王朝晖 杨 杰 曾敏川 刘建伟 何波涌 赵快平 唐艳平 曹书杰

南华大学附属郴州市第一人民医院创伤骨科，湖南省郴州市 423000

骨盆髋臼骨折是临床中较为常见的严重创伤，多由高能量暴力所致，近年来有逐渐上升趋势。尽管发病率仅占所有骨折的3%～8%，但其致死率却高达20%，且50%以上伴随其他并发损伤[1]。由于处于特殊的部位，周围解剖关系复杂，为力学传导枢纽，手术恢复骨盆环的稳定性和解剖复位坚强固定髋臼骨折，是获得较好疗效和降低致残率的关键。传统手术方案主要基于X线及CT等影像学资料设计，具有一定局限性，往往难以精确再现骨折空间构象及移位，而通过数字技术设计手术方案和3D打印1∶1骨盆髋臼骨折模型，可直观立体地观测及操作骨折模型，进行术前模拟手术、预塑形钢板及确定钢板螺钉的理想位置，实现个性化精准治疗，使骨盆和复杂髋臼骨折的复位固定更高效，更安全[2-3]。2016年1月—2019年10月我科应用数字骨科技术辅助完成了52例骨盆及复杂髋臼骨折的个性化治疗，取得了满意的疗效，回顾分析总结如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年1月—2019年10月我院收治的骨盆髋臼骨折患者52例作为观察对象，其中男32例，女20例，年龄18～70岁，平均年龄46.3岁；受伤原因：交通事故伤21例，重物砸伤11例，高处坠落伤20例；新鲜骨折48例，陈旧骨折4例；髋臼骨折：T型骨折6例，后柱伴后壁骨折13例，横断伴后壁骨折2例，双柱骨折26例；骨盆骨折：TileC1.2 3例，TileC1.3 2例；受伤到手术时间4～31d；合并颅脑损伤16例，脊柱、四肢骨折21例，肋骨骨折肺挫伤14例，坐骨神经损伤3例，腹内脏器损伤7例。入院后常规行患侧下肢骨牵引，请相应科室会诊协助处理合并损伤，待病情平稳后再考虑骨盆髋臼骨折手术治疗。同期或分期处理其他部位骨折。

1.2 选择标准 (1)纳入标准：①术前经X线片检查及三维CT扫描确诊为骨盆、髋臼骨折者；②术前采用数字技术3D打印骨盆髋臼骨折模型者。(2)排除标准：①髋臼简单骨折者；②骨盆骨折保守治疗者；③因基础疾病不能耐受手术或其他原因未能手术者。

1.3 计算机辅助分析、3D打印实体模型并模拟手术 所有患者入院后均采用西门子64排螺旋CT扫描，获取DICOM 数据，将数据导入MIMICS 10.0 软件，通过阈值分割及区域增长功能，重建骨盆的三维图像，通过Simulation模块的切割、合并分离、镜像及布尔工具设计并模拟手术，将模型文件以STL格式导入3D打印机，打印出实体1∶1大小个体化骨盆三维模型。部分双柱骨折利用数字技术复位骨折后图像或健侧的镜面图像设定最佳后柱通道螺钉位置并设计打印相应导板模型(图1)。在3D打印模型上模拟手术并对重建钢板进行预塑形。术前应用低温等离子消毒打印的模型，术中应用模型指导骨折复位及钢板螺钉的植入[4-5]。

图1 数字技术模拟骨折复位和设计后柱螺钉导板

1.4 手术方法 全身麻醉，髋臼骨折患者采取漂浮体位，骨盆骨折患者采取俯卧位或仰卧位。(1)髋臼骨折：后柱伴后壁骨折(13例)和横断伴后壁骨折(2例)，采取患侧髋部Kocher- Langenbeck (K-L)入路；双柱骨折(23例)，11例采取腹直肌外侧入路，12例采取髂腹股沟入路；T型骨折(6例)和双柱骨折(3例)，采取后方K-L入路联合前方髂腹股沟入路(5例)或Stoppa入路(4例)。切开皮肤，逐层分离显露髋臼骨折部位，参照术前规划及3D 打印模型进行髋臼骨折复位及预塑形重建钢板固定。前入路处理双柱骨折时，遵循“由近向远，先前柱再后柱”顺利进行，用预塑形钢板固定前柱骨折，以螺钉/预塑形的髂坐支撑钢板固定后柱骨折，其中10例在3D打印导板辅助下置入后柱螺钉。合并坐骨神经损伤的予以探查松解。(2)骨盆骨折：参照术前规划及3D 打印模型，2例经骶骨骨折者取俯卧位倒八字切口，完成后环骨折复位及预塑形重建钢板联合骶髂螺钉水平三角固定。3例经骶髂关节骨折脱位者取仰卧位，髂腹股沟入路或Stoppa入路联合髂窝入路，完成骨折复位及预塑形重建钢板跨骶髂关节固定。前环骨折视具体情况予以预塑形重建钢板固定、内/外支架固定或非手术治疗。

1.5 术后处理 术前30min及术后24h内预防性应用抗生素，围术期应用低分子肝素钠防静脉血栓，术后1～2d拔除引流管。术后第2天开始下肢主动功能锻炼。术后行前后位、出口位、入口位、髂骨斜位、闭孔斜位X线片检查，部分患者行三维CT检查。定期复查X线片，视骨折愈合情况指导下地负重行走时间。

1.6 疗效评价标准 记录手术时间、术中出血量、并发症。术后1周以Matta 评分标准评估骨折复位质量：测量骨折块分离最大距离，优<4mm；良4～10mm；可11～20mm；差>20mm。6个月后按改良的Merle D’Aubigne和Postel评分系统评价髋关节功能：疼痛2～6分，行走1～6分，关节活动范围1～6分，优18分，良15～17分，可13～14分，差<13分。

2 结果

所有患者均顺利完成手术，均获随访，时间0.5～2.5年，均获骨性愈合，愈合时间8～12周。手术时间85～255min，术中出血量：350～1 600ml，自体血回输200～800ml。股外侧皮神经牵拉损伤2例，2周后大腿前方麻木感逐步恢复正常。腹直肌外侧入路伤口感染1例，经扩创VSD联合敏感抗生素治疗后愈合；3例术前坐骨神经损伤患者随访1年后2例完全恢复，1例有所改善。无血管损伤、深静脉血栓、腹股沟疝、复位丢失、内固定失效等。术前3D打印1∶1模型与术中所见骨折情况基本一致。术前在3D打印模型上的手术模拟与术中实际手术操作非常相似。术后1周按Matta标准评估骨折复位质量：优36例，良12例，可4例，优良率92.3%。术后6个月采用改良的Merle D’Aubigne 和Postel 评分系统评价髋关节功能：优23例，良20例，可8例，差1例，优良率82.7%，其中差的1例合并同侧坐骨神经损伤和Pilon骨折，神经损伤恢复不理想。

3 典型病例

男性患者，65岁，高处坠落伤，诊断为右髋臼双柱骨折，常规予以右下肢骨牵引，术前利用数字技术3D打印1∶1骨盆模型，以及后柱螺钉导板，模拟手术和预塑形钢板，伤后13d经腹直肌外侧入路行右髋臼双柱骨折开放复位内固定术。具体见图2。

4 讨论

骨盆髋臼骨折常为高能量冲击所致的复杂骨折，对骨盆髋臼稳定性影响大，易损伤周围组织，致a～c术前X线片示右髋臼双柱骨折 d～f 术后X线片示前后柱骨折均复位优残率高。且髋臼骨折为关节内骨折，保守治疗中的二次匹配会导致臼顶区域的高应力状态，易于发生创伤性关节炎，对于不稳定的骨盆髋臼骨折建议手术治疗，目的在于重新恢复骨盆环结构的稳定性，恢复头臼的匹配关系，以利后期获得满意的功能恢复[6]。21世纪以来，创伤骨科朝个性化、精确化、微创化发展，由于骨盆髋臼骨折其解剖部位及结构的复杂性，使得骨盆髋臼骨折的精准个性化治疗颇为困难，但是数字技术的发展使得这个目标得以实现。

图2 典型病例手术前后X线片

4.1 手术入路的选择 骨盆髋臼骨折治疗中选择恰当的手术入路是确保骨折良好暴露、精确复位固定和避免血管神经损伤等并发症发生的极其重要的一环[7]。前方的髂腹股沟入路、后方的K-L入路以及两者联合使用的前后联合入路是治疗髋臼骨折的经典入路[8]。Stoppa入路、腹直肌外侧入路因其解剖操作相对简单，可直视下处理四方体骨折，近年来成为骨盆髋臼骨折应用研究的热点[9-10]。对于复杂髋臼骨折，我们均采取飘浮健侧卧位，这样便于术中根据入路需要在俯卧和仰卧位之间随意大幅度调整。对于后柱伴后壁骨折、横断伴后壁骨折，本组均采用K-L入路。对于髋臼双柱骨折要求双柱均需复位固定，前后联合入路可充分暴露前后柱骨折，便于骨折复位固定，是治疗累及髋臼双柱骨折的经典入路，但存在创伤大、手术时间长、并发症多等不足。研究发现双柱骨折以前柱移位为主，后柱移位是伴随前柱和髋臼顶移位发生，往往移位不大，一旦髋臼顶和前柱复位，后柱一般也自行复位或很容易复位，近年来通过单一前方入路完成髋臼双柱骨折复位固定成为创伤骨科的一个研究热点[10]。本组应用发现绝大部分髋臼双柱骨折单一前方入路就能很好地完成骨折复位固定，26例中3例后柱骨折移位较大，前入路未能获得满意的后柱骨折复位，加作了后方K-L入路。T形骨折也累及髋臼前柱和后柱，均需复位固定，由于后柱是漂浮状态，单一前入路往往难以获得后柱骨折理想复位固定，仍建议采取前后联合入路。至今前后入路的先后选择仍存在争议，通常认为应先前路复位前柱、再后路复位后柱，否则难以获得满意的骨折复位固定效果，也有学者认为髋臼后侧解剖相对简单，容易进行后柱骨折复位固定，且后柱良好的复位固定也利于前柱骨折的复位，建议先后路再前路。本组病例对于双柱骨折，均采取先前路，必要时加作后路的方法，遵循“由近向远，先前柱再后柱”顺序进行骨折复位固定[11]。对于T形骨折则参考术前CT 图像和3D打印模型，以骨折移位最大侧为先入路。骨盆骨折则根据骨折类型和软组织情况采取前方髂腹股沟入路、Stoppa入路联合髂窝入路或后方倒八字切口完成骨折复位固定。

4.2 数字骨科技术应用体会 复杂骨盆髋臼骨折手术复杂，技术要求高，充分熟悉骨盆髋臼解剖并做好术前设计，可选择出最恰当的手术入路提供充分地暴露。数字骨科技术辅助治疗复杂骨盆髋臼骨折是基于高性能CT扫描及3D打印机等实现的计算机技术与骨科手术间的完美结合，是实施骨科个体化精准治疗的有效手段。3D打印骨盆髋臼骨折1∶1实体模型，可以帮助术者更充分直接认识骨折的类型及骨折移位情况，通过计算机建模并模拟骨折复位以及规划骶髂螺钉、后柱螺钉的理想植入方向和长度，再在3D打印模型上进行模拟复位、预塑形钢板、确定钢板放置的位置以及骶髂螺钉、后柱螺钉植入的方向和长度，可明显缩短手术时间、减少内固定相关并发症、实现精准复位固定，疗效满意[12-13]。Pierannunzii等[14]建议后柱螺钉进钉点约为骶髂关节前方1cm和骨盆缘上方2.5cm交点，朝向坐骨棘和闭孔后缘的中点。王钢等[15]通过骨盆CT扫描三维重建测量发现理想的后柱螺钉进钉点为骶髂关节前方(13.6±2.2)mm与骨盆缘上方(15.3±4.0)mm的交点，进钉方向与冠状面呈(15.4±4.1)°，与髂骨翼平面呈(132.3±6.3)°，并且在基于CT扫描数据设计并3D打印的后柱螺钉植入导板辅助下实验室及临床应用均全部精准植入了后柱拉力螺钉。本组病例应用两种方法均成功植入后柱螺钉，但导板辅助下一次成功植入明显要高，也成功植入骶髂螺钉，没有发生坐骨神经及血管损伤，认为良好的骨折复位以及术中透视监视下参考术前计划是后柱螺钉、骶髂螺钉精准植入的关键。本组依据数字骨科技术进行的术前手术模拟与术中实际手术操作非常相似，术后评估骨折复位质量优良率92.3%，半年后髋关节功能评估优良率82.7%，说明应用数字骨科技术可以优化手术方案，术中操作也相对简易，提高了手术安全性、精准性和疗效，是实施个性化手术治疗的理想方法。甚至还可通过对动脉造影，将动脉和骨盆一并打印，从而将血管也纳入术前设计中，可减少对骨盆髋臼周围重要血管的损伤，从而更完善手术方案，实现对复杂骨盆髋臼骨折安全精准的手术治疗[16]。

数字技术在辅助治疗骨盆髋臼骨折中具有很好的应用前景。基于数字技术导航系统的使用使经皮精准微创螺钉固定骨盆髋臼骨折逐步成为创伤骨科的热点，大有替代开放复位钢板内固定的趋势。对于毁损性髋臼骨折，可以通过数字技术3D打印髋臼植入物，取代传统的关节置换，具有更好的生物相容性[17]。本组病例使用的是预塑型钢板，如通过3D打印出个性化的骨盆髋臼接骨板，可与骨盆结构完全匹配，实现精准的个性化定制，如再加以使用与人体组织相容吸收的材料，则可避免再次手术取出内固定的损伤或因金属钢板螺钉长期处于体内发生炎症等不良反应的可能[13]。另外，通过3D打印1∶1实物模型还利于术前临床医师与患者及其家属进行沟通交流，增加患者的信任度和依从性，有助于提高疗效和构建和谐医患关系。当然数字骨科技术也存在不足，它要求骨科医生掌握相关软件操作，3D打印耗时限制其急诊应用，忽略了软组织影响，也会额外增加住院费用。