3D打印導航技術(shù)在恥骨上支骨折手術(shù)中的應用

梅素華

（63650部隊醫(yī)院 骨科，新疆 烏魯木齊 841799）

0 引言

恥骨是骨盆前環(huán)的重要結(jié)構(gòu)，在骨盆穩(wěn)定方面起一定維持作用，如發(fā)生恥骨上支骨折，則會降低骨盆前環(huán)和骨盆結(jié)構(gòu)強度[1]。中空拉力螺釘以其微創(chuàng)等優(yōu)勢被日益廣泛地應用于恥骨上支骨折的治療，但因恥骨上支結(jié)構(gòu)復雜，且形態(tài)不規(guī)整，手術(shù)需通過數(shù)次透視以使螺釘準確放置[2]，對術(shù)者提出了較高的要求，因而中空拉力螺釘在恥骨上支骨折中的應用仍值得探索。3D打印導航技術(shù)在醫(yī)學實踐中不斷發(fā)展，可在骨外科中提供個體化、精準化治療的幫助指導，以提高手術(shù)效果。本研究分析了我院將3D打印導航技術(shù)用于恥骨上支骨折的中空拉力螺釘置入的效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料。選取2018年9月至2019年9月63650部隊醫(yī)院骨科因恥骨上支骨折就診，實施江蘇常州鼎健直徑6.5 mm中空拉力螺釘固定術(shù)治療的患者20例，其中男9例，女11例，年齡在23~47歲，平均（36.4±12.3）歲。恥骨上支骨折原因：車禍傷8例，墜落傷6例，重物壓傷4例、其他原因2例。恥骨上支骨折僅左側(cè)者9例，僅右側(cè)者5例，合并雙側(cè)骨折者6例。合并其他部位骨折：合并骶骨骨折5例。合并骶髂關節(jié)脫位6例，合并髂骨骨折8例?；颊咝g(shù)前行牽引治療14例。發(fā)生恥骨上支骨折至手術(shù)時間為1~4 d。本研究排除了恥骨上支存在神經(jīng)或血管損傷，無法耐受手術(shù)或恥骨上支較小難于放置螺釘，合并嚴重骨質(zhì)疏松以及拒絕縱維立方（4maxpro2.0）3D導航打印模板輔助手術(shù)等患者。本研究患者及其家屬均簽署了知情同意書。

1.2 方法。術(shù)前對患者骨盆進行薄層CT掃描，層厚0.5 mm，把獲取的原始圖像保存完好，保存為Dicom文件；將其導入建模軟件Mimics17.0中，經(jīng)閾值分割、區(qū)域增加及光滑處理等方法將骨盆圍繞恥骨上支骨折位置這一中心建模并保存為STL文件;將建好的模型導入3-Matic軟件，經(jīng)旋轉(zhuǎn)化和透明化等方式分析后，圍繞恥骨上支中軸，得出該骨折中空拉力螺釘放置的最優(yōu)通道；分析恥骨上支恥骨聯(lián)合處解剖形態(tài)，從而得出需提取的同其解剖形態(tài)相符但方向相反的模板，對已設計的最優(yōu)置釘通道擬合并貫通3D導航模板，獲得有導向孔道的導航模板并保存為STL文件，將導航模板文件導入光固化3D打印機，以合適的樹脂材料、溫度和支撐網(wǎng)架等打印得到個體化導航模板。術(shù)前導航模板消毒完畢后，患者全身麻醉，C臂X線機透視后，以手法復位糾正恥骨上支骨折，選擇恥骨聯(lián)合處適合的模板放置切口，逐步顯露軟組織，直至預安置導航模板骨面處，清除骨面附著組織以便導航模板穩(wěn)定安放。維持好模板位置后以電鉆鉆孔的方式置入中空拉力螺釘，最后用C臂X線機透視觀察螺釘放置良好。

1.3 觀察指標。通過Matta影像學評分記錄術(shù)后骨折復位情況，對患者進行3個月隨防，以Majeed評分記錄術(shù)后骨盆功能。

1.4 統(tǒng)計學分析。應用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件進行臨床數(shù)據(jù)的分析，計量資料表示為±s，采用t檢驗。采用雙側(cè)檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

本研究選取20例手術(shù)均順利完全，手術(shù)安全性良好，術(shù)中未發(fā)生神經(jīng)、血管損傷等并發(fā)癥。20例患者術(shù)后均一期愈合，經(jīng)隨訪3個月內(nèi)未發(fā)生神經(jīng)、血管損傷等并發(fā)癥，未發(fā)生螺釘固定失敗、恥骨上支移位等并發(fā)癥。術(shù)中螺釘置入位點同術(shù)前所設計3D打印導航模板置釘位置相符。術(shù)后Matta評分中，優(yōu)12例（60.0%）、良7例（35.0%）、中等1例（5.0%），Majeed評分中，優(yōu)14例（70.0%）、良4例（20.0%）、中等2例（10.0%）。

3 討論

恥骨支解剖結(jié)構(gòu)薄弱，位于骨盆前環(huán)，在骨盆受前后方的外部擠壓作用下，容易出現(xiàn)骨折。目前認為骨盆力學穩(wěn)定性與骨盆前環(huán)密切相關，骨盆前環(huán)的穩(wěn)定在骨盆整體穩(wěn)定中發(fā)揮近1/3~1/2的作用，因而骨盆前環(huán)骨折，尤其是恥骨上支骨折大都采用手術(shù)固定[3]。恥骨上支骨折手術(shù)可以分為切開重建鋼板固定以及經(jīng)皮空心螺釘固定恥骨上支，前者固定效果較好，但給恥骨上支骨折患者帶來了較大的創(chuàng)傷[4]，且發(fā)生臨近血管、神經(jīng)及臟器損傷并發(fā)癥的發(fā)生率高，患者術(shù)后恢復時間長[5]，上述缺點使得髓內(nèi)固定的方式越來越多的應用在恥骨上支骨折固定中，也就是經(jīng)皮髓內(nèi)逆行螺釘固定。有關基礎力學研究表明，與鋼板固定相比，經(jīng)皮髓內(nèi)逆行固定對于治療恥骨上支骨折的患者可以起到同樣優(yōu)秀的生物力學性能[6]。經(jīng)皮髓內(nèi)逆行固定應用于恥骨上支骨折患者，相比之前的治療方案對骨盆周圍創(chuàng)傷更小、患者術(shù)中出血量及手術(shù)時間均可以得到明顯改善，因而有助于其骨折愈合。但其應用于臨床需要術(shù)者具備熟練的操作技術(shù)，且置釘步驟復雜、術(shù)中反復透視等使得手術(shù)風險增加，且透視下置釘偏差率較大[7]。因而在保證經(jīng)螺釘置入的準確可靠同時，需合理降低多次透視造成的傷害。

得益于骨科3D打印技術(shù)的開展，恥骨上支骨折術(shù)前規(guī)劃的優(yōu)化，以及患者個體化、精確化治療等逐漸實現(xiàn)。目前相關應用3D打印導航制作模板輔助治療恥骨上支骨折的研究較少。本研究通過3D打印導航技術(shù)制作模板，觀察其輔助手術(shù)治療恥骨上支骨折的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20例患者手術(shù)均順利完成，術(shù)中實際螺釘放置部位同術(shù)前預先設計好的3D打印個體化導航模板輔助置釘?shù)牟课换鞠喾?，且患者術(shù)中未發(fā)生神經(jīng)斷裂、血管破裂等并發(fā)癥，提示3D打印導航技術(shù)在恥骨上支骨折中可行，且安全性較好。本研究不僅分析了3D打印導航技術(shù)應用的可行性與安全性，還選取了Matta影像學評分以及Majeed評分以評估患者術(shù)后骨折復位及骨盆功能恢復情況。術(shù)后Matta評分評估中，優(yōu)、良的比例分別達到了60.0%及35.0%，Majeed評分中，優(yōu)、良的比例分別達到了70.0%及20.0%，與傳統(tǒng)螺釘固定恥骨上支骨折的術(shù)后效果相近。

本研究通過3D打印導航技術(shù)，于術(shù)前得到輔助螺釘放置的個體化導航模板，輔助骨折的治療，能夠合理規(guī)避C臂X線機透視手術(shù)的不足。術(shù)前通過Mimics對恥骨上支骨折建模，在旋轉(zhuǎn)化、透明化處理過程中，可以便于了解患者恥骨上支骨折特點，在模擬骨折復位過程中，可以幫助判斷手術(shù)難度和手術(shù)時間，從而便于確定螺釘?shù)淖顑?yōu)置入通道。恥骨上支偏弧形三棱柱狀外形使各截骨面中心連線不在同一直線上[8]。3D打印導航技術(shù)能幫助分析螺釘置入通道的最大直徑，明顯改善恥骨上支骨折螺釘固定的安全、有效性，其模板的設計、制作參考預置釘處骨面解剖結(jié)構(gòu)，具有個體化特點，能夠精準置釘固定，避免透視驗證造成的放射線輻射，以及螺釘置入偏離造成的神經(jīng)、血管損傷等。但應用3D打印導航技術(shù)在上述優(yōu)點的同時，也具有一定的相對禁忌證，如牽引后復位不滿意、骨折內(nèi)側(cè)骨折塊太小、骨性解剖直徑過細以及骨質(zhì)疏松病情較重者。在本研究中，20例患者術(shù)后切口及骨折均良好愈合，在術(shù)后3個月的隨訪過程中，也未觀察到螺釘固定失敗、恥骨上支移位等并發(fā)癥。以上結(jié)果表明3D打印導航手術(shù)能夠獲得與傳統(tǒng)手術(shù)接近的有效性與安全性。

綜上所述，選取3D打印導航技術(shù)輔助恥骨上支骨折的手術(shù)治療，在個性化治療、減少手術(shù)風險、提高臨床效果等方面有一定優(yōu)勢。但本研究僅選取了20例患者，恥骨上支骨折術(shù)后患者長期有效性、安全性有待進一步研究以證實。