范磊＃ 何斌＃ 王伯堯 秦虎 王云華*

骨盆骨折通常由高處墜落、車禍等大的暴力引起，臨床常見，在全身骨折中占1%～3%[1]。由于損傷機(jī)制和個(gè)體結(jié)構(gòu)的差異，不同患者骨折部位和移位情況不同，損傷組織結(jié)構(gòu)深，局部血供豐富，和內(nèi)臟器官相鄰，骨折復(fù)位困難，因此骨盆骨折的手術(shù)治療難度巨大。常規(guī)骨科內(nèi)固定器械具有術(shù)中瞄準(zhǔn)裝置和定位系統(tǒng)，但均過(guò)于簡(jiǎn)單粗糙，精確度較差，術(shù)中還需要根據(jù)骨盆不同部位對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)折彎，往往延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，增加出血量 [2]。隨著生物材料科學(xué)的飛速發(fā)展，3D打印技術(shù)這種精準(zhǔn)的數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于臨床，尤其在復(fù)雜骨折的治療中表現(xiàn)出了個(gè)性化、精確化等方面的優(yōu)勢(shì)，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨盆結(jié)構(gòu)的真實(shí)模擬 [3,4]。筆者團(tuán)隊(duì)在2016年04月至2016年12月采用3D打印技術(shù)個(gè)性化治療骨盆骨折11例，與常規(guī)手術(shù)組相比取得了良好的治療效果。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集我院2016年4月至2016年12月間22例骨盆骨折患者，均為新鮮閉合性骨折。隨機(jī)分為3D打印手術(shù)組（3D組）和常規(guī)手術(shù)組（對(duì)照組），3D組中男5例，女6例，年齡26～63歲，平均年齡41歲。骨折按照Tile分型，B2型5例，B3型1例，C1型3例，C2型2例（見表1）。對(duì)照組中男6例，女5例，年齡22～65歲，平均年齡42歲。骨折按照 Tile分型，B2型4例，B3型2例，C1型3例，C2型2例（見表2）。兩組患者在年齡、性別和骨折Tile分型上無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

1.2 術(shù)前3D模型制作和手術(shù)模擬

3D組患者術(shù)前進(jìn)行骨盆64排薄層CT掃描和三維重建，得到準(zhǔn)確的影像學(xué)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)一步精確化并輸入計(jì)算機(jī)，采用Mimics軟件進(jìn)行處理后導(dǎo)入3D打印機(jī)（華森醫(yī)療），應(yīng)用3D打印技術(shù)按1∶1比例打印出骨折模型和復(fù)位后骨折模型。根據(jù)骨折影像學(xué)資料及3D模型，設(shè)計(jì)手術(shù)方案，準(zhǔn)確評(píng)估骨折移位的方向，復(fù)位后的骨折位置，制定手術(shù)入路及內(nèi)固定的方式，定制個(gè)體化解剖鋼板，無(wú)需術(shù)中再次折彎，術(shù)前模擬整個(gè)手術(shù)步驟。

1.3 手術(shù)過(guò)程

3D組：患者麻醉成功后，根據(jù)不同骨折類型選擇合適的體位，手術(shù)選擇Stoppa切口、沿髂嵴切口。復(fù)位恥骨梳骨折斷端，放置術(shù)前設(shè)計(jì)好的個(gè)體化解剖鋼板，無(wú)需術(shù)中折彎，恥骨聯(lián)合分離不穩(wěn)定者行跨聯(lián)合鋼板固定，髂骨骨折復(fù)位后用定制的解剖鋼板固定。術(shù)中可以依靠定制的解剖鋼板來(lái)復(fù)位骨折塊，盡量采用小切口插入的方法植入鋼板。

對(duì)照組：患者麻醉成功后，根據(jù)不同骨折類型選擇合適的體位，手術(shù)選擇Stoppa切口、髂腹股溝切口、沿髂嵴切口。復(fù)位恥骨梳骨折斷端和髂骨，術(shù)中需要預(yù)折彎重建鋼板后固定骨折斷端。

1.4 觀察指標(biāo)

所有病例進(jìn)行術(shù)后隨訪，術(shù)后進(jìn)行X線和CT三維重建影像學(xué)檢查判斷手術(shù)成功與否，記錄手術(shù)所需時(shí)間、出血量和內(nèi)固定物的長(zhǎng)度、弧度、螺釘數(shù)量和方向，術(shù)后應(yīng)用Matta評(píng)分[5]評(píng)估療效。比較兩組手術(shù)時(shí)間、出血量的差異。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 14.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析處理數(shù)據(jù)，定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間差異比較采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 治療情況

手術(shù)均順利完成，所有病例術(shù)后隨訪2～8月，平均4.6月，術(shù)后均無(wú)感染、斷釘?shù)炔l(fā)癥。3D組11例手術(shù)時(shí)間（60±12）min，術(shù)中出血量（120±43）mL；切口入路和手術(shù)方式與術(shù)前計(jì)劃相一致，所用內(nèi)固定材料均為5～12孔骨盆弧形鎖定鋼板，均為術(shù)前根據(jù)3D打印模型提前設(shè)計(jì)，鋼板數(shù)量、位置、弧度、螺釘數(shù)量和螺釘擰入方向與術(shù)前規(guī)劃相同（見表1）；術(shù)后第2天復(fù)查X線片及CT三維重建，顯示骨折復(fù)位好，內(nèi)固定物位置良好，術(shù)后Matta評(píng)分均為優(yōu)。對(duì)照組 11例手術(shù)時(shí)間（86±17）min，術(shù)中出血量（218±63）mL，3D組手術(shù)時(shí)間較對(duì)照組明顯縮短，術(shù)中出血量明顯減少（P＜0.05）（見表3）。

2.2 典型病例

患者，男，61歲。高處墜落傷，右側(cè)恥骨梳、恥骨下支骨折，Tile分型B2型，入院后行3D打印個(gè)體化手術(shù)治療方案，手術(shù)時(shí)間50 min，術(shù)中出血80 mL，切口入路和手術(shù)方式與我們術(shù)前分析和設(shè)計(jì)的一致，所用的一根12孔骨盆弧形鎖定鋼板，為術(shù)前根據(jù)3D打印模型提前設(shè)計(jì)，鋼板放置位置、弧度、螺釘數(shù)量及方向與術(shù)前根據(jù)實(shí)體模型設(shè)計(jì)完全一致。

骨折復(fù)位良好，內(nèi)固定物位置好，起到很好固定骨盆環(huán)的作用，螺釘位置良好，無(wú)穿入關(guān)節(jié)腔內(nèi)，Mata評(píng)分為優(yōu)，患者恢復(fù)情況良好，術(shù)后10周可以下床行走（見圖1）。

表1，3D組11例骨盆骨折患者資料

表2，對(duì)照組11例骨盆骨折患者資料

表3，兩組患者手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量比較

圖1，A術(shù)前骨盆平片；B術(shù)前骨盆三維重建；C 3D打印模型；D術(shù)前設(shè)計(jì)鋼板和放置位置；E術(shù)后骨盆平片；F術(shù)后骨盆三維重建。

3 討論

近年來(lái)，3D打印技術(shù)在骨科中的應(yīng)用成為現(xiàn)代骨科研究的重點(diǎn)[6]，3D打印技術(shù)又被稱為“快速成型技術(shù)”(Rapid Prototyping，RP)，每一例患者在臨床如需應(yīng)用3D 打印技術(shù)，則在術(shù)前進(jìn)行64排薄層CT掃描后獲得準(zhǔn)確的影像學(xué)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)一步精確化后再經(jīng)相關(guān)專業(yè)分析軟件進(jìn)行三維重建和設(shè)計(jì)，將最終數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)，應(yīng)用特殊材料例如液態(tài)材料、尼龍粉末等逐層打印或黏合構(gòu)建出三維實(shí)物模型，最終形成臨床所需要的實(shí)物3D模型，也被稱為“增材制造”，是以影像三維模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理，應(yīng)用相關(guān)特殊材料構(gòu)建出三維實(shí)物，是“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”[7,8]。在此基礎(chǔ)上，3D打印技術(shù)在最近幾年已經(jīng)成為骨科治療領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，一些學(xué)者[9]提出“數(shù)字化骨科精準(zhǔn)醫(yī)療”的理念，將3D打印等現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與骨折治療的AO、BO理念相結(jié)合，根據(jù)3D打印實(shí)物模型，制訂個(gè)體化、精準(zhǔn)化治療方案，術(shù)前設(shè)計(jì)好內(nèi)固定物，提高手術(shù)準(zhǔn)確性和安全性，縮短手術(shù)時(shí)間，減少手術(shù)創(chuàng)傷，減少術(shù)中出血。因此，3D打印技術(shù)可以很好的將現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)和生物材料技術(shù)相結(jié)合，將其應(yīng)用于骨科治療領(lǐng)域，可以為骨科手術(shù)治療的個(gè)體化、精確化提供良好的條件。

骨盆骨折多為暴力較大的高能量損傷，骨盆骨折創(chuàng)傷大，類型復(fù)雜，肌肉牽拉作用明顯，位移較大，往往合并臟器或血管神經(jīng)的損傷，術(shù)中顯露困難，復(fù)位和固定更加困難。受骨盆周圍軟組織結(jié)構(gòu)的限制，骨折往往位置較深，周圍有大量的血管神經(jīng)叢，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)極高，并發(fā)癥發(fā)生率高，術(shù)中出血量大 [10]。因此，術(shù)前制定良好的手術(shù)方案和規(guī)劃可保證手術(shù)的順利進(jìn)行，有利于減少術(shù)中出血、很好的復(fù)位骨折塊和放置內(nèi)固定材料，牢固的固定骨盆環(huán)，降低術(shù)中神經(jīng)、血管、臟器損傷的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，明顯縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中創(chuàng)傷，對(duì)骨盆骨折手術(shù)治療具有非常重要意義。我們雖然可以將術(shù)前三維CT影像學(xué)圖像作為骨盆骨折手術(shù)方案的影像學(xué)參考，但CT三維重建為靜態(tài)、平面圖像，有些甚至存在偽影和失真等情況，臨床醫(yī)生常常無(wú)法了解其具體局部細(xì)節(jié)特征，無(wú)法準(zhǔn)確制定良好的手術(shù)方案。有學(xué)者 [11]應(yīng)用虛擬手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)骨盆骨折的手術(shù)入路和方案，但其存在圖像不夠直觀，不能很好反映骨折位移情況，不能根據(jù)圖像設(shè)計(jì)內(nèi)固定物，不能很好制定螺釘方向等缺點(diǎn)，未得到廣泛的應(yīng)用。而我們應(yīng)用3D打印技術(shù)打印出來(lái)三維實(shí)體骨盆模型可以更好的表現(xiàn)骨折的位移和骨折塊分離等細(xì)節(jié)，有利于對(duì)骨折進(jìn)行準(zhǔn)確分型和分類，在復(fù)位好的模型上可以設(shè)計(jì)個(gè)性化解剖內(nèi)固定物，并能術(shù)前進(jìn)行模擬復(fù)位和固定，提前預(yù)判整個(gè)手術(shù)過(guò)程，減少手術(shù)時(shí)間，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[12]。Yu等 [13]應(yīng)用3D打印技術(shù)治療2例骨盆骨折患者，通過(guò)術(shù)前64排薄層CT檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建骨盆3D實(shí)物模型，并在模型上設(shè)計(jì)個(gè)性化解剖內(nèi)固定物，提前思考和演練手術(shù)入路和設(shè)計(jì)內(nèi)固定物，最終選擇髂腹股溝入路對(duì)后柱骨折塊進(jìn)行復(fù)位，放置合適的個(gè)體化解剖鋼板，未造成重要血管神經(jīng)損傷，取得了良好的療效。

本研究對(duì)骨盆骨折患者術(shù)前都進(jìn)行骨盆64排薄層 CT掃描和三維重建，得到準(zhǔn)確的影像學(xué)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)一步精確化并輸入計(jì)算機(jī)，采用 Mimics軟件進(jìn)行處理后導(dǎo)入3D打印機(jī)（華森醫(yī)療），應(yīng)用3D打印技術(shù)按1∶1比例打印出骨折模型和復(fù)位后骨折模型。我們應(yīng)用3D打印技術(shù)真實(shí)具體的還原了骨折的具體信息，更好的表現(xiàn)骨折的位移和骨折塊分離等細(xì)節(jié)，有利于對(duì)骨折進(jìn)行準(zhǔn)確分型和分類，在復(fù)位好的模型上可以設(shè)計(jì)個(gè)性化解剖內(nèi)固定物，選擇最佳的手術(shù)入路，并能根據(jù)3D打印模型術(shù)前進(jìn)行模擬復(fù)位和固定，提前預(yù)判整個(gè)手術(shù)過(guò)程，模擬操作后，在實(shí)際手術(shù)操作過(guò)程中可以有條不紊地進(jìn)行正確的手術(shù)入路和復(fù)位內(nèi)固定方式，術(shù)中可隨時(shí)參考打印模型，盡可能的采用微創(chuàng)技術(shù)，減少術(shù)中C臂機(jī)透視頻率，縮短手術(shù)時(shí)間，減少不必要的軟組織損傷，減小手術(shù)切口，在很大程度上可以提高手術(shù)成功率、降低手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率，減少肌肉血管神經(jīng)的損傷幾率，有利于患者的骨折愈合和功能的恢復(fù)。本組手術(shù)均順利完成，所有病例術(shù)后隨訪2～8月，平均4.6月，術(shù)后均無(wú)感染、斷釘?shù)炔l(fā)癥。3D打印手術(shù)組11例手術(shù)時(shí)間（60±12）min，術(shù)中出血量（120±43）mL；切口入路和手術(shù)方式與我們術(shù)前計(jì)劃相一致，所用內(nèi)固定材料均為5～12孔骨盆弧形鎖定鋼板，均為術(shù)前根據(jù)3D打印模型提前設(shè)計(jì)，鋼板數(shù)量、位置、弧度、螺釘數(shù)量和螺釘擰入方向與術(shù)前規(guī)劃相同；術(shù)后第2天復(fù)查X線片及CT三維重建，顯示骨折復(fù)位好，內(nèi)固定物位置良好，術(shù)后Matta評(píng)分均為優(yōu)。對(duì)照組治療效果雖好，但是手術(shù)時(shí)間為（86±17）min，術(shù)中出血量（218±63）mL，3D組與對(duì)照組相比較術(shù)中出血明顯減少，手術(shù)時(shí)間縮短存在很大優(yōu)勢(shì)，部分病例可以經(jīng)皮微創(chuàng)操作，創(chuàng)傷較常規(guī)手術(shù)小，在骨盆骨折的治療中取得了良好的臨床治療效果。

因此，3D打印個(gè)體化治療方案應(yīng)用于復(fù)雜骨盆骨折，術(shù)前可以根據(jù)精確化后的影像學(xué)數(shù)字信息打印出具體的三維實(shí)物模型，進(jìn)一步了解骨折的細(xì)節(jié)和選擇合適的個(gè)性化內(nèi)固定物，進(jìn)而能為患者制定精準(zhǔn)的手術(shù)方案，選擇合適的入路和復(fù)位方法，并且能有效的減少術(shù)中肌肉血管神經(jīng)的損傷，降低手術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血，減少患者術(shù)后并發(fā)癥。數(shù)字化3D打印技術(shù)對(duì)于復(fù)雜骨盆骨折的治療意義重大，能為患者帶來(lái)福音，具有廣闊的臨床應(yīng)用價(jià)值。

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