3D打印技術(shù)在復(fù)雜肱骨近端骨折中的應(yīng)用

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1.南京市浦口區(qū)中心醫(yī)院骨科,南京 211800；2.上海市第八人民醫(yī)院骨科,上海 200235

臨床骨折有簡單骨折與復(fù)雜骨折之分,簡單骨折為只有1條骨折線、2個骨折塊的骨折。通常骨干或者干骺端的簡單骨折包括螺旋型、斜行或者橫行骨折; 復(fù)雜骨折是指骨折有一個或者多個中間骨塊,并且這些骨塊之間在骨折復(fù)位以后沒有接觸。復(fù)雜骨折包括螺旋型、多節(jié)段型或者不規(guī)則型骨折。肱骨骨折是骨外科常見骨折類型,患者年齡跨度較大,老年人骨質(zhì)疏松患者更加常見[1]。肱骨雖長但好發(fā)骨折的部位主要集中于肱骨外科頸、肱骨干、肱骨髁上等。Neer分型法根據(jù)肱骨近端四部分理論(肱骨頭、大小結(jié)節(jié)、肱骨干近端)以及骨折移位情況,將肱骨近端骨折分為一部分、二部分、三部分和四部分骨折。四部分骨折由于四個解剖部位均有骨折和移位現(xiàn)象是肱骨近端骨折中最嚴重、最復(fù)雜的一種,常常累及股骨頭的供血系統(tǒng),肱骨頭壞死率更高。肱骨近端骨折占全身各部位骨折的5%,多由于直接暴力或間接暴力而引起,例如重物碰撞、擠壓或跌倒時肘部著地,強大的作用力作用于骨骼使其發(fā)生斷裂甚至粉碎。肱骨近端靠近關(guān)節(jié),因此肱骨近端骨折常為關(guān)節(jié)內(nèi)骨折或鄰近關(guān)節(jié)骨折,為臨床復(fù)位帶來了困難,此種類型的復(fù)雜肱骨近端骨折目前的主要治療方法為手術(shù)內(nèi)固定治療[2]。肱骨近端為血管、神經(jīng)的交通部位,手術(shù)過程中,很容易對此處血管、神經(jīng),例如腋動脈和臂叢神經(jīng),造成損傷,給患者帶來二次傷害[3]。如何盡可能地縮小復(fù)雜肱骨近端骨折修復(fù)過程中對患者造成的傷害已經(jīng)成為研究的重點和難點之一。3D打印技術(shù)誕生于20世紀90年代,隨著該項技術(shù)的迅猛發(fā)展與成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸拓展,特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用體現(xiàn)出勃勃生機[4]。借助CT掃描獲得的數(shù)據(jù),結(jié)合3D打印技術(shù)可以獲得1∶1的復(fù)雜骨折模型,將平面圖像轉(zhuǎn)換為立體模型,使骨折斷端情況更加直觀地展現(xiàn)出來,為各種骨折的修復(fù)治療開辟了新的途徑[5]。本次研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜肱骨近端骨折的輔助治療中,旨在發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢,現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年6月—2017年6月于南京市浦口區(qū)中心醫(yī)院進行治療的50例復(fù)雜肱骨近端骨折的患者為研究對象?；颊呷朐簳r領(lǐng)取由計算機系統(tǒng)隨機生成的數(shù)字1個,根據(jù)隨機數(shù)字的奇偶性并結(jié)合患者意愿將其平均分為甲、乙兩組,其中甲組包括患者25例,男性15例(Neer三型7例、四型8例),女性10例(Neer三型6例、四型4例),最小年齡28歲,最大年齡69歲,平均(55.41±8.52)歲,致傷原因:車禍14例,摔跌傷11例; 乙組患者25例,男性15例(Neer三型7例、四型8例),女性10例(Neer三型6例、四型4例),年齡跨度為30～70歲,平均(55.65±8.58)歲,致傷原因:車禍15例,摔跌傷10例。比較兩組患者年齡、性別等人口學(xué)資料以及致傷原因、Neer分型等,發(fā)現(xiàn)兩組患者無明顯的統(tǒng)計學(xué)差異,實驗數(shù)據(jù)可以進行良好對比。所有患者入院時進行影像學(xué)檢查,結(jié)果均診斷為肱骨近端骨折,所有患者均簽署知情同意書。本次研究排除了患有凝血功能障礙的患者,對于伴有嚴重周圍軟組織損傷的患者也給予排除。本次研究獲得了醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會的批準。

1.2 治療方法

1.2.1 術(shù)前準備

進行手術(shù)前結(jié)合每位患者的影像學(xué)資料,明確各患者骨折的位置、損傷程度、有無骨質(zhì)缺損等臨床資料,結(jié)合具體臨床資料制定個體化手術(shù)復(fù)位方案。待患者各基本體征穩(wěn)定后,甲組患者行CT掃描明確骨折情況后進行鎖定鋼板內(nèi)固定手術(shù)治療; 乙組患者進行螺旋CT掃描,獲得肱骨近端骨折CT數(shù)據(jù),將其輸入影像資料處理軟件中,輸出具有高精度的三維圖像數(shù)據(jù)資料,再將其輸入3D打印機,在計算機系統(tǒng)的輔助下,重建與各患者肱骨近端大小一樣、情況相同的3D實體模型。在進行臨床手術(shù)前,醫(yī)師利用模型進行體外模擬骨折內(nèi)固定手術(shù),記錄模擬過程中使用的鋼板規(guī)格、螺釘?shù)拈L度及數(shù)量等。討論手術(shù)過程中可能出現(xiàn)的問題,明確復(fù)位思路。

1.2.2 手術(shù)過程

手術(shù)過程中,患者采取仰臥位,采用全身麻醉的方式,切開胸大肌三角肌間隙為手術(shù)入路。乙組患者根據(jù)3D模型模擬手術(shù)的流程展開修復(fù)。首先對骨折斷端進行清理,將錯位的骨折端進行復(fù)位,置入已預(yù)彎的鎖定鋼板,擰入固定螺釘。鋼板的預(yù)彎角度、擰入螺釘?shù)臄?shù)量等均由手術(shù)前的3D模型模擬手術(shù)進行確定?；顒蛹珀P(guān)節(jié)以檢查修復(fù)的穩(wěn)定性,C臂透視檢查內(nèi)固定位置和螺釘長度,不適宜者進行適當(dāng)調(diào)整。對傷口進行徹底的沖洗、消毒,清點器械完備后,進行縫合包扎。甲組患者術(shù)前沒有3D模型模擬,所以在暴露骨折斷后根據(jù)實際情況臨場觀察、討論、制定復(fù)位方案,選擇合適的鎖定鋼板并確定其彎曲度、螺釘數(shù)量等。置入鋼板后,進行C臂透視調(diào)整其位置至滿意效果。其余步驟同乙組。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)準確記錄兩組患者手術(shù)持續(xù)時間、手術(shù)中出血量、骨折愈合時間以及手術(shù)中進行C臂透視的次數(shù)等臨床資料。(2)隨訪患者12個月后,使用Neer評分和CMS評分對患者肩關(guān)節(jié)功能進行評價。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

數(shù)據(jù)用SPSS 20.0進行分析。計量資料用x—±s表示,行t檢驗; 計數(shù)資料用百分數(shù)(%)表示,行χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者臨床資料比較

乙組患者在手術(shù)時間、出血量、C臂透視次數(shù)以及骨折愈合時間等臨床資料的數(shù)據(jù)均要優(yōu)于甲組患者(P<0.05),見表1。

2.2 兩組患者Neer評分和CMS評分比較

隨訪12個月后,乙組患者Neer評分和CMS評分要優(yōu)于甲組患者(P<0.05),見表2。

3 討論

肱骨骨折在全身骨折中占據(jù)了相當(dāng)大的比例,肱骨骨折中又屬肱骨近端骨折最為常見,尤其是老年人,由于骨質(zhì)疏松,骨骼內(nèi)礦物質(zhì)含量降低,脆性增加,在跌倒、受到撞擊之后肱骨近端無法承受強大作用力而發(fā)生斷裂或粉碎[6],根據(jù)Neer分型法將四個解剖部位均受影響的肱骨近端骨折稱為復(fù)雜肱骨近端骨折。肱骨近端鄰近肩關(guān)節(jié),容易傷及肩袖等周圍軟組織使骨折情況復(fù)雜,此種情況如采取保守治療很容易發(fā)生骨折的畸形愈合,部分肩關(guān)節(jié)功能得不到良好的恢復(fù),甚至?xí)?dǎo)致肩關(guān)節(jié)功能的喪失[7]。目前復(fù)雜肱骨近端骨折的修復(fù)主要是進行手術(shù)內(nèi)固定,使用鎖定鋼板和螺釘將骨折斷端進行連接鉚合,增強了骨折部位的抗拉力,使肱骨頭的位置相對穩(wěn)定,有利于骨折的愈合。肱骨近端骨折手術(shù)的入口主要選取胸大肌三角肌間隙,間隙狹窄加之肱骨近端復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),手術(shù)時間常常較長、出血量較多給患者造成很大心理壓力,但此類方式花費相對較低[8]。

表1 兩組患者臨床資料比較(x—±s)Tab.1 Comparison of clinical data between two groups (x—±s)

注:與甲組比較發(fā)現(xiàn),(1)P<0.05,差異顯著。

表2 兩組患者Neer評分和CMS評分比較(x—±s)Tab.2 Comparison of Neer score and CMS score between two groups(x—±s)

注:與甲組比較發(fā)現(xiàn),(1)P<0.05,差異顯著。

3D打印技術(shù)起源于20世紀90年代,率先應(yīng)用于航天、軍事等領(lǐng)域,隨著該項技術(shù)的成熟,現(xiàn)在已在更廣闊的領(lǐng)域中發(fā)揮作用[9]。其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有廣闊前景,目前在骨科中主要用于輔助治療，與傳統(tǒng)單純的影像學(xué)輔助手段相比具有不可比擬的優(yōu)勢[10]。3D打印使用螺旋CT薄層掃描技術(shù)獲取骨折部位的平面數(shù)據(jù)資料,經(jīng)過各種計算機軟件的處理,轉(zhuǎn)換為三維圖像數(shù)據(jù),輸入3D打印機后,可以制造出1∶1的骨折斷端模型[11]。3D模型將損傷輪廓更加直觀地呈現(xiàn)在醫(yī)師面前,讓其有機會在進行手術(shù)前進行模擬演練,節(jié)省了手術(shù)過程中遇到棘手問題后討論分析的時間,能夠使醫(yī)師的操作手法更加熟練,同時可以在術(shù)前決定所用器材的規(guī)格,也在一定程度上節(jié)約了手術(shù)時間,減少了手術(shù)中使用C臂調(diào)整固定器材位置的次數(shù)和手術(shù)過程中的出血量,經(jīng)隨訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)其對骨折的愈合也具有一定作用,此類方法也具有一定的缺點,比如建模花費時間較長,產(chǎn)生的費用也較高,不適用于急重癥患者[12]。

本次研究將50例患者分為常規(guī)治療組和3D打印技術(shù)輔助治療組進行對比,發(fā)現(xiàn)使用3D打印技術(shù)的乙組患者在手術(shù)時間、手術(shù)出血量、C臂透視次數(shù)、骨折愈合時間等臨床資料都要優(yōu)于甲組患者(P<0.05)。比較術(shù)后12個月的Neer評分和CMS評分,乙組患者也要高于甲組患者(P<0.05)。通過設(shè)置常規(guī)治療組形成對比,3D打印技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢顯而易見,目前臨床上也有很多3D打印輔助技術(shù)的應(yīng)用的報道,均證實其在復(fù)雜骨折的復(fù)位中發(fā)揮了顯著作用。本次研究中負責(zé)乙組患者的手術(shù)者,在術(shù)前通過3D打印的模型進行模擬手術(shù),形成了清晰的手術(shù)復(fù)位思路,對手術(shù)的過程有了一個整體的把握,節(jié)省了手術(shù)時間,減少了術(shù)中出血量和C臂透視次數(shù),大大提高了手術(shù)復(fù)位的精準度,為骨折的愈復(fù)奠定了良好的基礎(chǔ),患者滿意度較高。

綜上所述,3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜肱骨近端骨折的輔助治療中,可以縮短骨折手術(shù)時間和愈合時間,減輕患者痛苦,同時還可以使肩功能得到更好的恢復(fù)。雖然花費更多,但其積極意義是無可否認的。