3D打印輔助改良前外側(cè)雙肌間隙入路治療后外側(cè)柱脛骨平臺骨折

黃曉夏，趙 巖，彭 聰，李彥宇，孔維奇，黃曉靖

1.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科，烏魯木齊 830054；2.莆田學(xué)院附屬醫(yī)院，福建 莆田 351100

脛骨平臺骨折占全身骨折1%～2%[1]，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和交通事故的增長，脛骨平臺后方剪力骨折日益增多，發(fā)生機制往往是膝關(guān)節(jié)在屈曲或半屈曲狀態(tài)時所遭受強大的軸向負(fù)荷。其骨折線起始于冠狀面，大部分主要累及脛骨平臺后部，其中后外側(cè)較為常見，累及后外側(cè)柱約15%[2-3]。后外側(cè)柱脛骨平臺骨折是一種特殊的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，常合并后外側(cè)復(fù)合體、半月板的損傷，尚無標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式，是目前國際上臨床研究的熱點[4]。傳統(tǒng)以X線片為基礎(chǔ)的Schatzker 分型及AO分型僅僅對骨折二維分析，往往忽略脛骨平臺后側(cè)柱骨塊，不利于對累及后外側(cè)柱骨折入路選擇及治療，從而影響治療效果。羅從風(fēng)等[5]提出基于CT的脛骨平臺骨折三柱分型，傳統(tǒng)前外側(cè)入路對骨折塊進行有效的暴露、復(fù)位及固定是有限的[6-9]。

本研究回顧性分析2018年2月—2020年2月新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助改良前外側(cè)雙肌間隙入路治療累及后外側(cè)柱脛骨平臺骨折，通過Rasmussen放射學(xué)評分、Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分[1]進行臨床評估，通過Lachman試驗評價膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，探討采用3D打印技術(shù)輔助改良前外側(cè)入路治療累及后外側(cè)柱脛骨平臺骨折的療效，總結(jié)該方案手術(shù)中的要點。

臨床資料

1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡>18歲；(2)根據(jù)膝關(guān)節(jié)影像學(xué)檢查(患側(cè)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位、膝關(guān)節(jié)CT平掃+三維重建)、3D打印模型明確診斷：①單純脛骨平臺后外側(cè)柱骨折；②合并后外側(cè)柱的復(fù)雜脛骨平臺骨折；③脛骨平臺后外側(cè)柱骨折合并半月板、前交叉韌帶損傷、外側(cè)副韌帶損傷；(3)新鮮閉合性骨折；(4)根據(jù)入院常規(guī)檢查，能夠耐受手術(shù)治療；(5)無嚴(yán)重周圍血管和神經(jīng)損傷,受傷前患者雙膝關(guān)節(jié)活動正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)開放性脛骨平臺骨折；(2)病理性骨折；(3)急性或慢性骨髓炎或化膿性關(guān)節(jié)炎；(4)大面積皮膚軟組織損傷，對膝關(guān)節(jié)功能影響較大；(5)精神障礙，拒絕配合手術(shù)治療；(6)無法按期完成隨訪及隨訪時間<1年。

本組累及后外側(cè)柱脛骨平臺骨折患者21例，男性14例，女性7例；年齡27～65歲，平均41．6歲；左側(cè)11例，右側(cè)10例。道路交通傷13例，高處墜落傷7例，其他傷1例。均無腓總神經(jīng)損傷癥狀，4例合并脛骨平臺外側(cè)副韌帶撕脫，2例合并外側(cè)半月板損傷。本研究患者及家屬均簽署知情同意書。

2 手術(shù)方法

術(shù)前準(zhǔn)備：所有患者入院積極完善術(shù)前相關(guān)常規(guī)檢查，包括血常規(guī)、生化、免疫、凝血功能等，患側(cè) X 線片及 CT 平掃+三維重建、膝關(guān)節(jié)MRI、3D打印模型等。均行跟骨骨牽引，同時予以甘露醇注射液250mL：50g(江蘇正大天晴)、邁之靈片150mg×20粒(德國禮達大藥廠)等予以消腫、改善循環(huán)對癥治療。對伴有糖尿病、高血壓、心功能不全等原發(fā)疾病的患者積極予以對癥處理，一般7～15d；待膝關(guān)節(jié)周圍皮膚褶皺試驗陽性后可行手術(shù)治療。根據(jù)術(shù)前X線片及CT平掃+三維重建、3D打印模型了解骨折塊移位方向及關(guān)節(jié)受累情況，確定合理的內(nèi)固定物及固定方式。

手術(shù)方法：采用美國西門子高分辨率256薄層CT 掃描儀對骨折部位進行二維掃描，將原始圖像以DICOM格式傳輸至后處理工作站進行三維軸位模型重建，主要參數(shù)設(shè)置：1.0mm切片和1.0mm層間距。所有切片手工分割為三個平面，分離過程去除股骨和髕骨，僅保留脛骨平臺部分。術(shù)前算法由骨科和三維建模專業(yè)團隊準(zhǔn)備。應(yīng)用光敏樹脂材料完成打印，獲得3D實物模型。在3D打印模型輔助下，麻醉生效后，患者取仰臥位，左側(cè)髖部墊高，患者大腿根部綁縛止血帶，于術(shù)區(qū)常規(guī)消毒鋪巾蓋單，清點輔料及器械。抬高患肢后，充氣止血帶至規(guī)定數(shù)值，取患側(cè)膝關(guān)節(jié)外側(cè)一長約15cm近“S”形手術(shù)切口，切口在關(guān)節(jié)線上5cm沿股二頭肌腱后緣向遠端切開。在腓骨頭上方橫行向前，弧形跨過Gerdy結(jié)節(jié)至脛骨結(jié)節(jié)外側(cè)1cm向遠端延伸，逐層切開皮膚及皮下組織并仔細止血，掀開全厚皮瓣。在股二頭肌腱后側(cè)探查并游離腓總神經(jīng)，將其隨皮瓣向后外側(cè)牽拉并加以保護，在股二頭肌腱后側(cè)切開深筋膜，并在髂筋膜和股二頭肌腱之間，切開深筋膜，沿脛骨向后外剝離脛前肌止點至腓骨小頭的前方。屈曲內(nèi)翻膝關(guān)節(jié)擴大外側(cè)關(guān)節(jié)腔間隙，縱向劈開關(guān)節(jié)囊后橫行切開冠狀韌帶與外側(cè)半月板，3根絲線固定并向上體外半月板以顯露外側(cè)平臺，沿前外側(cè)劈裂的骨折線呈“翻書樣”外翻外側(cè)骨折塊以顯露外側(cè)及后外側(cè)骨折，保護軟組織連續(xù)。頂棒托起塌陷關(guān)節(jié)面并加以復(fù)位前外側(cè)平臺，從股二頭肌后方進入，復(fù)位后外側(cè)平臺骨折。克氏針臨時固定，在膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)脛骨平臺髁處切一小口，“C”型復(fù)位鉗夾持外側(cè)骨折塊，適當(dāng)加壓以恢復(fù)脛骨平臺的正常寬度，用2-0克氏針臨時固定后外側(cè)骨折塊，瑞福人工骨植入并填充脛骨平臺下方骨缺損處。術(shù)中C型臂X線機透視見復(fù)位及內(nèi)固定裝置良好，清點輔料、紗布、器械無誤后，依次縫合關(guān)節(jié)囊、皮下組織、皮膚，無菌敷料包扎。

3 術(shù)后處理

術(shù)后使用甘露醇、邁之靈以消腫、改善局部組織循環(huán)。鑒于術(shù)區(qū)放置鋼板內(nèi)固定裝置，予以頭孢類抗生素預(yù)防感染，低分子肝素鈉預(yù)防雙下肢深靜脈血栓形成。麻醉清醒后早期即行踝、趾關(guān)節(jié)功能鍛煉，股四頭肌舒縮鍛煉，塞來昔布止痛，鼓勵患者進行主動關(guān)節(jié)活動，住院期間可行肢體氣壓泵防止雙下肢深靜脈血栓的形成，在術(shù)區(qū)引流量<20mL后拔除引流管，早期活動均為非負(fù)重活動。一般在術(shù)后3個月根據(jù)X線片顯示的骨折愈合情況(必要時行膝關(guān)節(jié)CT三維重建檢查)，并在醫(yī)師的指導(dǎo)下逐漸進行負(fù)重行走。

4 觀察指標(biāo)

定期復(fù)查膝關(guān)節(jié)正、側(cè)位X線片(必要時拍攝膝關(guān)節(jié)CT檢查)，觀察骨折愈合時間。采用Rasmussen放射學(xué)評分標(biāo)準(zhǔn)對骨折復(fù)位情況進行評估，其內(nèi)容包括髁塌陷、髁增寬、膝內(nèi)外翻，各6分，總分共18分。 總分18分為優(yōu)，12～17分為良，6～11分為可，<6 分為差。采用Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分標(biāo)準(zhǔn)評定膝關(guān)節(jié)功能，內(nèi)容主要包括患者自評及臨床醫(yī)師客觀檢查，包括疼痛、行走能力、膝伸直缺失度、膝關(guān)節(jié)活動度及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，各6分，總分共30分；總分≥27分為優(yōu)，20～26分為良， 10～19分為可，6～9分為差。Lachman試驗評價膝關(guān)節(jié)功能及穩(wěn)定性。

結(jié) 果

本組患者手術(shù)時間 55～95min，平均72.7min；術(shù)中出血量50～125mL，平均75.5mL?；颊呔@隨訪，時間12～36個月，平均17．6個月。 骨折均獲得骨性愈合，骨折愈合時間10～15周，平均12．4周。術(shù)后即刻及定期復(fù)查，隨訪期間未見脛骨平臺關(guān)節(jié)面丟失，出現(xiàn)足背麻木1例，患肢諸趾背伸活動減弱，考慮腓總神經(jīng)損傷可能，與術(shù)中拉鉤牽拉有關(guān)，經(jīng)口服甲鈷胺片營養(yǎng)神經(jīng)治療3個月后病情恢復(fù)；Rasmussen 放射學(xué)評分12～18分，平均16.3分，其中優(yōu)15例，良6例，優(yōu)良率100%；Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分優(yōu)13例，良8例，優(yōu)良率100%；膝關(guān)節(jié)總伸屈度110°～150°，平均128．6°。典型病例見圖1、2。

討 論

脛骨平臺骨折往往皆是高能量損傷，因其手術(shù)難度大、手術(shù)入路可選擇多，一直以來是創(chuàng)傷顯微骨科所面臨的難題，采取有效的治療尤為重要[10-11]。該類型骨折可在不同程度上伴有較為嚴(yán)重的關(guān)節(jié)面粉碎性骨折，骨折塊塌陷，并膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)副韌帶、前后交叉韌帶及半月板損傷并導(dǎo)致關(guān)節(jié)不穩(wěn)，手術(shù)的暴露和內(nèi)固定的安放具有挑戰(zhàn)[12]。3D打印技術(shù)在骨科領(lǐng)域不斷發(fā)展，術(shù)前1∶1仿真模具還原脛骨平臺，便于術(shù)前評估、準(zhǔn)備，大大提高解剖復(fù)位可能性，為對內(nèi)固定選擇安放提供契機[13]。有學(xué)者研究表明，3D打印技術(shù)打印出實物模型直觀表現(xiàn)骨折移位、壓縮、劈裂，涉及復(fù)雜后外側(cè)骨折能清楚診斷[14-16]。Xie等[17]在對將3D打印技術(shù)輔助與切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)在脛骨平臺后外側(cè)柱骨折手術(shù)治療方面進行臨床對照研究，表明3D打印技術(shù)輔助復(fù)位內(nèi)固定治療脛骨平臺減少手術(shù)時間、術(shù)中出血量，提升了骨折愈合時間。李洋等[18]在術(shù)前結(jié)合3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)治療脛骨平臺后柱骨折中的Meta分析，結(jié)果表明前者手術(shù)時間短、術(shù)中失血量少、術(shù)后骨折骨性愈合時間短、Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分優(yōu)良率和術(shù)后膝關(guān)節(jié)美國特種外科醫(yī)院評分優(yōu)良率方面優(yōu)于常規(guī)組，四柱九區(qū)分型理論細化了外側(cè)和后外側(cè)柱脛骨平臺骨折。姚翔等[19]認(rèn)為全新脛骨平臺骨折四柱九區(qū)分型體系將有助于脛骨平臺骨折的術(shù)前臨床診斷、統(tǒng)計分析和預(yù)后評估。

脛骨平臺后外側(cè)柱骨折的手術(shù)入路選擇在國際上一直都是爭議的熱點，傳統(tǒng)前外側(cè)入路顯露脛骨平臺后外側(cè)，由于腓總神經(jīng)和腓骨頭的遮擋，很難直接暴露g區(qū)，無法進行骨折塊復(fù)位和內(nèi)固定裝置的安放。有學(xué)者認(rèn)為部分或全部切除腓骨小頭后脛骨平臺后外側(cè)可以得到充分顯露以確保骨折的解剖復(fù)位及鋼板的合理放置[20]。但切除腓骨小頭的同時，也增加手術(shù)損傷，導(dǎo)致術(shù)后關(guān)節(jié)不穩(wěn)的可能。他們通過腓骨小頭截骨治療脛骨平臺外側(cè)或后外側(cè)柱骨折82例，其中4例術(shù)后出現(xiàn)關(guān)節(jié)外側(cè)不穩(wěn)，1例出現(xiàn)腓總神經(jīng)損傷癥狀。對于累及復(fù)雜后外側(cè)柱脛骨平臺骨折，目前大量研究推薦應(yīng)用后外側(cè)入路以提高手術(shù)復(fù)位滿意度[21]，但該入路仍存在著手術(shù)暴露困難，腓總神經(jīng)在股二頭肌長頭后側(cè)，與脛神經(jīng)、腘血管緊密接觸，神經(jīng)血管損傷的風(fēng)險極高[22-23]。本研究在傳統(tǒng)前外側(cè)入路上改良，切口在關(guān)節(jié)線上5cm沿股二頭肌腱后緣向遠端切開，在腓骨頭上方橫行向前，弧形跨過Gerdy結(jié)節(jié)至脛骨結(jié)節(jié)外側(cè)1cm向遠端延伸。比傳統(tǒng)入路更靠上靠后，術(shù)中屈曲內(nèi)翻膝關(guān)節(jié)，可以松弛外側(cè)副韌帶，可以充分暴露外側(cè)及后外側(cè)柱脛骨平臺，減少骨折塊的剝離和對于骨折塊血運的破壞，降低骨折不愈合的發(fā)生率。多數(shù)學(xué)者研究表明改良前外側(cè)入路使術(shù)區(qū)暴露充分、擴大手術(shù)視野，利于術(shù)者操作[24-27]，便于骨折復(fù)位內(nèi)固定安置；李曉天等[27]研究改良前外側(cè)入路治療11例單純后外側(cè)柱脛骨平臺骨折患者，術(shù)后隨訪Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分14～29分，Rasmussen放射性評分15～19分，膝關(guān)節(jié)活動度101°～135°，臨床療效顯著。筆者認(rèn)為改良前外側(cè)入路與傳統(tǒng)入路均能達到手術(shù)治療，但是在實際過程中，發(fā)現(xiàn)掌握各自的適應(yīng)證，手術(shù)更能心手相應(yīng)，單純累及外側(cè)柱骨折，則采用傳統(tǒng)入路，合并后外側(cè)柱骨折，則采用改良前外側(cè)入路。Zhang等[28]在40個脛骨模型上對后外側(cè)柱脛骨平臺骨折固定材料上分析，其研究結(jié)果表明后外側(cè)支撐板可以達到最強的生物力學(xué)固定。陳賀[29]對6對完整成年防腐股骨標(biāo)本在CSS.44020生物力學(xué)實驗上驗證了后側(cè)與外側(cè)固定組在固定后外側(cè)脛骨平臺壓縮骨折在生理負(fù)荷下穩(wěn)定性無顯著差異。后外側(cè)入路固定脛骨平臺后外側(cè)骨折穩(wěn)定性固然好，但是在生理活動下不會影響骨折的固定。因為在骨折愈合前皆是禁止雙下肢完全負(fù)重，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲達90°以上，股骨外髁才與脛骨后外側(cè)平臺接觸傳導(dǎo)應(yīng)力[30]，i區(qū)頂點至脛骨平臺的距離約(12．2±1．6)mm。當(dāng)膝關(guān)節(jié)伸直時外側(cè)副韌帶最為緊張，此時脛骨平臺與外側(cè)副韌帶的距離(6．7±1．1)mm，并隨膝關(guān)節(jié)屈曲時外側(cè)副韌帶逐漸松弛而距離增大[31]。3．5mm倒“L”型近端鎖定加壓鋼板，與后外側(cè)平臺解剖結(jié)構(gòu)符合，可將鋼板安放在腓骨小頭上方，達到固定脛骨平臺后外側(cè)骨折塊。同時應(yīng)用竹筏技術(shù)，依靠鋼板螺釘間穩(wěn)固的成角的穩(wěn)定性來支撐骨折端，而并不是依靠鋼板與骨塊之間的相互作用力[32]。本組患者骨折均獲得骨性愈合，術(shù)后隨訪期間未見脛骨平臺關(guān)節(jié)面丟失，Rasmussen放射學(xué)評分12～18分，Rasmussen膝關(guān)節(jié)功能評分優(yōu)13例，良8例，優(yōu)良率100%；膝關(guān)節(jié)總伸屈度110°～150°。3D打印輔助下改良前外側(cè)入路治療累及后外側(cè)柱脛骨平臺骨折是一種可供優(yōu)先選擇的方法。

圖2 患者男性，40歲，高處墜落傷致右側(cè)脛骨平臺骨折。a、b.術(shù)區(qū)標(biāo)記；c、d.術(shù)區(qū)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位；e、f.術(shù)后1年膝關(guān)節(jié)正側(cè)位；g.術(shù)中改良前外側(cè)入路

筆者體會：(1)術(shù)前采用3D打印技術(shù)構(gòu)建脛骨平臺骨折模型，于3D打印模型上模擬手術(shù)，包括骨折塊復(fù)位、植骨設(shè)計、接骨板及螺釘植入數(shù)目。(2)傳統(tǒng)前外側(cè)入路已被廣大臨床醫(yī)師所掌握熟知，所以改良前外側(cè)入路在臨床上更能被接受、學(xué)習(xí)。(3)采用平臥體位，手術(shù)過程無需更換體位，避免術(shù)區(qū)感染。(4)手術(shù)過程，屈曲、內(nèi)翻膝關(guān)節(jié)，外側(cè)結(jié)構(gòu)松弛，便于骨折的顯露復(fù)位。(5)此入路無涉及重要血管。(6)改良前外側(cè)入路，一個切口，兩個入路，同時解決“c+g”區(qū)的骨折復(fù)位固定，若外側(cè)平臺h區(qū)塌陷，以環(huán)鋸開窗，在直視下用頂棒復(fù)位,如果單純后外側(cè)平臺g區(qū)，選擇后外側(cè)入路更合適。(7)無需腓骨頸截骨，避免額外創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)不穩(wěn)，相對于傳統(tǒng)前外側(cè)入路更靠后，有足夠的空間在直視下解剖復(fù)位固定。(8)骨折愈合后，二期鋼板取出更為安全、易于術(shù)者操作。(9)該入路有助于探查并修復(fù)脛骨平臺骨折合并后外側(cè)復(fù)合體損傷。(10)手術(shù)時機選擇對預(yù)后很重要，待軟組織褶皺試驗陽性后，立即手術(shù)，防止韌帶功能丟失及骨缺損加重。(11)術(shù)中顯露腓總神經(jīng)，并加以保護。(12)脛骨平臺后外側(cè)骨折合并內(nèi)柱骨折，術(shù)中使用“C”型復(fù)位鉗穩(wěn)定脛骨平臺雙踝。(13)h區(qū)與i區(qū)距離<1cm者不利于放置外側(cè)鋼板，不適宜使用改良前外側(cè)入路。(14)本組均采用脛骨近端鎖定加壓鋼板治療后外側(cè)柱脛骨平臺骨折。該鋼板具有解剖預(yù)塑形作用，可更好服帖脛骨近端,頭部3～4枚3．5mm鎖定螺釘，不僅提供成角穩(wěn)定性，還提高了骨折區(qū)局部的抗壓縮負(fù)荷能力，螺釘孔的設(shè)計使鎖定螺釘達成“竹筏”效應(yīng)，支撐和維持關(guān)節(jié)面復(fù)位。(15)植骨必須充分，便于恢復(fù)脛骨平臺的平整及維持膝關(guān)節(jié)力線正常。

本研究不足之處：3D打印技術(shù)術(shù)前模擬時精細化不夠、制備材料有待改善，在骨組織工程需進一步提升。本研究非前瞻性研究，納入病例數(shù)量相對有限，結(jié)論有效性仍需多中心、大數(shù)據(jù)對該入路遠期療效進一步隨訪評估。此外，膝關(guān)節(jié)周圍結(jié)構(gòu)對膝關(guān)節(jié)活動有協(xié)同作用，對預(yù)后也起著至關(guān)重要的作用，術(shù)中仍需掌握牢靠解剖生物力學(xué)，不輕易忽視每一個細節(jié)。

總之，后外側(cè)柱脛骨平臺骨折所處解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為術(shù)前準(zhǔn)備、手術(shù)治療、術(shù)后康復(fù)增加一定的挑戰(zhàn)性，當(dāng)中的手術(shù)入路選擇和內(nèi)固定裝置的策略置入是當(dāng)今骨科醫(yī)師所面臨的兩個問題。3D打印技術(shù)輔助改良前外側(cè)入路對于治療后外側(cè)柱脛骨平臺骨折具有術(shù)中暴露簡單、手術(shù)創(chuàng)傷小、減少術(shù)中出血量、節(jié)省手術(shù)時間、術(shù)后并發(fā)癥少、膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)滿意等優(yōu)勢，值得臨床推廣應(yīng)用。