3D打印技術應用于粉碎性股骨髁間骨折的治療方案設計價值分析

梁周 何忠 楊德炎 陸蘭蘭 許釗

（1 玉林市中西醫(yī)結合骨科醫(yī)院正骨一科 廣西 玉林 537000）

（2 玉林市衛(wèi)生學校 廣西 玉林 537000）

（3 南寧壺蘭科技有限公司 廣西 南寧 530000）

股骨遠端骨折是臨床骨科常見的骨折類型,既包括髁上骨折,又包括髁間骨折,由于該類骨折與膝關節(jié)相鄰,關節(jié)周圍韌帶肌腱容易在骨折時造成損傷,從而對關節(jié)的屈伸功能造成影響。粉碎性股骨髁間骨折屬于Muller分型中C2、C3型[1]。C2的特征是股骨遠端粉碎性骨折,C3型的特征是遠端骨折和髁間粉碎性骨折以及關節(jié)面至少出現(xiàn)4部分的骨折。Muller分型有利于判斷骨折嚴重程度,制定骨折治療方案及判斷預后[2]。2017年1月-2018年9月我院收治的30例粉碎性股骨髁間骨折患者,其中15例術前進行了快速成型模型的3D打印骨折模型,用于明確骨折分型,進行術前評估、手術規(guī)劃和手術預演以及術中導航,指導手術治療,現(xiàn)報告如下：

1.資料與方法

1.1 一般資料

本組病例 30 例,其中男18例、女12例；平均年齡54歲,左側10例,右側20例,均為新鮮骨折。其中,采用常規(guī)切開復位內(nèi)固定的15例患者設為對照組,余下15例采用切開復位內(nèi)固定聯(lián)合3D打印技術視為實驗組。

1.2 3D模型的制作

患者入院后常規(guī)三維重建CT對骨折處進行掃描,將CT數(shù)據(jù)轉換成DICOM格式數(shù)據(jù),采用Mimics軟件（比利時）進行骨折部位的重建及復位,導入到3D打印機（吉林森工）,打印出1：1等大實體模型。

1.3 診斷分型

通過實體模型確定股骨髁間骨折分型,C2型8例、C3型7例。明確骨折形狀、骨折塊移位情況及關節(jié)面的塌陷程度。

1.4 手術預演

通過實體骨折模型,采用合理的手術術式,切口以骨折為中心,選擇鎖定鋼板及普通解剖鋼板,確定所需鋼板長度、形狀。選擇螺釘?shù)暮线m長度、置釘?shù)姆较蚣皵?shù)量,了解各骨折塊的復位順序。將塑型的鋼板及螺釘送手術室消毒備用,根據(jù)術前預演制定本次手術的最佳方案。

1.5 手術操作

以股骨遠端C3型骨折為例,取平臥位,下肢上止血帶,采用傳統(tǒng)的外側切口入路,切開皮膚、皮下組織及深筋膜,從股外側肌后方進入,清除骨折端軟組織、血腫,按照術前制定的手術方案復位骨折端。鋼板固定后,術中透視。如關節(jié)面固定不穩(wěn)定,用克氏針固定骨折塊,再次拍片,直至關節(jié)面平整。留置硅膠引流管,逐層縫合關閉術口,無菌敷料覆蓋傷口。

1.6 觀察指標

手術時間,術中出血量,術中透視次數(shù),術后引流量,術后膝關節(jié)HSS評分,大于84分(優(yōu))、70-84分(良)、60-69分(可)、低于60分(差)。

1.7 統(tǒng)計學分析

數(shù)據(jù)采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用（）表示，進行t檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2.結果

2.1 兩組患者術中、術后情況比較

實驗組手術時間、失血量、術中透視次數(shù)及術后引流量均少于對照組,差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）,實驗組優(yōu)良率為91.7%,稍優(yōu)于常規(guī)組87%,兩組之間無顯著差異(P＞0.05),無顯著統(tǒng)計意義。見表。

表 實驗組與對照組術中、術后情況比較（）

表 實驗組與對照組術中、術后情況比較（）

HSS評分優(yōu)良率（%）3D實驗組 15 60.25±14.28 85.75±26.50 2.30±0.70 50.75±26.61 91.7對照組 15 80.14±19.43132.80±21.756.20±0.70 83.80±21.85 87 P 0.032 0.041 0.025 0.012 0.921組別 n 手術時間（min）術中失血量（mL）術中透視次數(shù)術后引流量（mL）

2.2 不良反應

實驗組無傷口感染、骨不愈合、內(nèi)固定松動斷裂等并發(fā)癥發(fā)生。對照組1例切口感染,經(jīng)傷口藥敏實驗,使用敏感抗生素治療及傷口換藥后痊愈,骨折不愈合1例。二期行內(nèi)固定拆除,重新內(nèi)固定加自體髂骨植骨后痊愈。

3.討論

股骨遠端系松質骨,骨折端的嵌插擠壓易致骨質缺損,復雜的股骨遠端骨折往往波及關節(jié)面破壞。關節(jié)面的完整對術后關節(jié)活動及各種關節(jié)病的發(fā)生密切相關,所以對于股骨遠端骨折解剖復位要求高。手術治療是復雜股骨遠端骨折治療的首選方案,髓內(nèi)釘、鋼板、外固定均有不同的使用率,但各種手術方式優(yōu)劣仍有較大爭議,目前無統(tǒng)一的金標準[3]。手術方式的選擇往往需要考慮患者年齡、自身情況、受傷方式、股骨遠端骨折分型等多種因素的影響,尤其是當受到暴力導致的股骨遠端粉碎性骨折,股骨遠端的解剖結構往往發(fā)生嚴重變化,單純依靠X線片二維的方式往往無法了解骨折的具體情況。CT三維重建可以從一定的程度上解決骨折旋轉,成角及骨折線關節(jié)面的情況,但無法做到真正的三維立體還原,要在大腦中清晰的模擬想象出術中骨骼形態(tài)的幾何和拓撲結構的復雜變化并非易事,不能以實物真實具體的反映股骨遠端的骨折情況。明確的診斷對精準的治療提供強有力的支持。才能制定最佳的個體化手術方案,確?；颊哳A后優(yōu)良,提高手術成功率[4]。

隨著3D打印技術的新興,借助于計算機圖形學等技術的醫(yī)學體數(shù)據(jù)重構人體內(nèi)部三維結構應用日益廣泛,醫(yī)學診斷與治療的手段也在不斷發(fā)展。我們通過術前將CT三維重建掃描的各種掃描的斷層數(shù)據(jù)骨折數(shù)據(jù)導入到3D打印機中。制作出與患者一模一樣的骨骼模型,準確判斷股骨遠端骨折分型,根據(jù)不同的骨折類型制定最佳手術方案,在手術前進行術前模擬手術,確定所需要的內(nèi)固定物長度,可以在術前將內(nèi)固定物預彎,明確螺釘長度數(shù)目,最優(yōu)化的置釘?shù)姆较?。熟練術中操作,減少手術時間和術中出血量,術中透視次數(shù)較傳統(tǒng)手術明顯減少。放射線吸收的減少,對患者和醫(yī)生的健康都是有利的[5]。

筆者通過使用3D打印技術在粉碎性股骨髁間骨折的治療方案設計及臨床應用研究,認為3D打印技術在粉碎性股骨髁間骨折尤其是復雜的股骨遠端粉碎性骨折中具有重要意義,治療模式發(fā)生極大的改變,術前通過3D打印技術反復預演,確定手術方案、熟悉手術過程和內(nèi)固定材料的選擇,可以實現(xiàn)骨折塊的解剖復位和堅強固定,能減少手術時間、降低出血量,早期功能鍛煉,肢體功能恢復時間也大大縮短,降低出現(xiàn)并發(fā)癥的幾率。利用3D打印技術指導手術治療可縮短年輕醫(yī)生的學習曲線,給予患者精準化治療,應用前景廣闊。