恢復，推薦在臨床廣泛應用。