3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定技術(shù)在脛骨遠(yuǎn)端骨折中的臨床應(yīng)用＊

（武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院 骨科，湖北 武漢 430081）

脛骨遠(yuǎn)端骨折是臨床常見(jiàn)的高能量傷骨折，其發(fā)生率占下肢骨折的5%，發(fā)生機(jī)制主要是由軸向暴力和極度背屈所致。這一類(lèi)型骨折損傷干骺端及關(guān)節(jié)面，影響下肢負(fù)重軸線及穩(wěn)定性。脛腓骨遠(yuǎn)端骨折治療主要包括：切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定、閉合復(fù)位內(nèi)固定、跟骨牽引及閉合復(fù)位石膏托固定等。治療脛腓骨遠(yuǎn)端時(shí)難點(diǎn)包括骨折的復(fù)位固定、修復(fù)關(guān)節(jié)面的平整及恢復(fù)踝關(guān)節(jié)功能等[1]。隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，這一技術(shù)在骨科領(lǐng)域解決了許多難題。3D打印在骨科應(yīng)用中可以為術(shù)者提供更立體、直觀的幫助，有利于術(shù)前規(guī)劃[2]。本研究利用3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中實(shí)施，取得了較好的臨床療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月—2017年10月于武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院骨科確診的閉合性脛骨遠(yuǎn)端骨折患者24例，患者均為外傷所致的脛骨遠(yuǎn)端閉合性骨折。入院后依隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為3D微創(chuàng)組和常規(guī)微創(chuàng)組，各12例。3D微創(chuàng)組利用3D打印技術(shù)打印出骨折實(shí)物模型進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì)及手術(shù)指導(dǎo)；常規(guī)微創(chuàng)組按傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)方法進(jìn)行治療。3D微創(chuàng)組中男性9例，女性3例；年齡17～62歲，平均（38.5±8.9）歲；受傷至手術(shù)時(shí)間7～13 d，平均（9.75±2.0）d。常規(guī)微創(chuàng)組中男性10例，女性2例；年齡19～65歲，平均（39.7±9.1）歲；受傷至手術(shù)時(shí)間7～12 d，平均（9.67±1.6）d。患者術(shù)后均成功隨訪，隨訪時(shí)間6～12個(gè)月，平均9.6個(gè)月。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者有明確外傷史；②脛腓骨下段正側(cè)位X射線片明確診斷為脛骨遠(yuǎn)端骨折；③患者傷前雙下肢活動(dòng)正常；④能夠獲得完整隨訪資料；⑤患者及家屬簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在手術(shù)相對(duì)或絕對(duì)禁忌證不能耐受手術(shù)；②患者傷前雙下肢活動(dòng)異常；③無(wú)法獲得完整隨訪資料；④陳舊性骨折或病理性骨折；⑤有影響療效判定的合并癥，如精神異常等；⑥踝關(guān)節(jié)骨折；⑦開(kāi)放性骨折?；颊呔喜⒂须韫窍露斯钦邸?/p>

1.2 治療方法

1.2.1 術(shù)前準(zhǔn)備所有患者入院后急診行CT檢查、跟骨結(jié)節(jié)牽引制動(dòng)，輔以消腫及鎮(zhèn)痛藥物。完善術(shù)前各項(xiàng)檢查，＞50歲患者加做心臟彩超評(píng)定心臟功能。將3D微創(chuàng)組患者的脛骨遠(yuǎn)端骨折CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 17.0軟件建立骨折3D數(shù)據(jù)模型，轉(zhuǎn)換為立體光刻格式后輸入3D打印機(jī)打印出1∶1骨折模型。術(shù)前規(guī)劃、模擬術(shù)中復(fù)位，選擇合適鋼板，明確鋼板位置及螺釘位置、長(zhǎng)短，必要時(shí)依據(jù)骨折情況對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)塑形。術(shù)前模擬復(fù)位完成后取下鋼板及螺釘，送消毒供應(yīng)中心消毒備用。

1.2.2 手術(shù)方法患者手術(shù)均由同一手術(shù)醫(yī)師完成。所有手術(shù)均在椎管內(nèi)麻醉下進(jìn)行，術(shù)中常規(guī)使用止血帶。所有患者根據(jù)術(shù)前規(guī)劃及模擬選擇手術(shù)入路，結(jié)合患者具體情況選擇切口，注意兩切口位置間需間隔≥6 cm，以保護(hù)皮膚血供避免壞死。在術(shù)中避免過(guò)度牽拉皮膚?；颊呔忍幚黼韫枪钦郏ㄟ^(guò)腓骨外側(cè)切口，直視下進(jìn)行骨折復(fù)位后，選用合適的接骨板進(jìn)行骨折固定。3D微創(chuàng)組根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)切口依次顯露，依據(jù)術(shù)前規(guī)劃的手術(shù)方案對(duì)骨折進(jìn)行復(fù)位、固定，置入已塑形好的接骨板并按術(shù)前規(guī)劃方案置入內(nèi)固定螺釘固定骨折。常規(guī)微創(chuàng)組根據(jù)傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)方案，依據(jù)骨折斷端情況選擇合適的接骨板及螺釘固定骨折。

1.2.3 術(shù)后處理術(shù)前0.5～1.0 h和術(shù)后24 h內(nèi)應(yīng)用頭孢唑林（五水頭孢唑林1 g，0.9%氯化鈉溶液100 ml）預(yù)防感染，頭孢唑林皮試陽(yáng)性或有明確過(guò)敏史患者使用克林霉素。術(shù)后第1天查房指導(dǎo)患者行膝關(guān)節(jié)、足趾及踝關(guān)節(jié)的主動(dòng)活動(dòng)鍛煉。術(shù)后第2天復(fù)查脛腓骨遠(yuǎn)端X射線片。所有患者骨折達(dá)到臨床愈合標(biāo)準(zhǔn)后逐漸雙拐保護(hù)下部分負(fù)重活動(dòng)。

1.2.4 觀察指標(biāo)記錄所有患者手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、骨折復(fù)位情況、術(shù)中透視次數(shù)及術(shù)后功能評(píng)價(jià)。通過(guò)術(shù)后復(fù)查X射線片或CT判定骨折愈合情況。采用Burwell-Charnley標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)骨折復(fù)位情況；所有患者術(shù)后隨訪6～12個(gè)月，并采用美國(guó)足與踝關(guān)節(jié)協(xié)會(huì)（ankle-hindfoot scale, AOFAS）踝與后足功能評(píng)分評(píng)價(jià)踝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)程度[3]。

1.3 儀器與材料

JX-6000型數(shù)字X射線攝影系統(tǒng)購(gòu)自美國(guó)GE公司，Sensation-16排螺旋CT購(gòu)自德國(guó)西門(mén)子公司，F(xiàn)DM 400mc快速成型機(jī)購(gòu)自美國(guó)Stratasys公司，術(shù)中所用內(nèi)固定材料由天津正天醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)。數(shù)據(jù)以醫(yī)學(xué)數(shù)字成像及通信格式輸出，經(jīng)Mimics 17.0軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為立體光刻格式，導(dǎo)入3D快速成型機(jī)，打印骨折1∶1模型。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較用Fisher確切概率法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組骨折復(fù)位比較

3D微創(chuàng)組骨折復(fù)位情況：優(yōu)11例，一般1例；常規(guī)微創(chuàng)組骨折復(fù)位情況：優(yōu)9例，一般2例，差1例。3D微創(chuàng)組優(yōu)良率為100%，常規(guī)微創(chuàng)組優(yōu)良率為91.7%，經(jīng)Fisher確切概率法，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.312）。

2.2 兩組脛骨遠(yuǎn)端骨折的臨床指標(biāo)比較

兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量和術(shù)中透視次數(shù)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），3D微創(chuàng)組均少于常規(guī)微創(chuàng)組。兩組術(shù)后踝關(guān)節(jié)AOFAS評(píng)分比較，經(jīng)t檢驗(yàn)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩組脛骨遠(yuǎn)端骨折臨床指標(biāo)比較 （n =12，±s）

表1 兩組脛骨遠(yuǎn)端骨折臨床指標(biāo)比較 （n =12，±s）

術(shù)后踝關(guān)節(jié)AOFAS評(píng)分3D 微創(chuàng)組 79.0±6.0 88.0±13.4 2.9±0.9 94.8±3.7常規(guī)微創(chuàng)組 93.0±9.2 123.3±21.0 4.8±0.9 95.5±3.5 t值 19.442 26.979 21.618 0.323 P值 0.000 0.000 0.000 0.576組別 手術(shù)時(shí)間/min術(shù)中出血量/ml術(shù)中透視/次

2.3 影像學(xué)聯(lián)合3D重建

患者因車(chē)禍傷致右小腿疼痛、活動(dòng)受限2 h入院，門(mén)診X射線片提示右脛腓骨下端粉碎性骨折，入院后暫行石膏固定，CT掃描后行跟骨牽引制動(dòng)。應(yīng)用Mimics軟件建立骨折3D模型，根據(jù)骨折的具體情況對(duì)骨折進(jìn)行模擬復(fù)位，并選用恰當(dāng)?shù)膬?nèi)固定鋼板模擬手術(shù)。見(jiàn)圖1、2。

2.4 術(shù)中手術(shù)切口

在手術(shù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在脛骨遠(yuǎn)端骨折伴有骨折縮短移位時(shí)，在復(fù)位時(shí)應(yīng)先行腓骨骨折復(fù)位固定，恢復(fù)小腿力線及長(zhǎng)度后再行脛骨骨折復(fù)位固定。見(jiàn)圖3。

圖1 影像學(xué)聯(lián)合3D重建圖

圖2 3D模型打印圖

圖3 術(shù)后右小腿手術(shù)切口

2.5 術(shù)后復(fù)查的X射線片

視軟組織腫脹條件，在術(shù)前規(guī)劃及模擬手術(shù)后擇期行骨折內(nèi)固定手術(shù)治療。在術(shù)中選取術(shù)前確定好的鋼板螺釘進(jìn)行骨折復(fù)位固定，術(shù)后行脛腓骨遠(yuǎn)端正側(cè)位X射線檢查。見(jiàn)圖4。

圖4 術(shù)后復(fù)查的X射線片

3 討論

脛骨遠(yuǎn)端粉碎性骨折多發(fā)生于高能量損傷，脛骨遠(yuǎn)端骨折不僅骨質(zhì)發(fā)生明顯的破壞，周?chē)浗M織亦容易產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，再加上此部位軟組織薄弱，本身血供不佳，皮膚壞死、感染及關(guān)節(jié)功能受限等并發(fā)癥發(fā)生率高[4]。

脛骨遠(yuǎn)端骨折，目前主流觀點(diǎn)主張待局部軟組織條件允許后擇期手術(shù)治療，術(shù)中避免過(guò)度牽拉皮膚而導(dǎo)致術(shù)后發(fā)生皮膚壞死，傷口感染等不良事件的發(fā)生。手術(shù)治療的目的是恢復(fù)脛腓骨力線及長(zhǎng)度，并加以堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定，為后期功能鍛煉提供解剖基礎(chǔ)，盡可能減少或者避免創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)僵硬的發(fā)生[5]。

目前對(duì)脛骨遠(yuǎn)端骨折的治療趨向于經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)[6-7]，這一手術(shù)方式因?yàn)樾g(shù)中不需要暴露骨折端從而最大限度地保護(hù)骨折端的血運(yùn)，同時(shí)減少了對(duì)骨折處周?chē)浗M織的損傷，縮短了骨折愈合時(shí)間，減少了并發(fā)癥的發(fā)生[8]。

脛骨遠(yuǎn)端骨折的復(fù)雜性及局部軟組織條件的重要性，決定了其手術(shù)治療的難度及復(fù)雜程度，這就使得更多的骨科醫(yī)師越來(lái)越重視術(shù)前規(guī)劃。這樣的需求，促進(jìn)了3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面，尤其是在骨科的應(yīng)用[9]。隨著3D打印技術(shù)及材料學(xué)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的3D打印機(jī)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬后的數(shù)據(jù)打印出任何想要的實(shí)體模型，3D打印為解決脛腓骨遠(yuǎn)端骨折治療中的難題提供了新思路[10-11]。

本研究打印出1∶1骨折模型，將骨折部位完整、立體地呈現(xiàn)在術(shù)者眼前，加深了對(duì)骨折的直觀認(rèn)識(shí)，便于術(shù)者在術(shù)前合理規(guī)劃及模擬復(fù)位，確定術(shù)中所使用鋼板，從而制定個(gè)性化的手術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。使用3D打印骨折模型，術(shù)前模擬復(fù)位及規(guī)劃手術(shù)步驟，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少了術(shù)中出血量及術(shù)中透視次數(shù)，更好地保護(hù)骨折局部軟組織，降低了術(shù)后并發(fā)癥等不良事件的發(fā)生率[12]。

3D打印模型與經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用，為脛腓骨遠(yuǎn)端骨折提供更好的解決思路。3D打印模型可在術(shù)前將骨折復(fù)位順序、內(nèi)固定選擇、螺釘位置及長(zhǎng)度等確定好，縮短術(shù)中操作時(shí)間，利于骨折愈合[13]。手術(shù)中應(yīng)用經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)，進(jìn)一步保護(hù)了骨折端血供，同時(shí)經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)的彈性固定，使得骨折塊間存在一定程度的微動(dòng)，更加刺激了骨痂的生成和骨折端愈合[14]。

利用3D打印模型術(shù)前模擬復(fù)位，確定術(shù)中復(fù)位順序、骨折內(nèi)固定鋼板型號(hào)、螺釘固定位置及長(zhǎng)度等，減少術(shù)中多余動(dòng)作，且復(fù)位過(guò)程中更容易使骨折達(dá)到解剖復(fù)位的要求[15]；術(shù)中運(yùn)用經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)，保護(hù)了骨折端血供和局部軟組織，最大可能地保護(hù)了骨折愈合條件。通過(guò)3D微創(chuàng)組與常規(guī)微創(chuàng)組結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)比較有差異。術(shù)后踝關(guān)節(jié)AOFAS評(píng)分顯示兩種手術(shù)方式均有較好的療效。這些結(jié)果表明，3D打印模型與經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用可以縮短手術(shù)時(shí)間，保護(hù)局部軟組織，降低不良事件的發(fā)生率。

本研究將3D打印與微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定技術(shù)充分結(jié)合，術(shù)前利用3D打印模型向患者及家屬詳細(xì)講解損傷情況及術(shù)中細(xì)節(jié)，使其充分了解治療方案的風(fēng)險(xiǎn)所在，也利于醫(yī)患溝通和醫(yī)患之間信任的建立。術(shù)中最大可能保護(hù)軟組織及骨折端血供，縮短了手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血量及術(shù)中透視次數(shù)，在不影響術(shù)后功能康復(fù)的前提下縮短了骨折愈合時(shí)間。同時(shí)，術(shù)中透視次數(shù)的減少，不僅避免了患者過(guò)多接觸射線的傷害，也保護(hù)了手術(shù)相關(guān)醫(yī)務(wù)工作者。

綜上所述，利用3D打印模型做好術(shù)前規(guī)劃，進(jìn)而提供個(gè)性化手術(shù)方案；同時(shí)術(shù)中利用經(jīng)皮微創(chuàng)鋼板接骨術(shù)保護(hù)了局部軟組織，降低了手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量，同時(shí)減少術(shù)中透視次數(shù)，患者術(shù)后隨訪骨折愈合良好。這一治療方案為治療脛骨遠(yuǎn)端骨折提供了新的思路。