3D打印技術(shù)在旋后外旋Ⅳ度三踝骨折治療中的應(yīng)用

王興平，方煜，陳小軍，林志剛，劉登輝，劉水金，趙宏

三踝骨折可見于Lauge-Hansen分型中旋后外旋型骨折III度、IV度損傷，旋前外展II度、III度損傷及旋前外旋IV度損傷[1]。其中，旋后外旋IV度損傷，屬于較為嚴(yán)重的類型，必須手術(shù)治療。傳統(tǒng)的術(shù)前評(píng)估常采用的DR檢查為二維圖像，難以在醫(yī)師的腦海中形成立體構(gòu)象，而踝關(guān)節(jié)CT平掃+三維成像可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行立體圖像的模擬，但鑒于其圖像只能儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)之中，打印出來的膠片仍然是二維[2]。近年來，3D打印技術(shù)在各部位骨折治療中得到廣泛使用，充分體現(xiàn)出了個(gè)性化、精準(zhǔn)性等方面的優(yōu)勢(shì)[3-4]。本研究對(duì)旋后外旋IV度損傷型三踝關(guān)節(jié)骨折患者進(jìn)行分組手術(shù)治療，以探討3D打印技術(shù)在旋后外旋IV度損傷型三踝關(guān)節(jié)骨折治療中的臨床應(yīng)用，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九〇六醫(yī)院2018年8月至2020年8月收治的Lauge-Hansen分型旋后外旋IV度損傷型三踝骨折患者56例，按患者就診的次序單雙數(shù)分別納入實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，各28例。對(duì)照組男16例，女12例；年齡22～54歲，平均（35.6±8.2）歲；包括高處墜落傷8例，摔傷11例，道路交通傷9例。實(shí)驗(yàn)組男15例，女13例；年齡24～52歲，平均（36.9±7.1）歲；包括高處墜落傷6例，摔傷12例，道路交通傷10例。兩組一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對(duì)照組 所有患者入院后均行踝關(guān)節(jié)正側(cè)位片及踝關(guān)節(jié)CT平掃、三維重建檢查，充分了解骨折塊數(shù)量、移位程度和方向、關(guān)節(jié)面塌陷情況及骨質(zhì)缺損程度。入院后根據(jù)骨折移位情況，給予手法復(fù)位石膏托外固定術(shù)或跟骨骨牽引術(shù)。術(shù)前抬高患肢，給予冰敷、脫水及對(duì)癥治療，待軟組織腫脹消退后行手術(shù)治療。術(shù)中根據(jù)情況選擇椎管內(nèi)麻醉或全身麻醉，術(shù)前30 min靜脈滴注抗生素預(yù)防感染。麻醉成功后患者取健側(cè)臥位，大腿根部捆綁氣壓止血帶，驅(qū)血、充氣至48 kPa。做踝關(guān)節(jié)后外側(cè)切口，切開皮膚、皮下組織直至深筋膜，沿深筋膜向前側(cè)游離皮瓣，充分暴露外踝骨折，將骨折復(fù)位后，嘗試將各規(guī)格的接骨板逐個(gè)貼放于腓骨外側(cè)試模，最終選擇最合適的鋼板，用其固定腓骨骨折。并用此切口向后側(cè)游離皮瓣，切開后方深筋膜，將腓骨長短肌腱牽向前側(cè)，沿腓骨后緣切開踇長屈肌，連同跟腱牽向后側(cè)，剝離骨膜，充分暴露后踝骨折，將骨折復(fù)位，克氏針臨時(shí)固定，選擇合適的微型接骨板，逐個(gè)預(yù)彎至貼合骨面安置于后踝骨面，選擇最佳者安置于后踝后方，貼合骨面，置入螺釘固定后踝骨折。手術(shù)臺(tái)下人員協(xié)助將患者變換為仰臥位，作內(nèi)踝部前弧形切口，解剖大隱靜脈牽向前側(cè)，暴露內(nèi)踝骨折，將骨折復(fù)位，打入合適長度螺釘固定。術(shù)中使用C臂機(jī)透視了解骨折復(fù)位情況及接骨板位置情況。術(shù)后抬高患肢，石膏托外固定，常規(guī)給予預(yù)防感染、脫水、止痛等對(duì)癥治療。術(shù)后盡早指導(dǎo)患者行足趾主動(dòng)活動(dòng)，促進(jìn)靜脈回流及腫脹消退，防止下肢靜脈血栓形成，并在不同階段指導(dǎo)患者的功能鍛煉。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)組 術(shù)前常規(guī)處理同對(duì)照組，額外進(jìn)行踝關(guān)節(jié)的CT掃描及3D模型制作、預(yù)先選擇合適的內(nèi)固定材料。根據(jù)患者骨折情況先做雙源64排螺旋CT成像，CT掃描層厚0.5～1mm（德國，SIEMENS公司），制成3D平面照片，應(yīng)用醫(yī)學(xué)三維重建軟件Mimics14.0（Materialise，比利時(shí)）處理CT平掃所得到的數(shù)據(jù)（DICOM格式），先通過閾值分析去掉除骨質(zhì)以外的其他組織，然后通過區(qū)域增長建立所需的踝關(guān)節(jié)骨折模型，模型上選好內(nèi)固定材料，預(yù)彎塑性，再通過Mimics14.0的骨折復(fù)位模塊模擬復(fù)位并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（STL格式），最后SLA光固化3D打印機(jī)（上海數(shù)造機(jī)電科技有限公司）打印數(shù)據(jù)制作1∶1的踝關(guān)節(jié)3D實(shí)物模型及復(fù)位后模型各一個(gè)，將鋼板、螺釘?shù)葍?nèi)植物在3D復(fù)位后模型上進(jìn)行挑選，將選擇好的內(nèi)植物單獨(dú)放置消毒，準(zhǔn)備手術(shù)時(shí)使用。手術(shù)方法與對(duì)照組相比，選擇相同的麻醉方式、手術(shù)體位與入路操作，區(qū)別在于在骨折復(fù)位之后，不再進(jìn)行內(nèi)固定材料的選擇，而是直接將術(shù)前根據(jù)3D打印復(fù)位模型選擇好的接骨板及螺釘，進(jìn)行骨折的固定。術(shù)后處理同對(duì)照組。

1.3 觀察指標(biāo) 記錄兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、透視次數(shù)和術(shù)后24 h時(shí)間模擬（VAS）評(píng)分；出院后術(shù)后第1、3、5及7個(gè)月拍攝踝關(guān)節(jié)DR隨訪記錄骨折愈合時(shí)間；參考踝關(guān)節(jié)Kofoed評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行手術(shù)固定復(fù)位效果評(píng)價(jià)，Kofoed評(píng)分從疼痛、功能、活動(dòng)度3個(gè)方面進(jìn)行手術(shù)效果評(píng)價(jià)，總分100分，≥85分為優(yōu)；≥75分且＜85分為良；≥70分且≤74分為及格；＜70分為差。手術(shù)固定復(fù)位有效率=（優(yōu)+良）/總數(shù)×100%。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，正態(tài)分布的計(jì)數(shù)資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)指標(biāo)比較 兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視次數(shù)、術(shù)中出血量及術(shù)后VAS評(píng)分差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見表1。

表1 兩組基本手術(shù)指標(biāo)情況比較

2.2 手術(shù)效果評(píng)估 出院后有效隨訪10個(gè)月，對(duì)照組骨折愈合時(shí)間為（96.4±12.5）d，實(shí)驗(yàn)組組愈合時(shí)間為（93.5±11.9）d，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.945，P＞0.05）。實(shí)驗(yàn)組術(shù)后骨折固定復(fù)位效果優(yōu)18例，良7例，及格3例，優(yōu)良率為89.3%；對(duì)照組優(yōu)9例，良9例，及格8例，差2例，優(yōu)良率為69.2%。兩組復(fù)位效果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（2=8.44，P＜0.05）。

3 討論

踝關(guān)節(jié)骨折常采用手術(shù)治療，傳統(tǒng)切開內(nèi)固定術(shù)大多術(shù)前根據(jù)X線和二維CT圖像制定手術(shù)方案，難以對(duì)骨折情況做出精準(zhǔn)的觀察和診斷。近些年來，3D技術(shù)已廣泛應(yīng)用于骨折脫位的治療，臨床治療中得到越來越多骨傷科醫(yī)師的接受和認(rèn)可，也成為了骨科醫(yī)師研究的熱點(diǎn)和方向[5-6]。通過此項(xiàng)技術(shù)能全面、直觀的呈現(xiàn)出踝關(guān)節(jié)骨折的三維形態(tài)和各骨折斷端的空間關(guān)系，并根據(jù)其骨折特征，制定出最佳的個(gè)體化手術(shù)治療方案，非常便于骨科醫(yī)師對(duì)踝關(guān)節(jié)骨折術(shù)中的操作，是實(shí)現(xiàn)各種骨科手術(shù)個(gè)性化、精準(zhǔn)化的有效手段，提高手術(shù)治療的安全性與準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高臨床療效[7-8]。

本研究實(shí)驗(yàn)組采用了3D打印踝關(guān)節(jié)模型及復(fù)位后的模型，預(yù)先在模型上進(jìn)行內(nèi)固定的選擇和預(yù)塑性。具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）精確觀察和評(píng)估骨折情況全貌，在術(shù)前，醫(yī)師能夠獲得骨折模型，在模型上進(jìn)行預(yù)手術(shù)，充分演練手術(shù)復(fù)位、固定的過程，預(yù)計(jì)手術(shù)中會(huì)遇到的困難，做到心中有數(shù)；（2）傳統(tǒng)手術(shù)治療方案在鋼板塑形過程中需要不斷地將各個(gè)規(guī)格的接骨板在骨面上調(diào)試，甚至需要預(yù)彎才能選擇到合適的型號(hào)，加上往往需要應(yīng)用C臂機(jī)反復(fù)透視驗(yàn)證，明顯延長了手術(shù)治療時(shí)間，且理論上增加了手術(shù)區(qū)域污染的風(fēng)險(xiǎn)。而利用3D打印技術(shù)能夠有效提高接骨板選擇及預(yù)彎的精確性，保證內(nèi)植物規(guī)格的合適，置入位置的準(zhǔn)確，并提供手術(shù)內(nèi)固定的有效性，將手術(shù)過程的時(shí)間挪至術(shù)前。防止反復(fù)應(yīng)用C型臂X線機(jī)長時(shí)間觀察，減少患者及醫(yī)師承受的X線照射量。這樣手術(shù)時(shí)間得以縮短，術(shù)中出血量也因此減少，正常組織破壞也隨之減少。充分體現(xiàn)了微創(chuàng)的理念及人文的關(guān)懷。

本研究結(jié)果顯示，在旋后外旋Ⅳ度型踝關(guān)節(jié)骨折患者治療過程中應(yīng)用3D打印技術(shù)，能夠以CT掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)患者的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行1∶1的骨折模型建模，具有較強(qiáng)的立體感，能夠充分對(duì)人體踝關(guān)節(jié)骨折部位的形態(tài)學(xué)外觀特征進(jìn)行多方位、多角度的顯示，可多維度及準(zhǔn)確觀察骨質(zhì)情況。