蔡涵華，陳宣煌，林海濱，李榮議，姚 凌

(莆田學(xué)院附屬醫(yī)院 骨科，福建 莆田 351100)

0 引言

骶髂關(guān)節(jié)是骨盆后環(huán)的主要結(jié)構(gòu)之一，整個(gè)骨盆環(huán)要穩(wěn)定，60%以上依賴于骶髂關(guān)節(jié)，因此，骶髂關(guān)節(jié)的及時(shí)有效內(nèi)固定是治療骨盆穩(wěn)定性受損的重要環(huán)節(jié)，骶髂關(guān)節(jié)置入一枚或兩枚螺釘內(nèi)固定是目前學(xué)術(shù)界公認(rèn)的理想手術(shù)方法[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人們對疾病的認(rèn)識逐漸深入，骨科也隨之飛速發(fā)展，治療手段不斷進(jìn)步，為達(dá)到最佳治療效果，多采用個(gè)體化治療、精準(zhǔn)治療?；旌犀F(xiàn)實(shí)(MR)技術(shù)能夠在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實(shí)場景信息，3D打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)，這兩種技術(shù)近年逐漸滲透至臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[3]。在骨科手術(shù)中，應(yīng)用MR技術(shù)與3D打印技術(shù)，手術(shù)前可更準(zhǔn)確地預(yù)設(shè)置植入螺釘?shù)闹睆郊伴L度，在3D打印個(gè)性化導(dǎo)板的輔助下將螺釘置入骶髂關(guān)節(jié)，個(gè)性化的設(shè)計(jì)可縮短手術(shù)時(shí)間、增加置釘精確度、減少手術(shù)并發(fā)癥[4]。傳統(tǒng)的置釘過程，醫(yī)生基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)較大；而采用MR技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)手術(shù)全程可視化設(shè)計(jì)，加上3D打印導(dǎo)板輔助置釘操作，有望最大程度上避免失誤。因此，本研究采用MR技術(shù)與3D打印個(gè)性化導(dǎo)板輔助骶髂關(guān)節(jié)置釘，并與傳統(tǒng)手術(shù)置釘效果進(jìn)行比較，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經(jīng)過莆田學(xué)院附屬醫(yī)院(以下簡稱“我院”)倫理委員會批準(zhǔn)，研究對象為我院2019年1月—2020年11月收治的80例骨盆后環(huán)骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷(SIJC)患者。納入標(biāo)準(zhǔn):1)具有一定的認(rèn)知能力，可進(jìn)行正常的語言交流；2)所有患者均知情，自愿參加本次實(shí)驗(yàn)，并能耐受本研究的治療；3)所有患者均經(jīng)過臨床檢查(B超、X線等)確診為SIJC患者。排除標(biāo)準(zhǔn):1)存在出血性疾病、神經(jīng)疾病、精神障礙及其他嚴(yán)重性疾病患者；2)近期急性、慢性感染者；3)機(jī)體肝腎功能有明顯異常者。

以隨機(jī)數(shù)字表法將80例SIJC患者分為研究組(采用MR技術(shù)與3D打印個(gè)性化導(dǎo)板輔助置釘)與傳統(tǒng)組(采用傳統(tǒng)技術(shù)置釘)各40例，將研究對象基本資料輸入統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件計(jì)算后發(fā)現(xiàn)無差異(P＞0.05)，見表1。

表1 一般資料對比

1.2 方法

研究組基于MR環(huán)境下，3D打印個(gè)性化導(dǎo)板輔助置釘。1)CT數(shù)據(jù)采集及重建。使用美國GE公司256排螺旋VCT，螺距0.984，掃描速度1 r/s，電壓120 kV，Auto mA，矩陣512×512，重建層厚及層間距均為0.625 mm。采集患者骨盆CT掃描數(shù)據(jù)并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，利用目標(biāo)關(guān)節(jié)節(jié)段膨脹、減除等相應(yīng)的計(jì)算、重建方法，直接打印1∶1骶髂關(guān)節(jié)模型，每例同時(shí)打印2個(gè)模型。2)模型的建立。將CT薄層數(shù)據(jù)傳入3D打印軟件，根據(jù)醫(yī)生擬選用螺釘?shù)某叽?、手術(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到的目的，對責(zé)任節(jié)段的關(guān)節(jié)參照點(diǎn)進(jìn)行3D導(dǎo)板模型的建立。將建立好的3D導(dǎo)板模型依次導(dǎo)入MR系統(tǒng)平臺，并調(diào)試Hololens眼鏡，將骶髂關(guān)節(jié)模型結(jié)果全息顯示，由醫(yī)生再次模擬手術(shù)進(jìn)程并最終確定各項(xiàng)參數(shù)，隨后將建立好的3D導(dǎo)板模型加柱子支撐，然后導(dǎo)入Meditool 3D打印系統(tǒng)，利用光敏樹脂材料進(jìn)行根導(dǎo)板模型的打印。經(jīng)過修剪、終末消毒等步驟獲得成品。3)置入骶髂關(guān)節(jié)螺釘?；颊咂脚P位，氣管內(nèi)插管全身麻醉，按術(shù)前設(shè)計(jì)的骶髂關(guān)節(jié)置釘內(nèi)固定手術(shù)方案，手術(shù)過程中先確認(rèn)骨盆可剝離的骨性解剖標(biāo)志，顯露導(dǎo)板放置骨面區(qū)域，于髂嵴及髂骨外板表面，與已消毒合格的3D打印導(dǎo)板緊密貼合，并利用克氏針固定，沿導(dǎo)板螺釘通道用電鉆置入克氏針，C臂機(jī)透視確認(rèn)后取下導(dǎo)板，擰入相應(yīng)直徑的空心拉力螺釘，無誤后拔出克氏針，術(shù)畢。

傳統(tǒng)組術(shù)前根據(jù)X線、CT等的檢查結(jié)果進(jìn)行術(shù)前評價(jià)，測量置釘角度及深度。在臀部髂前上棘和髂后上棘連線中后1/3交點(diǎn)處進(jìn)釘，反復(fù)進(jìn)行透視后明確螺釘?shù)闹睆健⒎较蚣斑M(jìn)釘深度。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)記錄研究對象術(shù)前預(yù)設(shè)釘?shù)琅c術(shù)后實(shí)際釘?shù)赖穆葆攨?shù)，即尾向偏角(sagittal angle，SA)、外向偏角(transverse angle，TA)、螺釘長度，并記錄術(shù)中的出血量、透視次數(shù)、螺釘置入時(shí)間。

(2)采用Matta標(biāo)準(zhǔn)評分評估研究對象術(shù)后一個(gè)月骨折復(fù)位情況[5]:骨折移位≥20 mm為差，移位10～20 mm為可，移位4～10 mm為良，≤4 mm為優(yōu)。采用Majeed功能評分評估研究對象骨盆功能[6]，該評分滿分100分，85～100分為優(yōu)，70～84分為良，55～69分為可，＜55分為差。分值與骨盆功能呈正比。

(3)對比研究對象術(shù)后一個(gè)月會陰區(qū)麻木、螺釘松動、一過性神經(jīng)癥狀加重等手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生情況，并統(tǒng)計(jì)研究對象術(shù)后視覺模擬評分法(visual analogue scales，VAS)評分，滿分10分，疼痛與分值呈正比。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理

對采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)采用x2檢驗(yàn)，用ˉx±s表示計(jì)量資料，統(tǒng)計(jì)采用t檢驗(yàn)，兩者P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)相關(guān)指標(biāo)對比

兩組研究對象在術(shù)前預(yù)設(shè)的SA、TA上無差異(t=0.443、0.036，P＞0.05)，研究組組內(nèi)SA、TA的術(shù)前預(yù)設(shè)與術(shù)后實(shí)際比較無差異(t=0.243、0.037，P＞0.05)，研究組和傳統(tǒng)組術(shù)后實(shí)際SA、TA相比存在差異(t=2.406、2.580，P＜0.05)，傳統(tǒng)組在術(shù)后實(shí)際的SA、TA與術(shù)前預(yù)定相比存在差異(t=2.733、2.020，P＜0.05)。研究組與傳統(tǒng)組在術(shù)前預(yù)設(shè)的螺釘長度上無顯著差異(t=0.447，P＞0.05)，研究組術(shù)前預(yù)定與術(shù)后實(shí)際的螺釘長度比較無差異(t=1.654，P＞0.05)，傳統(tǒng)組術(shù)前預(yù)定與術(shù)后實(shí)際的螺釘長度比較存在差異(t=10.139，P＜0.05)，研究組與傳統(tǒng)組在術(shù)后實(shí)際的螺釘長度上存在差異(t=7.692，P＜0.05)，研究組在出血量、透視次數(shù)、螺釘置入時(shí)間上比傳統(tǒng)組顯著減少(t=10.017、44.568、28.974，P＜0.05)。見表2。

表2 手術(shù)相關(guān)指標(biāo)對比

2.2 短期療效評分對比

兩組研究對象在Matta標(biāo)準(zhǔn)評分、Majeed功能評分上對比無差異(P＞0.05)，見表3。

2.3 并發(fā)癥發(fā)生情況對比

在并發(fā)癥發(fā)生率上，研究組為2.50%，傳統(tǒng)組為15.00%，兩組相比存在差異(P＜0.05)；在術(shù)后3D骶尾部VAS評分上，研究組顯著低于傳統(tǒng)組(P＜0.05)。見表4。

表3 相關(guān)評分對比

表4 并發(fā)癥發(fā)生情況對比

3 討論

3.1 MR技術(shù)與3D打印技術(shù)在骨科的應(yīng)用

3D打印也稱為增材制造，是一種新興的快速成型技術(shù)，其優(yōu)勢在于可以個(gè)性化打印適用于患者手術(shù)所需的導(dǎo)航模板，輔助實(shí)施手術(shù)。利用3D技術(shù)能夠打印出高仿真、同等比例的骨骼模型，可以不同方向旋轉(zhuǎn)觀察，反復(fù)模擬手術(shù)過程預(yù)操作，以便在手術(shù)時(shí)能很好地解決手術(shù)精準(zhǔn)性和安全性的矛盾，手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率隨著手術(shù)質(zhì)量的提升而明顯減少了[7-8]。

MR技術(shù)可幫助臨床醫(yī)師更明確術(shù)前、術(shù)中安放導(dǎo)板等過程的各項(xiàng)明細(xì)，充分顯示骨盆原型的3D解剖結(jié)構(gòu)并能測量定量數(shù)據(jù)，手術(shù)醫(yī)師憑此能快速、精準(zhǔn)地實(shí)施操作。

兩者在骨科中的應(yīng)用具有以下特點(diǎn):1)3D模型能將骨質(zhì)結(jié)構(gòu)清晰顯示，有助于醫(yī)師準(zhǔn)確理解手術(shù)部位解剖形態(tài)，精確分析病情，疾病診斷準(zhǔn)確率和治療成功率大大提高；2)立體模型有助于制定個(gè)性化的手術(shù)方案，可以在模型上模擬手術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；3)使手術(shù)操作更簡便，骨外科醫(yī)生可以在術(shù)前精確測量螺釘直徑、長度及置入方向，螺釘置入后，利用X線透視裝置觀測螺釘位置的次數(shù)明顯減少，X線射線暴露明顯減少；4)模型形態(tài)通俗易懂，醫(yī)師更易于向患者及家屬溝通病情，解釋治療方案。

3.2 MR技術(shù)與3D打印技術(shù)輔助骶髂關(guān)節(jié)置釘?shù)膬?yōu)勢

骶髂關(guān)節(jié)置釘是治療骨盆骨折患者的常用術(shù)式，置釘難度主要體現(xiàn)在可視化程度不高以及毗鄰結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)透視下置釘方法存在并發(fā)癥高、頻繁透視等問題，對患者身心造成嚴(yán)重影響[9]。本研究基于MR技術(shù)與3D打印個(gè)性化導(dǎo)板，將個(gè)性化設(shè)計(jì)的導(dǎo)航模板應(yīng)用于手術(shù)中螺釘置入，是一種安全有效的外科手術(shù)方式。該手術(shù)方式運(yùn)用3D打印技術(shù)，建立患者手術(shù)部位個(gè)體化模型及導(dǎo)航手術(shù)模板，術(shù)前虛擬模仿內(nèi)固定操作，并應(yīng)用于手術(shù)中，取得良好效果[10]。本文研究顯示，研究對象在術(shù)前預(yù)設(shè)的SA、TA上無差異(P＞0.05)，傳統(tǒng)組在術(shù)后實(shí)際的SA、TA、螺釘長度上與術(shù)前預(yù)設(shè)相比存在差異(P＜0.05)，而研究組無差異；研究組在出血量、透視次數(shù)、置釘時(shí)間上比傳統(tǒng)組顯著減少(P＜0.05)。研究對象在Matta標(biāo)準(zhǔn)評分、Majeed功能評分上對比無差異(P＞0.05)；在并發(fā)癥發(fā)生率上，研究組為2.50%，傳統(tǒng)組為15.00%，兩組相比存在差異(P＜0.05)；在術(shù)后骶尾部VAS評分上，研究組顯著比傳統(tǒng)組低(P＜0.05)。研究結(jié)果證實(shí)通過MR技術(shù)與3D打印技術(shù)輔助置釘，可以有效減少透視次數(shù)、出血量，縮短置入時(shí)間，降低并發(fā)癥發(fā)生率。3D打印技術(shù)模擬骶髂關(guān)節(jié)置釘?shù)姆椒☉?yīng)用于手術(shù)中，具有個(gè)體化、簡單、直觀等特點(diǎn)。雖然兩組患者術(shù)后都能良好恢復(fù)日常生活及工作，短期功能恢復(fù)上無明顯差異，但MR技術(shù)與3D打印個(gè)性化導(dǎo)板輔助置釘?shù)膬?yōu)勢在于能提前預(yù)測量骶髂關(guān)節(jié)螺釘置入角度及螺釘長度和直徑，提前手術(shù)反復(fù)模擬。3D打印個(gè)性化導(dǎo)板經(jīng)消毒后是無菌物品，可直接在手術(shù)中應(yīng)用，減少手術(shù)出血、時(shí)間及術(shù)中X線輻射傷害次數(shù)，縮短麻醉時(shí)間，利于患者盡快康復(fù)。

3.3 MR技術(shù)與3D打印技術(shù)輔助骶髂關(guān)節(jié)置釘?shù)膽?yīng)用前景

前期研究表明，Mimics設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)輔助骶髂關(guān)節(jié)置釘，Mimics術(shù)前設(shè)計(jì)與實(shí)際操作過程中使用3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘操作的實(shí)際效果高度一致，應(yīng)用價(jià)值高[11]。本文在原有熟練手術(shù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究基于MR技術(shù)結(jié)合3D打印個(gè)性化導(dǎo)板輔助骶髂關(guān)節(jié)置釘，結(jié)果顯示置入螺釘長度、方向較為滿意，縮短了置釘時(shí)間，可顯著減少透視次數(shù)、出血量和并發(fā)癥，安全性高，能有效促進(jìn)損傷復(fù)位與骨盆功能的康復(fù)，此方法可廣泛應(yīng)用于臨床。