3D打印技術(shù)輔助手術(shù)在四肢近關(guān)節(jié)骨折治療中的應(yīng)用價值

何小龍

( 廣東省韶關(guān)市粵北人民醫(yī)院骨科四區(qū) ， 廣東 韶關(guān) 512000 )

四肢骨折在臨床中比較常見，其中近關(guān)節(jié)端骨折影響著患者的關(guān)節(jié)功能，若治療不當(dāng)，會導(dǎo)致患者關(guān)節(jié)功能障礙，影響著患者的身心健康以及生活質(zhì)量水平[1]。針對四肢近關(guān)節(jié)骨折，臨床在進(jìn)行手術(shù)復(fù)位同時，需結(jié)合外固定治療，但外固定去除后，患者早期關(guān)節(jié)活動仍不同程度受限，影響患者病情早日康復(fù)。為促患者短期內(nèi)關(guān)節(jié)功能盡早恢復(fù)，臨床提出結(jié)合應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療，該技術(shù)為一種新型制作加工方法，被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，但在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究較少。為了進(jìn)一步明確3D打印技術(shù)輔助手術(shù)應(yīng)用價值，臨床提出將該方法用于四肢近關(guān)節(jié)骨折治療中，總結(jié)報告如下。

臨床資料

1 一般資料：對我院從2016年8月-2018年10月收治的70例四肢近關(guān)節(jié)骨折患者進(jìn)行研究。參與本次研究對象均為新鮮型骨折，且符合手術(shù)條件，術(shù)前無嚴(yán)重會影響手術(shù)恢復(fù)的病情；無精神疾??；患者非嚴(yán)重粉碎性骨折或塌陷性骨折；無臟器功能損傷或合并其他重大外傷者。根據(jù)分層隨機原則分為2組，對照組35例，男22例，女13例，年齡為30-48歲，平均年齡為(39±6.5)歲，致傷原因：暴力擊打傷9例，交通事故傷8例，高空墜落傷13例，其他5例；觀察組35例，男25例，女10例，年齡為33-50歲，平均年齡為(38±6.2)歲，致傷原因：暴力擊打傷10例，交通事故傷9例，高空墜落傷12例，其他4例。對照組與觀察組2組間的基線指標(biāo)數(shù)據(jù)，經(jīng)對比不存在顯著差異(P>0.05)，可進(jìn)行后期分析研究。

2 方法：對照組選擇接受常規(guī)手術(shù)治療，應(yīng)用LISS、LCP鋼板固定治療。肱骨遠(yuǎn)端采取后側(cè)入路，股骨遠(yuǎn)端、肱骨脛骨近端外側(cè)常規(guī)手術(shù)入路，脛骨遠(yuǎn)端為內(nèi)側(cè)常規(guī)手術(shù)入路，橈骨遠(yuǎn)端為掌側(cè)入路手術(shù)，顯露必要手術(shù)部位，并對骨折部位的碎片進(jìn)行清理，于X線機、C型臂作用下，復(fù)位骨折處，利用螺釘固定鋼棒，保證鋼板與脛骨/橈骨之間服帖，且維持良好的穩(wěn)定后。螺釘固定后去除克氏針，并進(jìn)行傷口縫合。觀察組則應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)，具體手術(shù)方法：(1)建立骨折三維模型，于術(shù)前經(jīng)16排CT螺旋進(jìn)行掃描，形成完整的CT影像內(nèi)容。利用mimics軟件做CT影像處理，并根據(jù)具體的要求建立3D模型，再利用軟件的分割功能按照骨折塊分割3D模型，并用不同顏色代表，根據(jù)軟件進(jìn)行科學(xué)的計算以及調(diào)整，對3D模型重新復(fù)位。(2)匹配虛擬鋼板與虛擬螺釘并進(jìn)行固定。mimics軟件中，加入虛擬鋼板，并根據(jù)軟件的模擬功能移動、旋轉(zhuǎn)鋼板，當(dāng)鋼板與3D重建模型完全貼合固定后，觀察模型中鋼板的具體的位置，并作出標(biāo)記。之后導(dǎo)入虛擬螺釘，在模型中的調(diào)整直至與3D重建模型完全吻合，記錄螺釘?shù)拈L度；(3)建立導(dǎo)航模塊，根據(jù)脛骨近端與遠(yuǎn)端的支撐柱基部、釘?shù)罈U，建立導(dǎo)航模塊卡接面，并在此行程咬合面實體，與支撐柱、釘?shù)罈U進(jìn)行組成，行程導(dǎo)航模塊，經(jīng)mimics軟件進(jìn)行科學(xué)的計算以及調(diào)整修正，生成帶有釘?shù)缹?dǎo)航模塊。(4)打印數(shù)字化虛擬模塊。將mimics軟件生成的3D骨折塊復(fù)位模型、導(dǎo)航模塊、虛擬鋼板等虛擬模型，統(tǒng)一輸入到3D打印設(shè)備中，選擇合適的打印材料，并將術(shù)前需要的模擬實物模型打印出來。(5)術(shù)前進(jìn)行手術(shù)模擬，根據(jù)軟件設(shè)計的具體手術(shù)方案，將導(dǎo)航模塊治愈骨折處骨面部位，并促其咬合，經(jīng)手指按壓進(jìn)行固定。另一只手經(jīng)導(dǎo)航模塊通道刺入克氏針，待刺入長度合適且穩(wěn)定后，取出導(dǎo)航模塊，克氏針長度適當(dāng)縮短，并將打印出的鋼板置入，經(jīng)正式手術(shù)固定方法操作，擴(kuò)孔后，將打印好虛擬螺釘用于釘?shù)拦潭ㄖ胁Q緊，結(jié)束手術(shù)固定。(6)手術(shù)模擬效果：術(shù)前手術(shù)模擬后的模型重新經(jīng)CT掃描、3D建模，用于驗證評估手術(shù)模擬鋼板、螺釘長度等信息是否符合mimics軟件模擬結(jié)果。(7)正式手術(shù)實施：術(shù)前進(jìn)行常規(guī)的消毒清洗、麻醉等準(zhǔn)備工作，與對照組一致。術(shù)野下復(fù)位骨折部位，并參照術(shù)前模擬方案，保證打印好導(dǎo)航模塊與手術(shù)骨面咬合復(fù)位良好，置入克氏針，導(dǎo)航模塊移，將符合手術(shù)骨面以及模擬手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的鋼板置入，并擰入模擬術(shù)中相同型號螺釘，縫合傷口。術(shù)后定期復(fù)查2組患者的骨折愈合情況，術(shù)后6、12個月進(jìn)行隨訪，觀察評價骨折關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況。

3 觀察指標(biāo)：(1)對比2組患者的手術(shù)時間、術(shù)中出血量以及骨折愈合時間；(2)評價不同手術(shù)療效。療效判定標(biāo)準(zhǔn)[2]：治愈：關(guān)節(jié)無疼痛，且患者的活動范圍完全恢復(fù)正常；無效：關(guān)節(jié)僅偶爾疼痛，活動受限不足50%；無效；骨折無明顯愈合，關(guān)節(jié)疼痛且肢體縮短不足3cm?？傆行蕿橹斡?、改善率之和。(3)隨訪結(jié)果對比：記錄術(shù)后6、12個月的關(guān)節(jié)功能評分，根據(jù)Lysholm膝關(guān)節(jié)評分標(biāo)準(zhǔn)對患者的關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評價，滿分100分，優(yōu)≥90分，良80-89分，一般70-79分，差<70分。

5 結(jié)果

5.1 2組患者的手術(shù)時間、術(shù)中出血量以及骨折愈合時間對比：對比對照組與觀察組的手術(shù)時間、術(shù)中出血量以及骨折愈合時間，組間有明顯差異統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，具體見表1。

表1 2組患者的手術(shù)時間、術(shù)中出血量以及骨折愈合時間對比

5.2 2組臨床療效對比：觀察組的總有效率94.29%，高于對照組總有效率71.43%，組間有統(tǒng)計學(xué)意義，P<0.05，具體見表2。

表2 2組患者的臨床療效對比(n，%)

5.3 2組關(guān)節(jié)功能評分對比：觀察組隨訪術(shù)后6個月、術(shù)后12個月的關(guān)節(jié)功能評分高于對照組，2組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，具體見表3。

表3 2組關(guān)節(jié)功能評分對比

5.4 2組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況對比：對照組術(shù)后骨不連7例，觀察組術(shù)后骨不連1例，觀察組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率少于對照組，有統(tǒng)計學(xué)意義(x2=5.08，P<0.05)。

討 論

四肢近關(guān)節(jié)骨折的治療方法主要為保守治療以及手術(shù)治療，其中手術(shù)治療方法最為常用。但研究表明，四肢近關(guān)節(jié)骨折多為粉碎性骨折，且并發(fā)松質(zhì)骨損傷，多合并骨質(zhì)塌陷與缺損，增加手術(shù)實施難度，需術(shù)后徹底復(fù)位，才能避免發(fā)生創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎，保存良好的關(guān)節(jié)功能，達(dá)到良好預(yù)后效果。而臨床常用的手術(shù)方法主要為鎖定鋼板內(nèi)固定、微創(chuàng)經(jīng)皮接骨板技術(shù)等，其入路方法、手術(shù)方案以及內(nèi)置物的選擇，多是根據(jù)CT影像以及術(shù)者經(jīng)驗選擇，其手術(shù)成功率主要由術(shù)者的經(jīng)驗以及操作水平所決定。范磊等[3]研究中，鎖定鋼板內(nèi)固定治療股骨近端粉碎性骨折中，術(shù)后出現(xiàn)股骨旋轉(zhuǎn)畸形1例。程波等[4]研究中，40例股骨粗隆間骨折應(yīng)用股骨近端鎖定鋼板內(nèi)固定治療，并發(fā)癥發(fā)生率為20.0%。而且在一些不了解、不易觀察的關(guān)節(jié)部位，選擇不當(dāng)?shù)膬?nèi)置物會傷及周邊組織，影響手術(shù)療效。這些均表明，常規(guī)手術(shù)的局限性不僅表現(xiàn)在術(shù)前診斷以及治療方案不夠精確方面，還表現(xiàn)為手術(shù)內(nèi)置物選擇方面，影響手術(shù)治療效果。

為提高手術(shù)治療的精確性，臨床提出結(jié)合信息化技術(shù)，應(yīng)用醫(yī)學(xué)建模軟件。3D打印技術(shù)為一種打印任何形態(tài)的技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前三維CT影像技術(shù)發(fā)展以及醫(yī)學(xué)建模軟件的應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)治療中[5]。不同于常規(guī)手術(shù)方法，3D模型聯(lián)合3D打印技術(shù)，可制作出與患者骨折處等比例3D模型實物。根據(jù)3D模型實物，術(shù)者可在術(shù)前對骨折部位形成清晰準(zhǔn)確的認(rèn)知了解，并提出準(zhǔn)確判斷，以此制定科學(xué)的手術(shù)方法。章瑩等[6]研究中將術(shù)前3D打印技術(shù)用于復(fù)雜骨盆骨折手術(shù)，術(shù)中出血量、輸血量、手術(shù)時間縮短，并發(fā)癥下降。本次研究中，觀察組的手術(shù)時間、術(shù)中出血量以及骨折愈合時間、術(shù)后骨不連少于對照組，與上述學(xué)者研究結(jié)果基本相符，進(jìn)一步證實了3D打印技術(shù)用于手術(shù)治療效果。3D打印技術(shù)還可為手術(shù)治療提供一個重要的便利，便于術(shù)前進(jìn)行模擬。手術(shù)模擬操作將3D模型清晰呈現(xiàn)在術(shù)者面前，讓術(shù)者清晰了解手術(shù)過程中的問題，便于術(shù)前進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，熟悉手術(shù)中各個細(xì)節(jié)問題，并以此制定對應(yīng)的手術(shù)方法策略，保證手術(shù)操作的精準(zhǔn)有效，對于促骨折功能恢復(fù)具有積極意義[7-8]。研究表明，觀察組治療后總有效率94.29%，高于對照組治療后總有效率71.43%，而且術(shù)后6、12個月的功能評分高于對照組，表明3D打印技術(shù)輔助手術(shù)可提高手術(shù)治療，且預(yù)后效果顯著。

綜上所述，3D打印技術(shù)輔助手術(shù)用于四肢近關(guān)節(jié)骨折治療中，可縮短手術(shù)時間，可減少術(shù)中出血量以及術(shù)后并發(fā)癥，對于提高手術(shù)治療效果以及改善預(yù)后，具有積極意義。