官哲轩，严亚波，黄鲁豫，徐会法，刘峙辰，王新力，李 超

（空军军医大学西京医院骨科，西安 710032）

发育性髋关节脱位（developmental dysplasia of the hip,DDH）是儿童骨科最常见的畸形之一［1］，具有致残率高、并发症多等特点，尤其对于大龄儿童（年龄>8岁）的手术治疗更是DDH诊疗中的热点和难点［1］。Tonnis［2］于 1981 年报道的骨盆三联截骨术（Tonnis pelvic osteotomy,TPO）是治疗大龄儿童DDH的有效术式，被普遍应用。目前临床上实施该术式主要基于患儿的二维影像学资料，然而不同患儿髋臼股骨形态个体差异较大，手术需纠正的畸形程度各有不同，因此，全面准确评估髋臼畸形，测量相关形态学参数，使用模拟手术技术进行术前设计是十分必要的。本研究拟采用计算机辅助三维重建技术，对大龄DDH患儿的三维形态学参数进行标准化测量并模拟手术，基于术前设计方案，设计3D打印个性化导板［3］，以精准实现术前设计方案，现将手术技术与初步临床效果报告如下：

1 手术技术

1.1 术前设计与模拟手术

所有患儿均取仰卧位，髌骨朝上，拍摄制标准骨盆正位X线片，测量双侧Wiberg CE角［4］，评估Shenton线连续性。采用SIMENS 64T机器，从患儿髂嵴最高点至双侧股骨髁部进行连续断层CT扫描，获取骨盆及双侧股骨的二维CT数据，导入医学影像处理软件Mimics10.01中，重建骨盆及双侧股骨的三维模型，并建立标准坐标系（图1a），测量术前相关形态学参数，包括CEA-CP、CEA-SP、AASA、PA⁃SA、AAVA（图1b～1e）。按照三联截骨术式对骨盆三维重建模型进行模拟手术，定义髂骨支、坐骨支、耻骨支三处的截骨平面，截断后，获得可自由旋转的髋臼骨块。按照三联截骨术髋臼骨块的旋转方式进行旋转，在保证同心圆复位下，纠正髋臼对股骨头的覆盖。旋转角度大小及方向以健侧镜像及正常值为参考，旋转操作完成后，测量并记录此时的相关参数。

图1 计算机辅助骨盆三联截骨术治疗儿童发育性髋关节脱位 1a:Mimics软件重建骨盆三维模型，并通过UG-NX软件连结双侧髂前上棘及耻骨联合前缘，构成标准冠状面，成功建立空间直角坐标系 1b:测量冠状面中心边缘角（center-edge angle in coronal plane,CEA-CP） 1c:测量矢状面中心边缘角（center-edge angle in sagittal plane,CEA-sp） 1d:测量前方及后方髋臼扇形角（anterior acetabular section angle,AASA;posterior acetabular section angle,PASA） 1e:测量髋臼前倾角（acetabular anteversion angle,AAVA） 1f:髋臼旋转导板的设计 1g:髂骨截骨导板的设计 1h:使用3D打印个性化截骨导板实物辅助摆锯进行髂骨截骨

1.2 导板设计

保存设计完成的截骨面、最终髋臼骨块位置及余骨盆部分，提取髂骨及截骨面的形态特征，逆向设计导航模板。导板的设计分为两部分，首先依据最终的矫形位置设计髋臼旋转导板（图1f），并于截骨两端预留两组平行的导针针道。再依据预留导针逆向推导出进行髂骨截骨时导针的初始位置，从而完成导板的设计（图1g）。最后将两个设计好的导板以STL格式导入快速成型机，完成实物打印。

1.3 手术操作

麻醉成功后，患儿取仰卧位，对于头臼匹配患者，因为不需要打开关节囊，可采用Bikini入路，对于需要清理关节囊的患者，则采用改良Smith-Peter⁃son入路，逐层分离，显露髂骨软骨。在中线切开髂骨前1/2骨骺，骨膜下剥离髂骨前1/2内外骨板。将股神经牵向内侧保护，透视下使用Ganz骨刀将坐骨支、耻骨支截断。于髂前上棘处贴附消毒后的截骨导板，见导板贴附紧密，顺导板预留针道置入4枚克氏针，沿预先设计的锯道，使用摆锯截断髂骨（图1h）。确认三处截骨完全截断后，取下髂骨截骨导板。在髋臼上缘置入1枚Schanz螺钉协助旋转，并顺4枚克氏针方向滑行推入髋臼旋转导板，同时将髋臼撬动旋转，见导板贴附紧密后，使用克氏针临时固定，透视下见股骨头覆盖良好改用螺钉固定髋臼，髂骨截骨处用人工骨填充，彻底止血，放置引流，缝合切口。

如术前测量患侧股骨前倾角或颈干角过大，可同期行股骨近端去旋转截骨术或股骨近端内翻截骨术［5］。

1.4 术后处理

患儿术后可采取半卧位或坐位，禁忌早期下床活动。术后6周鼓励患儿活动患侧肢体，避免关节僵硬。术后3个月酌情负重行走。术后6个月以上可根据复查情况决定取出内固定并复查骨盆正位X线片，进一步加强功能锻炼。

2 临床资料

2.1 一般资料

2019年1月～2019年10月，采用此技术治疗的大龄DDH患儿12例。其中，男2例，女10例；年龄8～17岁，平均（12.14±2.07）岁。本研究通过本院伦理委员会批准，所有患儿及家属均知情同意并签署知情同意书。

2.2 初步结果

所有患儿顺利手术，未出现血管、神经损伤，伤口感染及延迟愈合等并发症。随访13～18个月，至末次随访时，所有患儿均未出现髋关节活动受限、股骨头再脱位、股骨髋臼撞击综合征（femoral acetabular impingement,FAI）等并发症。患侧髋关节Harris功能评分由术前的（85.08±5.30）分显著增加至末次随访时的（93.92±1.68）分，差异有统计学意义（P<0.05）。

影像方面，与术前设计相比，术后即刻CEACP、CEA-SP、AASA、PASA、AAVA参数的平均误差率分别为3.76%、2.88%、2.87%、1.85%、4.29%。影像测量结果见表1，12例患儿术前患侧与健侧CEA-CP、CEA-SP、AASA、PASA的差异均有统计学意义（P<0.05）；而术后患侧与健侧上述影像测量指标的差异均无统计学意义（P>0.05）。

表1 12例大龄DDH患儿手术前后影像测量结果（±s）与比较

表1 12例大龄DDH患儿手术前后影像测量结果（±s）与比较

images/BZ_80_204_2011_550_2077.pngimages/BZ_80_204_2143_550_2210.pngimages/BZ_80_550_2011_866_2077.pngimages/BZ_80_550_2143_866_2210.pngimages/BZ_80_866_2011_1240_2077.pngimages/BZ_80_866_2143_1240_2210.pngimages/BZ_80_1240_2011_1618_2077.pngimages/BZ_80_1240_2143_1618_2210.pngimages/BZ_80_1618_2011_1969_2077.pngimages/BZ_80_1618_2143_1969_2210.png术前患侧5.67±5.9030.25±4.5635.58±6.0167.58±6.4216.08±5.36images/BZ_80_1969_2011_2276_2077.pngimages/BZ_80_1969_2143_2276_2210.pngimages/BZ_80_204_2276_550_2342.pngimages/BZ_80_550_2276_866_2342.pngimages/BZ_80_866_2276_1240_2342.pngimages/BZ_80_1240_2276_1618_2342.pngimages/BZ_80_1618_2276_1969_2342.pngimages/BZ_80_1969_2276_2276_2342.pngimages/BZ_80_204_2409_550_2475.pngP值术后患侧images/BZ_80_550_2409_866_2475.png<0.001 29.28±3.35images/BZ_80_866_2409_1240_2475.png<0.001 45.18±2.57images/BZ_80_1240_2409_1618_2475.png<0.001 58.85±2.47images/BZ_80_1618_2409_1969_2475.png<0.001 86.59±5.79images/BZ_80_1969_2409_2276_2475.png0.369 17.01±1.82

末次随访时按Severin评价标准对X线片进行分级，其中Ⅰ级11髋，Ⅱ级1髋，优良率为100%。

3 讨论

大龄DDH患儿因长期的头臼关系异常，畸形进展严重，髋臼变形明显，TPO作为大龄儿童DDH治疗的主要手术方式，其目的是纠正髋臼对于股骨头在外侧及前方的覆盖不足［8-10］，传统手术中，术前规划主要依靠对患儿术前X线片及CT资料的评判，常缺乏定量及精确的术前设计，术中术者主要根据个人主观经验及C型臂机透视等有限的评价手段估算矫形效果。若矫治不足会导致残余髋臼发育不良甚至股骨头再脱位，而旋转角度过大，髋臼过度下压则会使股骨头压力过大，可能发生股骨头坏死，并可能因过度覆盖使髋关节活动受限或导致髋关节僵硬等医源性并发症的发生［11，12］。本研究未发生相关并发症的原因有以下两点：在设计髋臼骨块旋转角度的同时，关注了股骨头位置的变化需求，若预测术后可能出现股骨头压力过大，则同期实施必要的股骨短缩截骨；病例平均随访时间较短，是否有并发症发生仍有待于观察。

通过CT重建骨骼三维模型，术者能够直观地了解患儿股骨头、髋臼形态，并进行相关参数的测量。然而，由于患儿体位带来的误差，在直接重建的骨盆模型上进行参数测量误差较大，因而需要建立标准的空间坐标系进行测量。此外，DDH患儿因疾病进展和发育程度的差异，其股骨头的形态也各异。本研究选取双侧髂前上棘前缘连线及其与耻骨联合中点连线所构成的平面，作为标准冠状面［13］，进而完成所有参数的标准化，按照统一方法，拟合股骨头中心，针对每例患儿的髋臼缺损程度进行全面评估及参数测量，再进行精准术前设计，从而指导术中操作，本研究没有出现髋关节活动受限、股骨头再脱位、FAI等并发症，也得益于对每例患儿股骨髋臼形态的全面评估与精准的术前设计。

通过计算机模拟手术技术指导及辅助术者对于DDH手术的术前设计虽具有重要的实用价值，但是术中实际操作时还面临着以下两点问题：（1）术者主要通过髂骨截骨后的张角大小来目测对比术前设计，然而实际操作中模拟手术的截骨方向难以准确重现，从而导致矫形时的目测误差；（2）术中缺乏即刻直观的评估手段确定是否达到了模拟手术设计的角度要求。Wang等在利用计算模拟手术辅助PAO术前设计的研究中也指出了这一不足［14］。为解决此问题，本研究通过逆向工程技术设计了3D打印个性化导板，在TPO的实际操作中，能够引导摆锯重现模拟手术的截骨面，并在操作层面上设计使用克氏针辅助导板的置入及贴附，同时提高了易用程度和准确程度。结果显示：术后即刻矫形效果与术前设计的最大平均误差率为4.29%，说明导航模板能够基本达到精准实现术前设计的目的。

本研究还存在以下局限性：（1）样本量较少，有待于进一步纳入病例及开展前瞻性的临床试验加以研究；（2）随访时间较短，手术的疗效及是否有远期并发症发生仍有待于进一步观察；（3）从结果看术中实际与术前设计确有一定的误差存在，这与本研究导板的设计方案主要依据髂骨处的特征畸形逆向设计，且可能与3D打印机无法完全精确地实现设计需求有关；（4）本研究从三维形态学角度对TPO进行了设计，但髋关节周围的生物力学并未被模拟，未必是术前设计的最佳位置［15］，因此，下一步将有限元分析方法结合到术前设计中，从而使得术前设计方案的应力环境广泛、均匀，并避免应力集中。