王陶 李宇能 滕星 杨胜松 曹奇勇 黄雷 吴新宝

骨盆骨折相对其他部位骨折较为少见，约占全身骨折的0.3%～6%。但骨盆髋臼骨折大多由高能量损伤所致，患者多损伤严重，合并损伤多且严重[1-3]，手术难度较大。而陈旧骨盆髋臼骨折的手术治疗更加复杂,需要延展扩大入路，手术创伤大;手术时间长，围术期出血多，增加了感染风险。3D打印为创伤骨科医师提供了一个相对简单易得的更好的术前评估与计划手段。近年来，3D为医生术前计划的制定提供了良好的支持，临床应用也越来越广泛。本研究旨在观察3D打印技术辅助治疗陈旧髋臼骨盆骨折的临床疗效。

资料与方法

一、资料

1.病例纳入与排除标准：(1) 纳入标准：①2013年2月至2013年12月期间入院患者;②主要诊断为陈旧性骨盆、髋臼骨折；③伤后长期保守治疗；④身体状况良好，能够耐受手术。(2)排除标准：①新鲜骨盆髋臼骨折; ②身体状况不佳，不能耐受手术；③认知功能障碍；④拒绝随访或手术。

2.病例来源：按上述标准进行筛选，共20例陈旧性骨盆髋臼骨折患者纳入本研究；其中例中男8例,女12例；平均年龄39. 5(20～67) 岁，平均随访时间11个月(3个月～6年)；其中骨盆骨折6例，髋臼骨折14例。骨盆骨折均为C型；髋臼双柱骨折8例；复杂T型骨折4例。所有入组患者均签署知情同意。本研究经北京积水潭医院伦理委员会批准。

二、方法

1.术前模拟及手术：(1)术前规划：所有患者入院后行全骨盆CT扫描(Sensation 64,Siemens Medical Solutinogs，Erlangen,Germany)，层高1 mm；CT数据以DICOM格式保存以Materialise's interactive medical image control system (MIMICS) 14.0应用图像处理软件对扫描结果进行处理重建与编辑。而后利用Guangruide公司提供的CANVBOT- D900MN，对图像数据进行分析整合后进行3D打印。将所有患者骨盆打印为实体模型。术前1～3天，根据患者仿真骨盆模型模拟术中操作，直视下寻找选择重建骨盆环完整性与重建骨盆对称性的最佳截骨平面并确定截骨平面角度以得到较为倾斜的切骨面缘以术后获得较好的手术愈合。在模拟手术中，采用2.0克氏针来定位截骨平面方向。在确定截骨平面后，使用多根克氏针延预定轴向钻入模板，后经由多个钻孔正中以骨刀进行截骨。在折端两边以克氏针把持后进行模拟复位；一旦复位满意就使用多根克氏针进行临时固定。再以重建钢板进行预先弯折，与模型上确定放置位置。当预弯钢板满意与确定好钢板放置位置后，确定所需钉长，以克氏针标记放置位置。确定后，所有所需的预弯好的钢板和螺钉都进行常规高温高压消毒。使用这一术前模拟技术，可以在术前就对整个手术的包括截骨、复位、钢板螺钉最佳位置设计、钢板预弯、克氏针及螺钉置入方向等关键步骤获得较好的准备。(2)依规划行切开复位内固定术：入室时携带预手术时临时以克氏针固定之复位好的骨盆。根据术前计划的手术入路进行常规消毒铺巾。术中利用C形臂协助确定截骨平面。根据术前模拟规划以2.0 mm克氏针进行截骨平面的轴线定位。通过与携带入室的3D骨盆模型确定截骨平面无误按照预定截骨方案进行截骨复位。术中要利用C型臂确认与三个平面的的复位都满意。直视下截骨平面得到良好的骨-骨的平面接触。一旦获得良好的骨折复位，以克氏针临时固定后用术前预弯好的已消毒的预弯钢板与螺钉对骨折进行固定。要注意对截骨平面行良好的加压以防止骨不连的发生。术前0.5 g头孢替安。术后使用0.5 g头孢替安每天2次，48 h抗生素预防感染。术后对患者进行功能锻炼宣教。嘱患者适当功能锻炼，定期门诊复查。

2.术后疗效评价：术后随访由2名未参加手术的医师完成。将髋臼手术术后X线平片髋臼骨折移位<1 mm定义为解剖复位。将髋关节对位良好、骨折复位满意定义为手术复位满意。将陈旧骨盆骨折术后双下肢长度得以恢复、骨盆环结构得以恢复定义为手术复位满意。患者术前，术后3、6、12个月采用视觉疼痛模拟评分(visual analogue scale,VAS)对患者疼痛情况进行评定，采用Harris评分和EQ-5D评价患者髋部功能及生活质量。EQ-5D包含：行动能力、自己照顾自己能力、日常活动能力、疼痛或不舒服、焦虑或抑郁。每个维度又包含没有任何困难、有些困难、有极度困难3个水平。

3.统计学处理：所有数据采用SPSS 17.0进行统计分析。各组资料分别进行统计学描述。由于本研究计量资料不符合正态分布，因此采用秩和检验进行统计分析。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

所有患者均顺利完成手术。平均手术时间240(180～360)min。平均出血量2 392(600～5 750) ml。3D模型的制作平均需用时7(6～9)h。所有病例都可以于术前根据打印出的3D模型进行良好的术前规划。术前规划所做的对于手术入路的选择，截骨平面的选择以及钢板的预弯与放置位置的确定于实际手术中的应用都非常吻合。手术过程因良好的术前规划非常顺利。基于术前3D打印模型上的解剖标记确定手术截骨部位，确定钢板防止部位非常有用。患者平均平均随访11个月(3个月～6年)。术后无患者出现下肢感觉运动异常，无重要血管损伤。术后1年内各次随访评分与术前比较差异均有统计学意义(P<0.05)。VAS评分术前为(4.3±2.1)分；术后3个月为(3.1±1.6)分；术后6个月为(2.0±1.3)分；末次随访时降至(1.2±0.9)分(P<0.05)。Harris评分术前为(26.8±14.3)分；术后3个月为(47.9±18.6)分；术后6个月为(63.8±14.8)分；末次随访时升至( 77.2±11.3)分 (P<0. 05)。EQ-5D术前为(0.36±0.12)分；术后3个月为(0.48±0.14)分；术后6个月为(0.56±0.18)分；末次随访升至(0.72±0.15) 分(P<0.05)。所有患者骨折都没有切口感染或者骨折不愈合。患者髋部症状、功能及生活质量均较术前明显好转。在末次随访Harris评分中，8例评分为优；4例为良；1例为差，关节退行性变明显，后行全髋关节置换术；7例失随访(表1)。

表1 术前、术后不同时间点随访结果分)

典型病例

患者男，18岁。车祸伤1个月后来院。患者于当地医院诊断为骨盆骨折、右髋臼骨折、直肠肠道损伤、乙状结肠造瘘术后、骶从神经损伤。于当地医院行外固定架，肠道造瘘手术。患者因左腰部及双臀部皮肤缺损感染，未行内固定手术。入院查X线、CT如图1所示。骨盆骨折涉及双侧耻坐骨支以及左侧骶骨，髋臼骨折涉及双柱，股骨头向中心脱位。可见髋臼与骶骨原折线处可见大量骨痂。入院后患者去除外架换用骨牵引纠正股骨头中心性脱位，经烧伤科植皮处理原有皮肤感染缺损2个月后，患者具有内固定手术条件后再次转入本科进行手术。入院后患者行1 mm层厚骨盆CT检查后行骨盆模型3D打印重建(图2A)。于术前1天对模型进行模拟手术操作。采取3.5 mm厚重建板进行预弯与模拟固定。确定好截骨平面后。采用2.0克氏针来定位截骨平面方向。使用多根克氏针延预定轴向钻入模板，后经由多个钻孔正中以骨刀进行截骨(图2B)。在折端两边以克氏针把持后进行模拟复位。一旦复位满意就使用多根克氏针进行临时固定(2C)。再以重建钢板进行预先弯折，与模型上确定放置位置。正式手术采取髂腹股沟入路暴露前路，采取K-L入路暴露后路。总手术时长3 h；术中出血800 ml。患者输血6 U，手术过程顺利。术后固定X线、CT分别如图3A～G所示。骨盆环关系得以重建，股骨头脱位得以纠正，髋臼解剖复位。术后患者功能恢复良好。术后6个月随访X线如图3；体位像如图4所示。术后6个月Harris评分为74。髋关节活动范围改善。患侧屈髋90°/健侧100°；患侧外展20°/健侧20°；患侧外旋60°/健侧80°；患侧内旋60°/健侧70°。

图1 患者男，18岁。术前X线片 A 骨盆正位 B 骨盆入口位X线片 C 骨盆出口位X线片 D CT 冠状面X线片 E CT 冠状面X线片图2 术前3D打印 A 3D打印模型 B 3D打印模拟截骨位置 C 3D打印模拟复位规划固定

讨 论

髋臼骨盆骨折常发于危重症创伤患者[4]，部分会推延髋臼骨盆骨折的治疗而成为陈旧骨盆骨折。对这些患者的治疗目前没有被广泛接受的治疗策略；目前文献对此类患者治疗报道也较少。对于骨盆骨折首要的治疗目标是重建骨盆环的完整性与对称性，在尊重软组织条件下完成坚强内固定以帮助患者早期术后活动以期得到远期的良好的髋关节功能[5]。

1.治疗难点：陈旧骨盆髋臼骨折的手术治疗常常需要面对一系列的问题。(1)陈旧骨盆髋臼多为高暴力损伤：损伤通常较为严重。骨折畸形通常为复杂的三维畸形，多为短缩畸形以及在不同平面上的旋转畸形。(2)骨盆环解剖结构复杂：在骨盆环损伤移位时，周围结构解剖位置也随之改变。同时陈旧骨盆瘢痕的形成与周围韧带的挛缩也给复位带来了很大的困难。为松解挛缩之韧带瘢痕，需要延展扩大入路，手术创伤大；手术时间长，围术期出血多，增加了感染风险[6-7]。(3)检查困难：常规骨盆正位、出入口位X线检查、CT扫描和CT三维重建的影像学检查并不能满足术前规划的需要[8-9]。(4)手术难度大：学习曲线长。手术效果经验依赖性大。因此对于陈旧性骨盆髋臼骨折，如何更好的完成术前评估与准备，以更小损伤完成更佳的复位固定，减少患者的手术创伤及手术并发症的发生提高患者的生存质量，长久以来一直是创伤骨科医生的治疗难题。

2.解决方案：3D打印技术在20世纪90年代就开始应用于复杂口腔科或头颅颌面外科手术的术前计划[10]。后随着3D打印技术的发展，尤其是光固刻技术的发展Stereolithography(SLA)使得 3D打印的精度有了明显提高，软件更为简单易得，费用更低，3D打印技术在临床应用越来越广。Pacione等[11]和Zein等[12]分别报道了3D打印技术用于复杂颅底病变、活体肝脏移植的术前规划。近年脊柱外科中已在应用方法包括脊柱椎体肿瘤切除后3D打印椎体置换[13]、骨肿瘤中的肩甲骨软骨肉瘤切除术前规划[14]、髋臼骨折术前规划与手术模拟等[15]。3D打印为创伤骨科医师提供了一个相对简单易得的更好的术前评估与计划手段。近年来，3D为医生术前计划的制定提供了良好的支持，临床应用也越来越广泛。

陈旧骨盆髋臼骨折发病率低，因此治疗方案及疗效尚无定论。对1965至2008年的25篇纳入437例骨盆畸形愈合与不愈合治疗的荟萃分析显示，总的治疗愈合率为86.1%，疼痛缓解率93%；患者满意率79%；仅有50%的患者髋关节活动度可恢复到伤前水平。但相关手术并发症却很多，包括5.3%的神经损伤、5%DVT、1.9%肺动脉栓塞以及1.6%深部伤口感染[9]。

对于陈旧髋臼骨折，一期行关节置换术短期内可能有助于关节功能的恢复，但远期存在磨损、翻修等问题。此外，患者的骨盆髋臼多处于严重的畸形状态；单纯关节置换也存在诸多困难。因此认为，恢复髋臼的完整性、重建正常的头臼关系，尽可能恢复关节功能、延长关节寿命。内固定术仍然是首选的治疗方案。

图3 术后髂骨X线片 A 髂骨斜位X线片 B 闭孔斜位X线片 C 骨盆正位X线片 D 入口位X线片 E 出口位X线片 F CT横断面 G CT冠状面 H 术后6个月骨盆正位X线片 I 术后6个月髂骨斜位X线片 J 术后6个月闭孔斜位X线片 K 术后6个月骨盆出口位X线片 L 术后6个月骨盆入口位X线片

切开复位内固定术治疗陈旧骨盆髋臼骨折存在极大的不确定性，主要表现在以下方面：(1)创伤暴力导致髋臼周围的肌肉及神经血管损伤；(2)一期手术后大量瘢痕形成导致骨折周围正常的解剖结构破坏、层次不清。因此，在进行翻修手术时医生常常需要充分松解软组织并保护重要的血管神经，以避免医源性损伤。缺乏对骨折的全面认识就无法制定周全的术前计划。术中骨折暴露便需要以大量出血以及手术时间延长为代价。术中骨折复位也常常不能满意。因此，容易导致患者术后功能不良，并增加后续治疗的难度。由此可见，术前计划对于此类骨折的治疗至关重要。3D模型为患者治疗方案提供了极大的帮助，通过模拟患者骨盆结构，医生可以对患者骨折情况进行直观的观察；术前可以进行多项模拟操作，明确截骨的部位并试行骨折复位，为术中实际操作的可行性提供了重要参考。

基于目前的研究结果，良好的术前计划可以得到较好的髋关节功能恢复。本研究中，所有20例骨折病例在3D模型指导下进行手术的病理。术后通过CT扫描与之前进行截骨复位的3D的模型进行了对比，均得到良好的匹配。手术时间得到了减少。所有患者术后均未出现切口感染等并发症。3D打印模型对于成功确定截骨的数量、部位和方向都是有着很好的帮助；对于整个手术疗效的提高也是有着至关重要的作用和帮助的。同时，这一模型也可在手术过程中帮助整个手术团队通过在模型上的示意进行良好的交流。这一经验是与现有文献报道吻合的[16-17]。通过对3D的重建以及截骨、固定等模拟操作能够极大简化术中操作步骤，提高实际操作的准确性，提高了骨盆及髋臼骨折复位和重建的准确性，提高了整个治疗的效果。末次随访结果显示所有患者术后髋关节功能和生活质量都较术前得到了明显的改善，较文献报道情况有很大的优势。因此，3D骨折模型的应用不仅有利于术前计划的完善，而且能够极大的保证手术疗效。

本研究不足之处在于：(1)纳入病例过少，未进行大样本研究；(2)随访时间较短，部分患者因家住外地未能进行长期随访。(3)由于患者骨折类型不同，很难对患者术前损伤程度进行量化，疗效改善程度可能出现一定偏倚。(4)术前于3D打印模型的模拟规划手术是在没有肌肉软组织附着的骨模型上进行，因而螺钉可以从任意方向置入。然而在实际手术过程中，这是很难实现的。这就要求手术医师有丰富的骨盆髋臼手术经验。故本研究更多的是提出一种新的方法，具体的临床应用或疗效还需大量的病例进行佐证。

综上所述，3D打印技术在手术治疗陈旧骨盆髋臼骨折的术前计划中有重要作用，是对传统影像学检查的有效补充手段。通过该技术医生不仅可以直观观察患者骨盆形态、骨折情况，还能够在骨盆模型上进行预手术，确定手术方法的可行性和准确性，并最终提高实际手术的疗效和效率。