3D打印截骨導(dǎo)板在輕中度拇外翻矯形中的臨床運用與療效分析

王俊文 黃若昆 黃雯潔 雷波 謝鳴

拇外翻是指拇趾在第一跖趾關(guān)節(jié)處向外偏斜超過正常生理范圍的一種前足畸形，俗稱為“大腳骨”，其發(fā)病日漸增多。拇外翻的治療極具挑戰(zhàn)性[1-3]。根據(jù)病人的拇外翻角和跖骨間角等角度測量判斷拇外翻的嚴重程度，來選擇遠近端截骨或融合、置換術(shù)，術(shù)后的效果較大程度依賴醫(yī)生的臨床經(jīng)驗[4]。數(shù)字骨科發(fā)展，為骨科臨床帶來了幫助[5]。我們利用計算機輔助設(shè)計和3D打印技術(shù)，設(shè)計并制作出通用3D打印截骨導(dǎo)板，用于輔助術(shù)中輕中度拇外翻截骨畸形術(shù)。我們對接受截骨導(dǎo)板輔助手術(shù)拇外翻病人的臨床資料進行分析?，F(xiàn)報道如下。

對象與方法

一、對象

2014年3月～2016年5月我科收治輕中度拇外翻病人60例，其中男性7例，女性53例，平均年齡43.5歲，隨機分為實驗組和對照組，每組各30例。所有病人均在術(shù)前行負重位X線片檢查；角度測量第1、2跖骨間角(IMA)≤15°，外翻角(HVA)<40°；無周圍血管或神經(jīng)病變，無明顯轉(zhuǎn)移性跖痛，無跖趾關(guān)節(jié)僵硬者；第1跖趾關(guān)節(jié)無明顯退行性改變。

二、方法

1.截骨導(dǎo)板設(shè)計與打?。焊鶕?jù)骨科醫(yī)生的臨床經(jīng)驗與設(shè)計思路，利用軟件Unigraphics NX 5.0根據(jù)相關(guān)測量數(shù)據(jù)與角度設(shè)計出相應(yīng)6個截骨導(dǎo)板的stl文件。模板厚3 mm，制作出截骨角度及截骨導(dǎo)向槽、定位孔。利用光敏樹脂材料通過激光照射逐層固化的光固化成型法將導(dǎo)板制作出來。導(dǎo)板等離子消毒后備用(圖1)。

2.手術(shù)方法：手術(shù)方式選擇Chevron和Scarf的方式。先行第1跖間拇收肌松解，取第1跖骨關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)縱行切口，切開皮膚全層。在關(guān)節(jié)表面向兩端游離皮瓣，保護伸肌腱及足背內(nèi)側(cè)皮神經(jīng)，從跖骨頭內(nèi)側(cè)緊貼骨贅翻開關(guān)節(jié)囊，形成L形關(guān)節(jié)囊瓣。顯露出跖骨頭干部，沿矢狀溝內(nèi)側(cè)切除增生骨贅。實驗組將導(dǎo)板貼合理想位置與角度后，遠近端1.5 mm克氏針導(dǎo)位孔固定。定位截骨線，微型擺鋸沿截骨滑槽做V形或Z形截骨。如病人第1跖骨遠端關(guān)節(jié)面角(distal metatarsal articular angle，DMAA)角度大，可選用雙平面截骨導(dǎo)板糾正DMAA角，截骨完成后，推擠遠端跖骨頭向外側(cè)移動適當距離，檢查關(guān)節(jié)面無傾斜并將拇趾置于理想對位對線位置屈伸活動，確認關(guān)節(jié)適配。此時維持截骨端位置，予克氏針或螺釘固定。依術(shù)中實際情況必要時近節(jié)趾骨附做Akin手術(shù)。對照組按常規(guī)徒手按臨床經(jīng)驗操作。術(shù)畢，沖洗，以適當張力逐層縫合。典型病例見圖2。

3.觀察指標：手術(shù)前后根據(jù)所攝足負重狀態(tài)下正位X線片，測定患足IMA。并采用美國足踝外科協(xié)會第一跖趾關(guān)節(jié)評分系統(tǒng)(American Orthopedic Foot and Ankle Society，AOFAS)對其功能進行評價，包括疼痛(40分)，關(guān)節(jié)功能(50分)，力線(10分)。滿分100，其中90～100分為優(yōu)，75～89分為良，50～74分為中，<50分為差。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié) 果

60例病人均得到有效回訪，平均隨訪時間12個月。截骨處均達到骨性愈合，關(guān)節(jié)功能達到受傷前水平。所有病例術(shù)后創(chuàng)口I期愈合。兩組病人在術(shù)前負重位IMA和AOFAS評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩組術(shù)后較術(shù)前明顯改善，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

1.術(shù)后HVA比較：術(shù)后測量兩組病人負重狀態(tài)下正位X線片的IMA，實驗組為(5.18±0.82)°，對照組為(6.34±0.75)°，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2.術(shù)后AOFAS比較：實驗組術(shù)后AOFAS評分為(89.05±5.16)，其中優(yōu)14足，良16足；對照組為(82.84±5.02)，優(yōu)5足，良24足，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

討 論

在治療拇外翻中，第一跖骨的截骨方法有很多種。對于輕中度的拇外翻，多建議選擇遠端軟組織重建同時加跖骨遠端或干部截骨的手術(shù)方式[6]。Chevron或Scarf截骨手術(shù)在糾正IMA的同時，恢復(fù)跖趾關(guān)節(jié)的完整性，消除疼痛和維持運動功能。但拇外翻手術(shù)若截骨不當，則容易出現(xiàn)過度矯正或矯正不足、截骨端不愈合、轉(zhuǎn)移性跖骨痛、畸形復(fù)發(fā)等并發(fā)癥。傳統(tǒng)經(jīng)驗的徒手操作雖然在輕中度拇外翻的截骨治療中獲得了較好的臨床療效，但術(shù)中僅根據(jù)暴露的跖骨頭內(nèi)側(cè)定位截骨，由于體位擺放的不固定性，擺鋸截骨角度與平面難以確定，在臨床實踐中難以精確地選擇最佳截骨軸線。有一系列的文獻描述了各種類型的截骨導(dǎo)板，旨在幫助外科醫(yī)生在全膝關(guān)節(jié)成形術(shù)[7]、脛骨截骨術(shù)和前交叉韌帶重建等過程中更準確地截骨[8]，并因其個體化、精準化的治療，在臨床中取得了一定療效。

近年來，此方法逐步應(yīng)用到足科手術(shù)。有學(xué)者先后采用3D 打印導(dǎo)航模板輔助拇外翻Chevron及Ludloff截骨矯形術(shù)，均達到術(shù)前準確制定手術(shù)計劃、術(shù)中實施精準截骨的目的[9-10]。Ferrer-Torregrosa等[11]測試了3D打印的截骨導(dǎo)向器的準確性，三名具有不同手術(shù)經(jīng)驗水平的參與者分別對5個樹脂骨標本進行了Akin截骨術(shù)、Reverdin截骨術(shù)和第一跖骨基底截骨術(shù)。結(jié)果顯示，當使用3D打印的手術(shù)導(dǎo)向器進行引導(dǎo)截骨手術(shù)時，三位外科醫(yī)生在截骨角度及距離的測量上均無顯著差異。這一發(fā)現(xiàn)證實了這種3D打印截骨導(dǎo)向器優(yōu)化了手術(shù)的精確度。但病人術(shù)前需行CT檢查，且目前采集的是非負重CT數(shù)據(jù)，與實際截骨要求有一定失真。同時，每個病人術(shù)前設(shè)計及個體化設(shè)計會明顯增加時間及經(jīng)濟成本。

在傳統(tǒng)Chevron截骨術(shù)中，截骨后跖骨遠端每向外移1 mm，大致可矯正1°的IMA，而截骨面垂直的壓應(yīng)力更有利于截骨端的穩(wěn)定及愈合。我們在設(shè)計過程中根據(jù)上述原則進行操作確定截骨位移距離，盡可能的將截骨平面與足部行走時的力線垂直。我們沒有采用個性化定制，而是通過發(fā)現(xiàn)手術(shù)方式的共性部分，設(shè)計開發(fā)出通用截骨導(dǎo)板，希望能獲得更經(jīng)濟可靠、更可重復(fù)性和更安全的3D打印技術(shù)，把骨科醫(yī)生想法快速轉(zhuǎn)化并臨床運用，且經(jīng)濟成本明顯降低。同時，也有利于手術(shù)模擬教學(xué)，縮短學(xué)習(xí)曲線，使低年資足踝外科醫(yī)生能夠以高精度和最小的風(fēng)險執(zhí)行這樣的手術(shù)。

本方法在恢復(fù)病人足部力學(xué)結(jié)構(gòu)、糾正IMA、提高病人術(shù)后AOFAS評分等方面取得了較好的效果，隨訪過程中未發(fā)現(xiàn)過度矯正、轉(zhuǎn)移性跖骨痛、截骨端不愈合、畸形復(fù)發(fā)等并發(fā)癥，具有傳統(tǒng)Chevron截骨不具有的精準化優(yōu)勢。這套截骨導(dǎo)板工具允許定義各種拇外翻截骨手術(shù)方式，截骨導(dǎo)板確保了截骨過程中更高的控制力和更安全的穩(wěn)定。

本研究結(jié)果表明，相對于拇外翻傳統(tǒng)的截骨方法，3D打印技術(shù)輔助的系列截骨導(dǎo)板手術(shù)能更精確地截骨，糾正IMA角的精度更高。但手術(shù)中除了更精確地截骨外，也要求有較好的軟組織處理。因此，在3D打印輔助導(dǎo)板手術(shù)中，仍要求術(shù)者有較為豐富的臨床經(jīng)驗，以處理軟組織的松解等，減少相應(yīng)并發(fā)癥的發(fā)生。