谢斌 苏晨晨

(1.延安市人民医院骨科三病区,陕西 延安 716000;2.延安市中医医院运动医学科,陕西 延安 716000)

股骨粗隆间骨折在临床上比较常见,多发生于老年人,占全身骨折的5.0%左右,常伴随各种关节内和关节周围软组织损伤,且股骨粗隆间骨折极易造成供血血管的损伤与血供中断,诱发患者出现股骨头缺血性坏死甚或骨不连,具有很高的致残率。微创治疗是目前治疗股骨粗隆间骨折的重要进展之一,特别是关节镜技术微创手术可提高内固定的质量、减轻手术创伤、预防并发症。3D打印技术指通过3D打印机,采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体,该技术可虚拟复位、设计内固定最佳位置、Gamma3钉方向,也可镜下直视关节面复位,同时探查并处理关节面软骨、半月板、交叉韧带损伤情况,清除关节腔内凝血块及游离体。本文旨在探讨Gamma3钉内固定结合3D打印治疗AOA3型老年股骨粗隆间骨折疗效,现报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择2020年3月至2022年3月在本院诊治的的老年股骨粗隆间骨折患者142例,随机分为3D组与对照组,各71例。3D组男36例,女35例;年龄(68.79±2.55)岁;AOA3分型:Ⅰ型41例,Ⅱ型30例;受伤到手术治疗时间(7.55±0.22)d;骨折原因:车祸伤25例,高处跌落伤25例,重物砸伤21例。对照组男38例,女33例;年龄(68.87±3.13)岁;AOA3分型:Ⅰ型40例,Ⅱ型31例;受伤到手术治疗时间(7.61±0.10)d;骨折原因:车祸伤26例,高处跌落伤24例,重物砸伤21例。纳入标准:符合股骨粗隆间骨折的诊断标准;临床分型为AOA3 Ⅰ～Ⅱ型;年龄60～85岁;具有择期手术指征;所有患者均签署知情同意书,经医院伦理委员会批准;新鲜骨折未经特殊处理的骨折患者;患者骨折前膝关节活动功能良好。排除标准:临床资料缺乏者;不依从患者;患肢合并其他骨折患者;临床资料不完整;病理性骨折患者;全身情况差不能手术者;有局部感染的患者;合并重要血管神经损伤或骨筋膜室综合征患者。两组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2方法 对照组:给予Gamma3钉内固治疗,内固定材料为苏州艾迪尔医疗器械有限公司生产的Gamma3钉,在股骨大粗隆下纵向切开皮肤,顺股骨颈方向进行克氏针导针;在股骨粗隆间进行Gamma3钉内定,固定完毕后采用影像学透视正侧位,关节面整洁后冲洗创口,缝合创口,修补软组织。3D组:在对照组治疗的基础上给予3D打印治疗:(1)高质量股骨粗隆间骨折CT数据及三维重建的收集:收集层厚1 mm的高分辨Dicom格式原始数据,利用Mimics15.0软件进行三维重建,按照不同骨折类型进行分类、整理。(2)基于3D打印技术的股骨粗隆间骨折最优化的内固定方案的术前设计:采用软件Med CAD(医学计算机辅助设计)功能进行虚拟复位,虚拟内固定设计。(3)基于3D打印模型的模拟手术仿真:所有患者行股骨粗隆间骨折CT薄层扫描,扫描数据以DICOM格式导入Mimics 15.0软件进行虚拟复位后,将复位后股骨粗隆间模型数据用Export(输出)功能生成的3D打印所需STL格式数据导入3D打印机MakerBot Replicator 2打印出复位后患者骨折三维物理模型,以及患者仿真骨折股骨粗隆间,术前在三维物理模型上进行模拟骨折内固定,根据虚拟内固定设计确定钢板Gamma3钉最佳位置、钢板预弯程度、Gamma3钉长度等一系列术前模拟内固定。(4)后续处理同对照组。

1.3观察指标 记录两组的手术时间、术中出血量、术中透视次数、术后住院时间、骨折愈合时间;两组术前1 d与术后14 d的血清血管内皮生长因子(VEGF)、低氧诱导因-1α(HIF-1α)表达;两组术后3个月出现的并发症情况,包括创伤性关节炎、关节僵直、骨不连、内固定松动断裂等;在术后1个月与术后3个月复查X射线正侧位片,进行膝关节临床功能评分(HSS),分为优、良、中、差,(优+良)/组内例数×100.0%=优良率。

2 结 果

2.1围手术指标对比 3D组的手术时间(113.22±21.48)min、术中出血量(197.55±43.19)mL、术中透视次数(5.30±0.22)次、术后住院时间(13.87±2.49)d、骨折愈合时间(13.29±3.11)周,均低于对照组的(161.08±28.00)min、(286.87±71.00)mL、(7.18±1.03)次、(16.09±1.11)d、(16.98±2.77)周(t=19.013、25.066、8.873、9.174、9.003,P<0.05)。

2.2血清VEGF、HIF-1α变化对比 与术前1 d相比,两组术后14 d的血清VEGF、HIF-1α较高,且3D组高于对照组(t=19.832、8.882,P<0.05)。见表1。

表1 两组患者术前术后血清VEGF、HIF-1α变化对比

2.3并发症情况对比 术后3个月,3D组患者出现创伤性关节炎1例、关节僵直1例,发生率为4.2%;对照组患者出现创伤性关节炎4例、关节僵直4例、骨不连4例、内固定松动断裂3例,发生率为21.1%。3D组术后3个月并发症发生率低于对照组(χ2=9.161,P<0.05)。

2.4膝关节优良率对比 3D组术后1个月与3个月的膝关节优良率分别为91.5%(65/71)和97.2%(69/71),高于对照组的67.6%(48/71)和71.8%(51/71)(χ2=12.523、17.427,P<0.05)。

3 讨 论

本文结果显示,3D组围手术指标均较对照组低;3D组术后3个月的并发症发生率低于对照组;两组术后14 d的血清VEGF、HIF-1α水平均高于术前1 d,且3D组高于对照组;3D组术后1个月与3个月的膝关节优良率均高于对照组(P<0.05)。表明Gamma3钉内固定结合3D打印治疗AOA3型老年股骨粗隆间骨折能减少对于患者的创伤,减少术后并发症的发生,促进恢复,提高手术效果。

从机制上分析,3D组采用术前仿真规划设计结合3D打印个体化导向模块设计,使内固定植入物按照计算机规划路径精确植入预定位置,从而达到预定的手术效果。根据临床实际情况设定不同部位、全系列股骨粗隆间导航模板,通过3D打印完成对导航模板快速成型制造。并且基于患者CT数据建立个体化股骨粗隆间骨骼模型,自动化测量相应的股骨粗隆间位置解剖参数以提取个体股骨粗隆间的特征数据[10]。3D打印虚拟复位后的仿真股骨粗隆间模型、导航模板、体外模拟内固定可使手术更加精准、安全、完美。结合Gamma3钉临床应用于股骨粗隆间骨折微创治疗,有助于骨折复位,同时可探查半月板、交叉韧带、关节软骨损伤情况并视情况一期或二期修复,避免了漏诊、误诊,实现了股骨粗隆间骨折的个体化、精准化治疗,有效缩短患者的康复周期,从而有利于促进VEGF、HIF-1α的分泌。通过外科辅助设计系统模块,可完成基于个性化解剖数据的内固定植入物参数化建模,达到最佳匹配,最终定型的植入物模型被传输至3D打印系统接口完成产品的精准制造,减低了手术对患者的生理和心理创伤,从而促进患者康复。同时其可应用数字医学技术通过三维重建模型进行虚拟骨折复位,有利于保护骨骼的微血供避免骨不连,可维持关节的稳定性,能促进恢复患者的膝关节功能。

综上所述,Gamma3钉内固定结合3D打印治疗AOA3型老年股骨粗隆间骨折能促进VEGF、HIF-1α的分泌,减少手术创伤,促进患者术后康复,降低术后并发症的发生,提高患者的膝关节功能。本研究由于人力资源限制,没有进行长期随访,且纳入患者数量比较少,3D打印技术还不够成熟,将在后续研究中探讨。