3D打印技術(shù)在PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的應(yīng)用

黃震 韓森東 王志偉 陳杰

肱骨近端骨折臨床較為常見，且患者多為老年人[1]，通常采取內(nèi)固定手術(shù)治療[2]。肱骨近端鎖定接骨板(PHILOS)生物學(xué)性能良好，并且設(shè)計(jì)有支撐螺釘固定孔，可有效固定肱骨近端骨折內(nèi)側(cè)距，有助于患者術(shù)后進(jìn)行早期功能康復(fù)訓(xùn)練[3]。近年來，3D打印技術(shù)已大量應(yīng)用于骨科領(lǐng)域，在患者的術(shù)前評估、手術(shù)規(guī)劃及術(shù)中導(dǎo)航中均起到重要作用[4]。我們對3D打印技術(shù)在PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的應(yīng)用效果進(jìn)行了研究，具體報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥18歲；符合肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折診斷標(biāo)準(zhǔn)，即骨折位移大于1 cm或成角畸形大于45 °，單一骨干移位，合并一個(gè)結(jié)節(jié)骨折且移位大于1 cm；若在Ⅲ型骨折基礎(chǔ)上合并2個(gè)結(jié)節(jié)的骨折，且移位大于1 cm則為Ⅳ型骨折[5]；閉合性肱骨近端骨折且骨折時(shí)間<3周；采取PHILOS鎖定鋼板治療治療；隨訪時(shí)間1年及以上；患者對本次研究知情并簽署同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①病理性骨折；②開放性肱骨近端骨折；③既往肩關(guān)節(jié)功能障礙者；④合并嚴(yán)重器官功能障礙者；⑤合并神經(jīng)功能障礙者；⑥凝血功能障礙或出血傾向者；⑦有精神類疾病，不能完成溝通和隨訪患者。

1.2 一般資料

選取2017年1月至2019年1月，我院骨科收治的46例肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折患者，隨機(jī)分為觀察組(n=23)與對照組(n=23)。兩組在性別、年齡、致傷原因、Neer分型以及合并糖尿病、高血壓等基礎(chǔ)疾病方面，均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，有可比性(表1)。

表1 兩組一般資料比較Table 1 Comparison of general data between the two groups

1.3 手術(shù)方法

術(shù)前對患側(cè)肱骨近端行薄層CT平掃，在Mimics軟件中導(dǎo)入CT的Dicom格式圖像，重建三維模型，利用3D技術(shù)1∶1打印骨折模型，同時(shí)模擬手術(shù)過程，調(diào)試所需要的內(nèi)固定物大小及數(shù)量，主要為螺釘?shù)臄?shù)量、長度以及鋼板大小、形狀和孔數(shù)，詳細(xì)記錄后指導(dǎo)觀察組實(shí)際手術(shù)。兩組患者的手術(shù)由同一組醫(yī)師完成。

術(shù)中，患者取沙灘位，全身或臂叢阻滯麻醉，采用肩關(guān)節(jié)前入路，切口長6～8 cm，切開關(guān)節(jié)囊，暴露骨折斷端，注意保護(hù)頭靜脈和腋神經(jīng)。將骨折處的血凝塊清理干凈，將部分骨膜剝離，將患者肘關(guān)節(jié)屈曲、肩關(guān)節(jié)外旋進(jìn)行復(fù)位，保持肱骨頭后傾30°～40°，尤其注意內(nèi)側(cè)距骨塊的復(fù)位，透視下確認(rèn)復(fù)位滿意；觀察組依據(jù)三維重建時(shí)內(nèi)固定物的參數(shù)，術(shù)前將PHILOS鎖定鋼板預(yù)彎，插入后螺釘固定。C臂機(jī)透視確定內(nèi)固定位置良好后，關(guān)閉切口并包扎。對照組患者術(shù)中觀察并分析骨折復(fù)位步驟及方法，選擇合適的鎖定鋼板進(jìn)行預(yù)彎，測量螺釘長度，C型臂透視直至復(fù)位滿意為止，其余同觀察組。

術(shù)后兩組患者處置方法相同，予抗生素至術(shù)后24 h，術(shù)后第1天即在醫(yī)生的指導(dǎo)下進(jìn)行鐘擺運(yùn)動(dòng)，逐漸向肩關(guān)節(jié)前屈、外展及內(nèi)外旋等主動(dòng)動(dòng)作過渡。對于合并骨質(zhì)疏松的患者常規(guī)行抗骨質(zhì)疏松治療。

1.4 評價(jià)指標(biāo)

兩組患者分別記錄術(shù)中出血量、C臂透視次數(shù)、手術(shù)時(shí)間以及解剖復(fù)位率。術(shù)后隨訪時(shí)記錄骨折愈合時(shí)間、術(shù)后12個(gè)月Neer評分(分疼痛、功能、活動(dòng)度和解剖位置4個(gè)方面，分別占35，30，25，10分)及CMS評分(分疼痛、肌力、日常活動(dòng)和關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍4個(gè)方面，分別占15，25，20，40分)。兩組量表除疼痛為負(fù)向評分外，其余項(xiàng)目均為正向評分[6]。術(shù)后3個(gè)月時(shí)，對患者進(jìn)行影像學(xué)評估，分別記錄肱骨頸干角、肱骨頭內(nèi)翻角和肱骨頭高度丟失情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)情況

46例患者均順利完成手術(shù)，均無嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生。如表2所示，觀察組在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、C臂機(jī)透視次數(shù)及解剖復(fù)位率等方面均優(yōu)于對照組(P<0.05)。

2.2 隨訪結(jié)果

所有患者術(shù)后均隨訪13～27個(gè)月，平均(21.62±4.50)個(gè)月。表3顯示，觀察組在骨折愈合時(shí)間、術(shù)后12個(gè)月Neer評分以及CMS評分方面均優(yōu)于對照組(P<0.05)。

表3 兩組隨訪結(jié)果比較Table 3 Comparison of follow-up results between the two groups

2.3 影像學(xué)評估

術(shù)后3個(gè)月時(shí)，兩組患者均復(fù)查肩關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片，觀察組在肱骨頭高度丟失、肱骨頸干角和肱骨頭內(nèi)翻角方面均優(yōu)于對照組(P<0.05)，詳見表4。

表4 術(shù)后3個(gè)月兩組影像學(xué)參數(shù)比較Table 4 Comparison of imaging parameters between the two groups 3 months after operation

3 典型病例

患者，男性，56歲，車禍導(dǎo)致左側(cè)肱骨近端NeerⅢ型骨折，術(shù)前行3D模型制作，根據(jù)患者病情制定手術(shù)方案，并進(jìn)行手術(shù)模擬，將PHILOS鎖定鋼板預(yù)彎，采取PHILOS鎖定鋼板內(nèi)固定治療。術(shù)后患者恢復(fù)良好，療效滿意(圖1)。

A：3D打印實(shí)物正面觀；B：3D打印實(shí)物背面觀；C：術(shù)前X線正位片示左側(cè)肱骨近端Neer Ⅲ型骨折；D：術(shù)后3個(gè)月X線正位片示內(nèi)固定良好，無移位、脫落等情況。A: The front view of 3D print object; B: The back view of 3D print object; C: Preoperative anteroposterior radiographs showed a type Neer III fracture of the proximal left humerus; D: 3 months after the operation, the anteroposterior X-ray showed good internal fixation without displacement or shedding.圖1 典型病例Fig. 1 Typical case

4 討論

肱骨近端是老年人常見的骨折部位之一，隨著人口老齡化的加劇及交通事故的增多，肱骨近端骨折發(fā)生率近年來呈上升趨勢[7]。肱骨近端骨折主要致病因素為間接暴力，臨床常見NeerⅡ、Ⅲ型骨折[8]。肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者存在明顯骨折移位，正確的解剖復(fù)位及有效的骨折內(nèi)固定是治療的關(guān)鍵[9]。肱骨內(nèi)側(cè)距在肱骨近端生物力學(xué)穩(wěn)定方面具有重要作用，肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者通常伴有內(nèi)側(cè)距的粉碎性骨折甚至骨缺損，支撐和重建內(nèi)側(cè)距是獲得良好功能的重要方式之一，PHILOS鎖定鋼板是目前臨床上專門用于肱骨近端骨折的代表性鋼板，其優(yōu)勢在于鎖定固定的應(yīng)力遮擋少于加壓固定，適用于骨質(zhì)疏松患者[10-12]。PHILOS肱骨頭鎖定螺釘孔提供交叉固定，能有效抵抗拔出力，接骨板近端第7-9個(gè)鎖定螺釘孔角度特別，便于固定內(nèi)側(cè)肱骨距[13]。

3D打印技術(shù)在創(chuàng)傷性骨科的應(yīng)用上具有廣闊的前景[14]。采用Mimics圖像處理軟件，導(dǎo)入肱骨近端骨折Dicom數(shù)據(jù)，將骨折三維模型進(jìn)行重建，在軟件中進(jìn)行虛擬骨折塊的復(fù)位，打印出1∶1的骨折和置釘導(dǎo)板模型。3D打印制作出來的模型較CT三維重建圖像更加直觀準(zhǔn)確，在模型上標(biāo)記好骨折斷端，進(jìn)行骨折分析，術(shù)前模擬手術(shù)步驟，有利于制定個(gè)性化、精確化手術(shù)方案。3D打印技術(shù)尤其適用于存在內(nèi)側(cè)距骨折的肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折及術(shù)前頸干角眼中丟失的肱骨近端骨折[15]。

3D打印模型能有效提供一個(gè)直觀的、立體的損傷輪廓，有助于臨床診斷。在3D打印模型上可進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù)，包括復(fù)位和固定等步驟，預(yù)先推演可能出現(xiàn)的情況及處置方法，提前設(shè)計(jì)好術(shù)中所需要的鋼板及螺釘，簡化手術(shù)步驟，減少手術(shù)時(shí)間。術(shù)中，復(fù)位及固定后可與模型上的關(guān)鍵部位進(jìn)行比對，有助于可快速精確地復(fù)位，減少C臂機(jī)透視次數(shù)。術(shù)后可采用3D打印技術(shù)打印出復(fù)位好的骨折塊，精確掌握骨折復(fù)位情況。通過在3D模型上的講解，便于患者及家屬了解病情及手術(shù)情況，有助于醫(yī)患溝通，增加患者及家屬的依從性。

本研究結(jié)果顯示，觀察組的手術(shù)時(shí)間及術(shù)中出血量明顯少于對照組，這與3D打印技術(shù)為患者術(shù)前制定手術(shù)計(jì)劃密不可分，同時(shí)減少了C臂機(jī)透視次數(shù)，提高了解剖復(fù)位率。觀察組在術(shù)前可制定有效的手術(shù)方案，進(jìn)行手術(shù)模擬，預(yù)選的PHILOS鎖定鋼板以及設(shè)計(jì)好的肱骨近端放置位置，使得肱骨內(nèi)側(cè)距固定得以更加精準(zhǔn)。因此，觀察組術(shù)后在骨折愈合時(shí)間、肱骨頸干角、肱骨頭內(nèi)翻角、肱骨頭高度丟失等指標(biāo)上亦明顯優(yōu)于對照組。術(shù)后12個(gè)月Neer評分及CMS評分提示，觀察組術(shù)后恢復(fù)及預(yù)后亦優(yōu)于對照組。但是，3D打印模型的成本(設(shè)備成本和打印成本)仍較高，不利于基層醫(yī)院開展。

綜上所述，3D打印技術(shù)應(yīng)用于PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折，能有效減少手術(shù)時(shí)間及術(shù)中出血量，提高復(fù)位質(zhì)量，促進(jìn)術(shù)后恢復(fù)，值得臨床推廣應(yīng)用。