引用本文： 吳超, 鄧佳燕, 譚倫, 胡海剛, 袁德超. 3D 打印技術輔助不穩定性骨盆骨折手術療效分析. 中國修復重建外科雜志, 2019, 33(4): 455-461. doi: 10.7507/1002-1892.201806045 復制
不穩定性骨盆骨折由高能量損傷造成，通常包括前環和后環的不穩定[1-2]，在創傷骨科中治療較為困難，治療不當可嚴重影響患者功能[3]。早期復位內固定可以明顯改善患者功能。目前骨盆的前后環骨折有多種手術方式，傳統的切開復位內固定創傷較大、并發癥多[4]。近年隨著骨盆手術的發展，微創經皮鋼板內固定（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis，MIPPO）[5]和經皮骶髂關節螺釘固定手術已廣泛應用于此類骨折[6]。但骨盆個體化差異大，沒有適合的通用型解剖鋼板，術中需要對重建鋼板進行反復塑形和多次 C 臂 X 線機透視，延長了手術時間和術中出血量，骨折復位也不理想[7]。另外，骶髂關節螺釘內固定技術雖然手術創傷小、術中出血量少，但傳統透視下不能清楚顯示骶孔及椎管位置，因此植釘過程中神經、血管損傷風險較大，學習曲線長，并且術中需不斷透視，增加了患者及醫護人員的輻射暴露時間[8]。計算機導航設備可以提高植釘精確度和減少透視[9-10]，但價格昂貴，基層醫院開展困難。
本研究回顧性分析 2015 年 3 月—2017 年 12 月我們分別采用切開復位鋼板內固定或 3D 打印技術輔助手術治療的骨盆骨折患者資料，比較兩種方式療效，為臨床治療該類骨折的術式選擇提供依據。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① Tile B、C 型骨盆骨折且能閉合復位成功者；② 患者年齡>18 歲；③ 閉合性骨盆骨折；④ 受傷時間<3 周；⑤ 有完整隨訪資料。排除標準：① 合并重要臟器功能不全者；② 螺釘進釘點周圍骨折粉碎者；③ 嚴重骨質疏松者；④ 不能耐受手術者。2015 年 3 月—2017 年 12 月共 28 例患者符合選擇標準納入研究，根據手術方式不同將患者分為兩組，對照組 18 例應用傳統前、后環切開復位鋼板內固定；觀察組 10 例應用 3D 打印技術制作骨盆模型輔助前環皮下鋼板塑形，設計并打印骶髂螺釘導航模板輔助后環骶髂螺釘固定。本研究獲自貢市第四人民醫院醫學倫理委員會批準，患者均知情同意。
1.2 一般資料
對照組：男 11 例，女 7 例；年齡 20～59 歲，平均 39.5 歲。致傷原因：交通事故傷 12 例，高處墜落傷 4 例，其他傷 2 例。骨盆骨折 Tile 分型[11]：B 型 12 例，C 型 6 例。受傷至手術時間 2～12 d，平均 4.5 d。
觀察組：男 6 例，女 4 例；年齡 23～57 歲，平均 38.4 歲。致傷原因：交通事故傷 5 例，高處墜落傷 3 例，其他傷 2 例。骨盆骨折 Tile 分型：B 型 7 例，C 型 3 例。受傷至手術時間 2～13 d，平均 4.3 d。
兩組患者性別構成、年齡、致傷原因、骨折分型、受傷至手術時間等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.3 術前準備
1.3.1 鋼板的預彎塑形
術前患者行 128 排螺旋 CT（Siemens 公司，德國）掃描檢查；掃描條件：電壓 120 kV，電流 182.25 mAs，層厚 0.625 mm，矩陣 512×512 像素。將采集的數據導入 Mimics21.0 軟件（Materialise 公司，比利時）中，通過“閾值分割”重建骨盆的三維模型，并模擬復位，通過 FAB400 型 3D 打印機（江蘇 3D Talk 公司）得到骨盆打印模型實體。基于 3D 實物模型進行鋼板的預彎塑形和模擬手術，術前消毒備用。見圖 1a～c。
圖1
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）術前準備
a. 骨盆三維重建；b. 對骨折在 Mimics21.0 軟件中進行模擬復位；c. 在骨盆打印模型上進行鋼板的預彎塑形；d. 在 Mimics21.0 軟件中虛擬植入經 S1、S2 的骶髂關節螺釘；e. 設計的骶髂螺釘導航模板；f. 打印導航模板并模擬手術
Figure1. Preoperative preparation of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Three-dimensional reconstruction of pelvis; b. Simulated reduction of fracture in Mimics21.0 software; c. Pre-flexural shaping of steel plate base on the 3D printing pelvic model; d. Simulation of implanting the sacroiliac joint screw via S1 and S2 in Mimics21.0 software; e. The designed sacroiliac screw navigation template; f. Printed navigation templates and simulate surgery
1.3.2 骶髂螺釘導航模板的設計和打印
① 骶髂螺釘釘道的設計：在 Mimics21.0 軟件中模擬骨折復位，虛擬植入 2.2 mm 圓柱體代表導針釘道；經 S1 螺釘入點為髂前、髂后上棘連線與股骨縱軸延長線的交點，出釘點為靠近 S1 椎體上終板的中點；分別在 Mimics21.0 軟件多方位視窗中調整釘道位置，保證其釘道不突破皮質；相同方法虛擬植入經 S2 的導針釘道。見圖 1d。② 導板的設計：在 3-Matic13.0 軟件（Materialise 公司，比利時）中，根據入釘點位置，提取髂后上棘及鄰近髂骨外板表面解剖結構，沿該面片以 4 mm 厚度反向拉伸，形成貼附骨盆的導板底座；沿模擬植釘的釘道方向設計直徑 2.2 mm 導向孔，將底座和導向孔合并成一整體；完成導板的制作。見圖 1e。③ 導板的打印：將上述導板模型進行切片后輸入 3DS Projet3600 打印機（3D SYSTEMS 公司，美國），得到實物，并術前模擬手術。見圖 1f。
1.4 手術方法
兩組患者均由具有 10 年以上創傷外科經驗的醫師完成手術，均為全麻下手術。
觀察組：① 骨盆后環骨折手術：患者取俯臥位，下肢牽引，按項舟等[12]推薦的復位原則進行復位，必要時輔助 Schanz 螺釘復位，釘棒側方擠壓，C 臂 X 線機透視復位基本糾正并應用克氏針維持固定。依據導向模板基座面積大小設計切口部位和長度，電刀仔細暴露髂后上棘及附近髂骨外板，仔細剔除其周圍軟組織，其范圍與術前設計的導板一致，將術前設計并消毒的導板貼附于相應的髂后上棘及髂骨外板上并固定，沿導板導向孔使用電鉆打入直徑 2 mm 的導針 2 枚，分別經過 S1 和 S2（圖 2a）。術中 C 臂 X 線機透視確認導針位置及長度，取出導板，沿導針擰入長度合適、直徑 6.5 mm 的中空螺釘（圖 2b）。再次 C 臂 X 線機透視螺釘位置滿意（圖 2c、d）。② 骨盆前環骨折手術：患者改行仰臥位，分別于髂前上棘及恥骨聯合處作切口，長 4～6 cm（圖 2e、f）。髂前上棘斜切口，保護股外側皮神經，沿腹外斜肌腱膜方向建立一皮下隧道，并與恥骨聯合處切口回合。經皮復位前環骨折，將術前預彎的個性化重建鋼板通過上述皮下隧道置入髂前上棘和恥骨聯合處，最后植入螺釘固定。本組共植入 20 枚骶髂關節螺釘。若伴有對側恥骨骨折（本組 3 例）可按同樣方法固定，鋼板可于恥骨聯合處疊加固定。沖洗關閉創口，術畢。
圖2
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）手術過程
a. 在導板引導下打入導針；b. 在導針引導下打入中空螺釘；c. 擊入導針后 C 臂 X 線機透視；d. 擰入螺釘后 C 臂 X 線機透視；e. 骨盆前環手術傷口；f. 骨盆術中輔導手術
Figure2. Operation process of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Drive the guide needle under guide template; b. Drive the hollow screw with the guide needle; c. C-arm fluoroscopy under guide needle placement; d. C-arm fluoroscopy under screw placement; e. Incision of anterior pelvic ring; f. Intraoperative guidance for pelvic surgery
對照組：先處理骨盆后環骨折，骶髂關節前方或后方顯露后應用輔助螺釘復位或牽引復位后鋼板固定；再處理骨盆前環骨折，應用改良 Stoppa 入路復位后重建鋼板固定。
1.5 術后處理及療效評價指標
傷口留置引流條 24 h，術后應用 1 次抗生素預防感染，常規應用低分子肝素鈉。術后 7 d 即下床活動，術后 1 個月后負重鍛煉。
記錄并比較兩組患者手術時間、術中出血量、術中透視次數、切口總長度、圍手術期并發癥、負重鍛煉等待時間、骨折愈合時間；末次隨訪時采用 Majeed 評分[13]評價功能。所有患者術前、術后均行骨盆正位、入口位、出口位 X 線片檢查及 CT 掃描，進行以下影像學指標評價：① 術后即刻根據 Matta 影像學評分標準[14]評價復位情況。② 觀察組骶髂關節螺釘植釘成功情況：按 Schep 等[15]制定的評估標準，基于冠狀位、矢狀位和水平位圖像對骶髂螺釘的位置進行分級。Ⅰ 類，安全植入，螺釘完全在松質骨內；Ⅱ 類，安全植入，但螺釘接觸到皮質骨結構（骶骨前緣、神經孔或椎管）；Ⅲ 類，錯誤植入，螺釘穿透皮質骨。Ⅰ、Ⅱ 類視為植釘成功。③ 植釘準確度評估：比較觀察組術后即刻實際植入螺釘相對于術前模擬植釘，螺釘進釘點在 X、Y、Z 軸上的偏差值以及螺釘方向的角度偏移量。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內手術前后比較采用配對 t 檢驗；計數資料比較采用 χ2 檢驗；等級資料比較采用非參數秩和檢驗。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組患者均順利完成手術，術后均獲隨訪，隨訪時間 6～18 個月，平均 14.4 個月。對照組發生傷口感染 1 例，經應用抗生素和加強換藥后傷口愈合；2 例術后出現下肢深靜脈血栓形成，經抗凝等治療后血栓消失。兩組其余患者均未發生重要血管神經損傷、肺栓塞等較嚴重并發癥，也未發生螺釘退出、鋼板斷裂等內固定物相關并發癥。見圖 3。對照組手術時間、術中出血量、術中透視次數、切口總長度及負重鍛煉等待時間均顯著長于觀察組，差異有統計學意義（P<0.05）；兩組骨折愈合時間比較差異無統計學意義（t=0.12，P=0.90）。見表 1。術后即刻兩組骨折復位質量比較差異無統計學意義（Z=–1.05，P=0.30）；末次隨訪時采用 Majeed 評分[13]評價功能，觀察組顯著優于對照組，差異有統計學意義（Z=–2.42，P=0.02）；見表 2。術后即刻觀察組植釘成功率均達Ⅰ類。觀察組術后即刻實際植入螺釘與術前模擬植釘的釘道方向角度偏移量為（0.09±0.22）°，進釘點在 X、Y、Z 軸上的偏差值分別為（0.13±0.63）、（0.14±0.58）、（0.15±0.53）mm，與術前（各值均為 0）比較差異均無統計學意義（P>0.05）。
表1
兩組患者臨床指標比較（
）
Table1.
Comparison of clinical indexes between the two groups (
)
表2
兩組患者骨折復位質量及功能評價比較
Table2.
Comparison of fracture reduction and functional evaluation between the two groups
圖3
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）手術前后觀察
a. 術前骨盆正位 X 線片；b. 術前 CT 示骶骨骨折；c. 術后 3 d 骨盆正位 X 線片；d. 術后 3 d 骶骨正側位 X 線片；e. 術后 3 d CT 三維重建示骨盆及植入螺釘；f. 術后 3 d S1 螺釘冠狀位 CT；g. 術后 3 d S1 螺釘軸位 CT；h. 術后 3 d S2 螺釘軸位 CT；i. 術后 2 周傷口愈合情況；j. 術后 1 個月功能恢復情況；k. 術后 1 年骨盆正位 X 線片；l. 術后 1 年拆除前環鋼板骨盆正位 X 線片
Figure3. Preoperative and postoperative observation of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Anteroposterior X-ray film of pelvic before operation; b. Preoperative CT showed a sacral fracture; c. Anteroposterior X-ray film of pelvic at 3 days after operation; d. Anteroposterior and lateral X-ray films of sacrum at 3 days after operation; e. CT three-dimensional reconstruction of pelvis and screw implantation at 3 days after operation; f. Coronal CT of S1 screw at 3 days after operation; g. Axial CT of S1 screw at 3 days after operation; h. Axial CT of S2 screw at 3 days after operation; i. Wound healing at 2 weeks after operation; j. Functional recovery at 1 month after operation; k. Anteroposterior X-ray film of pelvic at 1 year after operation; l. Anteroposterior X-ray film of pelvic after anterior ring plate pelvis removed at 1 year after operation
3 討論
3.1 骨盆前環皮下鋼板固定和后環骶髂關節螺釘固定的可行性
骨盆骨折多為高能量損傷，致殘率和死亡率較高，預后差，不穩定性骨盆骨折往往需要手術治療[16]。但骨盆解剖較為復雜，周圍有重要的神經血管毗鄰[17]，傳統的前環、后環切開復位鋼板固定伴有較大的切口和軟組織剝離，增加了出血量，大大增加感染風險，不利于傷口快速愈合，術后功能較差，越來越多臨床醫生通過小切口方式完成骨盆骨折手術[18]。本研究中，觀察組應用 MIPPO 技術和骶髂關節螺釘技術進行骨盆不穩定性骨折的手術治療，術中出血量、手術總時間、術中透視次數、負重鍛煉等待時間明顯少于對照組，術后功能優良率明顯高于對照組，因此上述手術方式治療骨盆不穩定性骨折是可行的。但骨盆的形狀具有明顯個體化，術中鋼板塑形耗時費力且困難，影響復位固定效果；另外由于骶髂關節螺釘進釘點無明顯解剖標志，術中完全依靠 C 臂 X 線機透視植入導針，損傷神經和重要血管的可能性較大。有些學者通過計算機導航等輔助骶髂關節螺釘植入，顯著減少了術中出血量和透射次數，術后達到了較理想效果[19-20]，但基層醫院開展這一技術較為困難。3D 打印技術在醫學中的逐步應用普及，為臨床醫生提供了新的思路[21]。
3.2 3D 打印技術應用于不穩定性骨盆骨折手術的優點
本研究中，我們通過術前模擬復位，設計骶髂螺釘導航模板，3D 打印技術制作實物，并基于實物模擬手術，最后應用于臨床。術后即刻觀察組植釘成功率均達Ⅰ類；對比術后實際植入螺釘進釘點和進釘方向與術前模擬植釘距離和角度的偏移，差異無統計學意義，驗證了 3D 打印骶髂關節螺釘導航模板輔助植釘的準確性。
此外，個性化模型有利于骨盆前環骨折皮下鋼板的塑形，可以大大節約術中塑形時間，減少出血，并且獲得與切開復位基本相同的復位效果。本研究中，觀察組的術中出血量、手術總時間、術中透視次數均明顯少于對照組，骨折復位質量與對照組無統計學差異。
本研究中模型及導板設計時間在 3 h 內，打印時間不超過 24 h，對于其他醫院也可通過將 CT 原始數據上傳至云，設計后通過快遞送達，用時不超過 72 h，而骨盆骨折入院至手術時間大多數為 3 d 以后，時效能夠滿足臨床需求。另外，3D 打印技術相對于計算機導航設備等，費用較為低廉，每個導板的成本約 100 元左右，基層醫院在進行此類手術時無需購置昂貴的設備；而且隨著 3D 打印的普及，費用也逐漸降低，并不會明顯增加患者負擔。
3.3 3D 打印導板應用于骨盆手術的適應證選擇和注意事項
適應證：上述技術采用的是小切口、間接復位，模型和導板均是在理想復位狀態下設計的，因此鋼板的術前塑形和骶髂螺釘導航模板的使用并不適合骨折移位較大或術中閉合復位困難的患者。
注意事項：① 為減少誤差，建議掃描層厚為薄層、無間隔掃描，提高模型的精度；② 主刀醫生需參與設計及術前模擬手術，目的是使導板底座面積盡量小，且能較穩定的固定，這樣術中就可以減少對軟組織的剝離；③ 髂后上棘為明顯解剖標志，術前設計的配準點應主要包含此部分；④ 術中應用導航模板過程中，應牢靠固定導板，避免移動造成偏差[22]；⑤ 骶髂螺釘導板術中安置時，導向孔可導致較大面積的軟組織剝離，建議導板的導孔和底座分開設計，這樣術中安置導板底座后可以通過組裝的方式經皮將導管和底座連接，減少創傷；⑥ 同時植入經 S1、S2 的骶髂關節螺釘可以明顯增加固定強度，本研究中我們同時植入 2 枚骶髂關節螺釘，在 3D 打印導板引導下均未發生穿破骨皮質的情況。
綜上述，將計算機輔助設計、3D 打印技術制作的個性化骨盆模型及手術導航模板應用于不穩定性骨盆骨折手術，有助于骶髂螺釘的精確植入，并節約手術時間和術中出血量、減少透視次數，有較好的負重鍛煉等待時間和術后功能優良率，是治療不穩定性骨盆骨折的一種可選擇手術方式。但本研究病例數較少，為短期隨訪，仍需加大樣本量及中長期隨訪驗證此技術的優越性。
不穩定性骨盆骨折由高能量損傷造成，通常包括前環和后環的不穩定[1-2]，在創傷骨科中治療較為困難，治療不當可嚴重影響患者功能[3]。早期復位內固定可以明顯改善患者功能。目前骨盆的前后環骨折有多種手術方式，傳統的切開復位內固定創傷較大、并發癥多[4]。近年隨著骨盆手術的發展，微創經皮鋼板內固定（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis，MIPPO）[5]和經皮骶髂關節螺釘固定手術已廣泛應用于此類骨折[6]。但骨盆個體化差異大，沒有適合的通用型解剖鋼板，術中需要對重建鋼板進行反復塑形和多次 C 臂 X 線機透視，延長了手術時間和術中出血量，骨折復位也不理想[7]。另外，骶髂關節螺釘內固定技術雖然手術創傷小、術中出血量少，但傳統透視下不能清楚顯示骶孔及椎管位置，因此植釘過程中神經、血管損傷風險較大，學習曲線長，并且術中需不斷透視，增加了患者及醫護人員的輻射暴露時間[8]。計算機導航設備可以提高植釘精確度和減少透視[9-10]，但價格昂貴，基層醫院開展困難。
本研究回顧性分析 2015 年 3 月—2017 年 12 月我們分別采用切開復位鋼板內固定或 3D 打印技術輔助手術治療的骨盆骨折患者資料，比較兩種方式療效，為臨床治療該類骨折的術式選擇提供依據。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① Tile B、C 型骨盆骨折且能閉合復位成功者；② 患者年齡>18 歲；③ 閉合性骨盆骨折；④ 受傷時間<3 周；⑤ 有完整隨訪資料。排除標準：① 合并重要臟器功能不全者；② 螺釘進釘點周圍骨折粉碎者；③ 嚴重骨質疏松者；④ 不能耐受手術者。2015 年 3 月—2017 年 12 月共 28 例患者符合選擇標準納入研究，根據手術方式不同將患者分為兩組，對照組 18 例應用傳統前、后環切開復位鋼板內固定；觀察組 10 例應用 3D 打印技術制作骨盆模型輔助前環皮下鋼板塑形，設計并打印骶髂螺釘導航模板輔助后環骶髂螺釘固定。本研究獲自貢市第四人民醫院醫學倫理委員會批準，患者均知情同意。
1.2 一般資料
對照組：男 11 例，女 7 例；年齡 20～59 歲，平均 39.5 歲。致傷原因：交通事故傷 12 例，高處墜落傷 4 例，其他傷 2 例。骨盆骨折 Tile 分型[11]：B 型 12 例，C 型 6 例。受傷至手術時間 2～12 d，平均 4.5 d。
觀察組：男 6 例，女 4 例；年齡 23～57 歲，平均 38.4 歲。致傷原因：交通事故傷 5 例，高處墜落傷 3 例，其他傷 2 例。骨盆骨折 Tile 分型：B 型 7 例，C 型 3 例。受傷至手術時間 2～13 d，平均 4.3 d。
兩組患者性別構成、年齡、致傷原因、骨折分型、受傷至手術時間等一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。
1.3 術前準備
1.3.1 鋼板的預彎塑形
術前患者行 128 排螺旋 CT（Siemens 公司，德國）掃描檢查；掃描條件：電壓 120 kV，電流 182.25 mAs，層厚 0.625 mm，矩陣 512×512 像素。將采集的數據導入 Mimics21.0 軟件（Materialise 公司，比利時）中，通過“閾值分割”重建骨盆的三維模型，并模擬復位，通過 FAB400 型 3D 打印機（江蘇 3D Talk 公司）得到骨盆打印模型實體。基于 3D 實物模型進行鋼板的預彎塑形和模擬手術，術前消毒備用。見圖 1a～c。
圖1
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）術前準備
a. 骨盆三維重建；b. 對骨折在 Mimics21.0 軟件中進行模擬復位；c. 在骨盆打印模型上進行鋼板的預彎塑形；d. 在 Mimics21.0 軟件中虛擬植入經 S1、S2 的骶髂關節螺釘；e. 設計的骶髂螺釘導航模板；f. 打印導航模板并模擬手術
Figure1. Preoperative preparation of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Three-dimensional reconstruction of pelvis; b. Simulated reduction of fracture in Mimics21.0 software; c. Pre-flexural shaping of steel plate base on the 3D printing pelvic model; d. Simulation of implanting the sacroiliac joint screw via S1 and S2 in Mimics21.0 software; e. The designed sacroiliac screw navigation template; f. Printed navigation templates and simulate surgery
1.3.2 骶髂螺釘導航模板的設計和打印
① 骶髂螺釘釘道的設計：在 Mimics21.0 軟件中模擬骨折復位，虛擬植入 2.2 mm 圓柱體代表導針釘道；經 S1 螺釘入點為髂前、髂后上棘連線與股骨縱軸延長線的交點，出釘點為靠近 S1 椎體上終板的中點；分別在 Mimics21.0 軟件多方位視窗中調整釘道位置，保證其釘道不突破皮質；相同方法虛擬植入經 S2 的導針釘道。見圖 1d。② 導板的設計：在 3-Matic13.0 軟件（Materialise 公司，比利時）中，根據入釘點位置，提取髂后上棘及鄰近髂骨外板表面解剖結構，沿該面片以 4 mm 厚度反向拉伸，形成貼附骨盆的導板底座；沿模擬植釘的釘道方向設計直徑 2.2 mm 導向孔，將底座和導向孔合并成一整體；完成導板的制作。見圖 1e。③ 導板的打印：將上述導板模型進行切片后輸入 3DS Projet3600 打印機（3D SYSTEMS 公司，美國），得到實物，并術前模擬手術。見圖 1f。
1.4 手術方法
兩組患者均由具有 10 年以上創傷外科經驗的醫師完成手術，均為全麻下手術。
觀察組：① 骨盆后環骨折手術：患者取俯臥位，下肢牽引，按項舟等[12]推薦的復位原則進行復位，必要時輔助 Schanz 螺釘復位，釘棒側方擠壓，C 臂 X 線機透視復位基本糾正并應用克氏針維持固定。依據導向模板基座面積大小設計切口部位和長度，電刀仔細暴露髂后上棘及附近髂骨外板，仔細剔除其周圍軟組織，其范圍與術前設計的導板一致，將術前設計并消毒的導板貼附于相應的髂后上棘及髂骨外板上并固定，沿導板導向孔使用電鉆打入直徑 2 mm 的導針 2 枚，分別經過 S1 和 S2（圖 2a）。術中 C 臂 X 線機透視確認導針位置及長度，取出導板，沿導針擰入長度合適、直徑 6.5 mm 的中空螺釘（圖 2b）。再次 C 臂 X 線機透視螺釘位置滿意（圖 2c、d）。② 骨盆前環骨折手術：患者改行仰臥位，分別于髂前上棘及恥骨聯合處作切口，長 4～6 cm（圖 2e、f）。髂前上棘斜切口，保護股外側皮神經，沿腹外斜肌腱膜方向建立一皮下隧道，并與恥骨聯合處切口回合。經皮復位前環骨折，將術前預彎的個性化重建鋼板通過上述皮下隧道置入髂前上棘和恥骨聯合處，最后植入螺釘固定。本組共植入 20 枚骶髂關節螺釘。若伴有對側恥骨骨折（本組 3 例）可按同樣方法固定，鋼板可于恥骨聯合處疊加固定。沖洗關閉創口，術畢。
圖2
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）手術過程
a. 在導板引導下打入導針；b. 在導針引導下打入中空螺釘；c. 擊入導針后 C 臂 X 線機透視；d. 擰入螺釘后 C 臂 X 線機透視；e. 骨盆前環手術傷口；f. 骨盆術中輔導手術
Figure2. Operation process of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Drive the guide needle under guide template; b. Drive the hollow screw with the guide needle; c. C-arm fluoroscopy under guide needle placement; d. C-arm fluoroscopy under screw placement; e. Incision of anterior pelvic ring; f. Intraoperative guidance for pelvic surgery
對照組：先處理骨盆后環骨折，骶髂關節前方或后方顯露后應用輔助螺釘復位或牽引復位后鋼板固定；再處理骨盆前環骨折，應用改良 Stoppa 入路復位后重建鋼板固定。
1.5 術后處理及療效評價指標
傷口留置引流條 24 h，術后應用 1 次抗生素預防感染，常規應用低分子肝素鈉。術后 7 d 即下床活動，術后 1 個月后負重鍛煉。
記錄并比較兩組患者手術時間、術中出血量、術中透視次數、切口總長度、圍手術期并發癥、負重鍛煉等待時間、骨折愈合時間；末次隨訪時采用 Majeed 評分[13]評價功能。所有患者術前、術后均行骨盆正位、入口位、出口位 X 線片檢查及 CT 掃描，進行以下影像學指標評價：① 術后即刻根據 Matta 影像學評分標準[14]評價復位情況。② 觀察組骶髂關節螺釘植釘成功情況：按 Schep 等[15]制定的評估標準，基于冠狀位、矢狀位和水平位圖像對骶髂螺釘的位置進行分級。Ⅰ 類，安全植入，螺釘完全在松質骨內；Ⅱ 類，安全植入，但螺釘接觸到皮質骨結構（骶骨前緣、神經孔或椎管）；Ⅲ 類，錯誤植入，螺釘穿透皮質骨。Ⅰ、Ⅱ 類視為植釘成功。③ 植釘準確度評估：比較觀察組術后即刻實際植入螺釘相對于術前模擬植釘，螺釘進釘點在 X、Y、Z 軸上的偏差值以及螺釘方向的角度偏移量。
1.6 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本 t 檢驗，組內手術前后比較采用配對 t 檢驗；計數資料比較采用 χ2 檢驗；等級資料比較采用非參數秩和檢驗。檢驗水準 α=0.05。
2 結果
兩組患者均順利完成手術，術后均獲隨訪，隨訪時間 6～18 個月，平均 14.4 個月。對照組發生傷口感染 1 例，經應用抗生素和加強換藥后傷口愈合；2 例術后出現下肢深靜脈血栓形成，經抗凝等治療后血栓消失。兩組其余患者均未發生重要血管神經損傷、肺栓塞等較嚴重并發癥，也未發生螺釘退出、鋼板斷裂等內固定物相關并發癥。見圖 3。對照組手術時間、術中出血量、術中透視次數、切口總長度及負重鍛煉等待時間均顯著長于觀察組，差異有統計學意義（P<0.05）；兩組骨折愈合時間比較差異無統計學意義（t=0.12，P=0.90）。見表 1。術后即刻兩組骨折復位質量比較差異無統計學意義（Z=–1.05，P=0.30）；末次隨訪時采用 Majeed 評分[13]評價功能，觀察組顯著優于對照組，差異有統計學意義（Z=–2.42，P=0.02）；見表 2。術后即刻觀察組植釘成功率均達Ⅰ類。觀察組術后即刻實際植入螺釘與術前模擬植釘的釘道方向角度偏移量為（0.09±0.22）°，進釘點在 X、Y、Z 軸上的偏差值分別為（0.13±0.63）、（0.14±0.58）、（0.15±0.53）mm，與術前（各值均為 0）比較差異均無統計學意義（P>0.05）。
表1
兩組患者臨床指標比較（）
Table1.
Comparison of clinical indexes between the two groups ()
表2
兩組患者骨折復位質量及功能評價比較
Table2.
Comparison of fracture reduction and functional evaluation between the two groups
圖3
觀察組患者，男，54 歲，交通事故傷致骨盆骨折（Tile B 型）手術前后觀察
a. 術前骨盆正位 X 線片；b. 術前 CT 示骶骨骨折；c. 術后 3 d 骨盆正位 X 線片；d. 術后 3 d 骶骨正側位 X 線片；e. 術后 3 d CT 三維重建示骨盆及植入螺釘；f. 術后 3 d S1 螺釘冠狀位 CT；g. 術后 3 d S1 螺釘軸位 CT；h. 術后 3 d S2 螺釘軸位 CT；i. 術后 2 周傷口愈合情況；j. 術后 1 個月功能恢復情況；k. 術后 1 年骨盆正位 X 線片；l. 術后 1 年拆除前環鋼板骨盆正位 X 線片
Figure3. Preoperative and postoperative observation of a 54-year-old male patient with pelvic fracture (Tile B type) by traffic accident in the observation groupa. Anteroposterior X-ray film of pelvic before operation; b. Preoperative CT showed a sacral fracture; c. Anteroposterior X-ray film of pelvic at 3 days after operation; d. Anteroposterior and lateral X-ray films of sacrum at 3 days after operation; e. CT three-dimensional reconstruction of pelvis and screw implantation at 3 days after operation; f. Coronal CT of S1 screw at 3 days after operation; g. Axial CT of S1 screw at 3 days after operation; h. Axial CT of S2 screw at 3 days after operation; i. Wound healing at 2 weeks after operation; j. Functional recovery at 1 month after operation; k. Anteroposterior X-ray film of pelvic at 1 year after operation; l. Anteroposterior X-ray film of pelvic after anterior ring plate pelvis removed at 1 year after operation
3 討論
3.1 骨盆前環皮下鋼板固定和后環骶髂關節螺釘固定的可行性
骨盆骨折多為高能量損傷，致殘率和死亡率較高，預后差，不穩定性骨盆骨折往往需要手術治療[16]。但骨盆解剖較為復雜，周圍有重要的神經血管毗鄰[17]，傳統的前環、后環切開復位鋼板固定伴有較大的切口和軟組織剝離，增加了出血量，大大增加感染風險，不利于傷口快速愈合，術后功能較差，越來越多臨床醫生通過小切口方式完成骨盆骨折手術[18]。本研究中，觀察組應用 MIPPO 技術和骶髂關節螺釘技術進行骨盆不穩定性骨折的手術治療，術中出血量、手術總時間、術中透視次數、負重鍛煉等待時間明顯少于對照組，術后功能優良率明顯高于對照組，因此上述手術方式治療骨盆不穩定性骨折是可行的。但骨盆的形狀具有明顯個體化，術中鋼板塑形耗時費力且困難，影響復位固定效果；另外由于骶髂關節螺釘進釘點無明顯解剖標志，術中完全依靠 C 臂 X 線機透視植入導針，損傷神經和重要血管的可能性較大。有些學者通過計算機導航等輔助骶髂關節螺釘植入，顯著減少了術中出血量和透射次數，術后達到了較理想效果[19-20]，但基層醫院開展這一技術較為困難。3D 打印技術在醫學中的逐步應用普及，為臨床醫生提供了新的思路[21]。
3.2 3D 打印技術應用于不穩定性骨盆骨折手術的優點
本研究中，我們通過術前模擬復位，設計骶髂螺釘導航模板，3D 打印技術制作實物，并基于實物模擬手術，最后應用于臨床。術后即刻觀察組植釘成功率均達Ⅰ類；對比術后實際植入螺釘進釘點和進釘方向與術前模擬植釘距離和角度的偏移，差異無統計學意義，驗證了 3D 打印骶髂關節螺釘導航模板輔助植釘的準確性。
此外，個性化模型有利于骨盆前環骨折皮下鋼板的塑形，可以大大節約術中塑形時間，減少出血，并且獲得與切開復位基本相同的復位效果。本研究中，觀察組的術中出血量、手術總時間、術中透視次數均明顯少于對照組，骨折復位質量與對照組無統計學差異。
本研究中模型及導板設計時間在 3 h 內，打印時間不超過 24 h，對于其他醫院也可通過將 CT 原始數據上傳至云，設計后通過快遞送達，用時不超過 72 h，而骨盆骨折入院至手術時間大多數為 3 d 以后，時效能夠滿足臨床需求。另外，3D 打印技術相對于計算機導航設備等，費用較為低廉，每個導板的成本約 100 元左右，基層醫院在進行此類手術時無需購置昂貴的設備；而且隨著 3D 打印的普及，費用也逐漸降低，并不會明顯增加患者負擔。
3.3 3D 打印導板應用于骨盆手術的適應證選擇和注意事項
適應證：上述技術采用的是小切口、間接復位，模型和導板均是在理想復位狀態下設計的，因此鋼板的術前塑形和骶髂螺釘導航模板的使用并不適合骨折移位較大或術中閉合復位困難的患者。
注意事項：① 為減少誤差，建議掃描層厚為薄層、無間隔掃描，提高模型的精度；② 主刀醫生需參與設計及術前模擬手術，目的是使導板底座面積盡量小，且能較穩定的固定，這樣術中就可以減少對軟組織的剝離；③ 髂后上棘為明顯解剖標志，術前設計的配準點應主要包含此部分；④ 術中應用導航模板過程中，應牢靠固定導板，避免移動造成偏差[22]；⑤ 骶髂螺釘導板術中安置時，導向孔可導致較大面積的軟組織剝離，建議導板的導孔和底座分開設計，這樣術中安置導板底座后可以通過組裝的方式經皮將導管和底座連接，減少創傷；⑥ 同時植入經 S1、S2 的骶髂關節螺釘可以明顯增加固定強度，本研究中我們同時植入 2 枚骶髂關節螺釘，在 3D 打印導板引導下均未發生穿破骨皮質的情況。
綜上述，將計算機輔助設計、3D 打印技術制作的個性化骨盆模型及手術導航模板應用于不穩定性骨盆骨折手術，有助于骶髂螺釘的精確植入，并節約手術時間和術中出血量、減少透視次數，有較好的負重鍛煉等待時間和術后功能優良率，是治療不穩定性骨盆骨折的一種可選擇手術方式。但本研究病例數較少，為短期隨訪，仍需加大樣本量及中長期隨訪驗證此技術的優越性。
