3D打印技術(shù)在拇指再造手術(shù)中的應(yīng)用

張德洪，史洪成，易 類，王 允，蘇國柱，李揚斯

拇指損傷的主要原因有機器絞傷、重物砸傷、銳器切割傷，其中很大一部分損傷十分嚴(yán)重，常常需要二期再造術(shù)進(jìn)行修復(fù)。拇指的功能在手的整體功能中占到40%，其功能和外形的恢復(fù)對患者具有十分重要的意義。拇指再造手術(shù)的成功取決于較多的因素，其中精細(xì)化的術(shù)前設(shè)計非常重要。2018年6月～2019年5月，我們采用3D打印技術(shù)指導(dǎo)拇指再造手術(shù)修復(fù)11例拇指缺損患者，療效滿意，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料本組11例，男8例，女3例，年齡 3～56歲。拇指Ⅱ度缺損2例，Ⅲ度缺損4例，Ⅴ度缺損2例，Ⅵ度缺損3例。切取拇甲瓣與第二趾組合移植拇指再造9例，離斷指足部異位寄養(yǎng)二期回植再造拇指2例。均采用3D打印技術(shù)設(shè)計指導(dǎo)拇指再造手術(shù)。

1.2 3D打印模型① 數(shù)據(jù)采集：術(shù)前常規(guī)采用CT對患者雙手進(jìn)行薄層掃描，采集數(shù)據(jù)，以DICOM格式導(dǎo)出。② 軟件合成三維模型：將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 20.0軟件，利用閾值分割和區(qū)域增長功能，分別三維重建出雙側(cè)掌骨和皮膚軟組織。③ 鏡像虛擬修復(fù)：通過鏡像功能將健側(cè)手以正中矢狀位為參考進(jìn)行鏡像運算，建立與患側(cè)手一致的三維模型，運用融合配準(zhǔn)功能對患側(cè)手和鏡像后的手部模型進(jìn)行融合配準(zhǔn)，虛擬修復(fù)缺損拇指，最后通過布爾運算切割出實際缺損部位的3D模型。④ 3D打印：采用普利生銳打400系列3D打印機進(jìn)行立體光固化成型法打印拇指缺損模型。⑤ 術(shù)前對模型進(jìn)行過氧化氫低溫等離子消毒滅菌。

1.3 手術(shù)方法

1.3.1拇甲瓣與第二趾組合移植再造拇指 全身麻醉。在患手鼻煙窩處設(shè)計S形切口，切開皮瓣及皮下組織，暴露橈動脈深支及伴行靜脈備用。根據(jù)3D模型在足部設(shè)計拇甲瓣與第二趾脛側(cè)側(cè)切口并細(xì)致分離解剖，在第一跖背動脈遠(yuǎn)端分叉處保持與拇甲瓣及第二趾骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)相連。參照3D模型切取第二趾骨關(guān)節(jié)長度，第二趾解剖至骨關(guān)節(jié)及肌腱與第一跖動脈相連，然后根據(jù)手部需要的血管長度切取足背動脈，放松止血帶，觀察拇甲瓣與第二趾骨關(guān)節(jié)血運正常，切斷足背動靜脈及淺靜脈后移植至患手，骨折處對合克氏針貫穿固定，吻合動靜脈及神經(jīng)，血運正常后縫合皮膚。足部供區(qū)缺損創(chuàng)面先測量大小，設(shè)計布樣，在髂腹股溝區(qū)根據(jù)布樣設(shè)計皮瓣，再切取髂腹股溝皮瓣至蒂部與旋髂淺動靜脈相連。觀察皮瓣血運正常后按受區(qū)血管蒂要求切斷旋髂淺動靜脈，近斷端結(jié)扎，并根據(jù)第二趾骨缺損長度切取髂骨塊，髂腹股溝供區(qū)切口直接縫合，然后將髂骨塊修剪后置入第二趾缺損處，克氏針貫穿固定縫合切口，髂腹股溝皮瓣修復(fù)足部拇甲瓣供區(qū)。觀察皮瓣血運正常，縫合皮膚，術(shù)后再造手指及皮瓣血運均正常，創(chuàng)面碘伏油砂覆蓋，無菌輔料包扎。

1.3.2離斷指足部異位寄養(yǎng)二期回植再造拇指 全身麻醉。急診患手清創(chuàng)，遠(yuǎn)節(jié)完好離斷拇指克氏針貫穿固定。在足背第一、二跖骨基底部做弧形切口，切開皮膚及皮下組織，切斷并標(biāo)記兩條淺靜脈備用，解剖出第一跖背動脈及腓深神經(jīng)備用，將離斷拇指順行放置在足背切口處用克氏針固定于第一跖骨。在顯微鏡下將拇指主要動脈與第一跖背動脈近斷端吻合，第一跖背動脈遠(yuǎn)斷端結(jié)扎，拇指一側(cè)指神經(jīng)與腓深神經(jīng)近端吻合，吻合兩組背側(cè)淺靜脈，拇指血運恢復(fù)，無菌輔料包扎。一組人員將游離指骨去除軟組織，在同側(cè)小腿做小切口直接植入皮下寄養(yǎng)，縫合皮膚；另一組人員同步完成手部外傷修復(fù)手術(shù)。二期足部寄養(yǎng)指成活并右手創(chuàng)面穩(wěn)定進(jìn)行寄養(yǎng)指回植再造拇指手術(shù)。術(shù)前雙手及足部CT掃描后打印3D模型，結(jié)合3D模型，將寄養(yǎng)拇指與患手預(yù)拼接設(shè)計手術(shù)方案。在患手第一掌骨殘端處設(shè)計縱行切口，暴露骨殘端并解剖出拇長屈肌腱及拇長伸肌腱備用，在虎口區(qū)做弧形切口解剖出橈動脈深支及伴行靜脈，足部設(shè)計切口切取寄養(yǎng)拇指，寄養(yǎng)拇指遠(yuǎn)近端設(shè)計攜帶部分皮瓣的切口，切取時注意避免損傷吻合的血管神經(jīng)，足背動脈足底深支切口結(jié)扎，至寄養(yǎng)拇指與帶足背動脈及淺靜脈的血管蒂相連，觀察切取拇指血運正常。根據(jù)患手拇指回植血管蒂需要長度切斷足背動脈及淺靜脈，足背動脈及淺靜脈結(jié)扎止血，小腿寄養(yǎng)指骨做切口取出，然后將寄養(yǎng)拇指及小腿寄養(yǎng)指骨貫穿固定回植再造患手拇指。在虎口區(qū)將足背動脈與橈動脈深支吻合，足背淺靜脈與橈動脈伴形靜脈吻合，吻接拇指屈伸指肌腱，腕部寄養(yǎng)指神經(jīng)與橈神經(jīng)淺支吻合，觀察回植拇指血運正常。足部缺損創(chuàng)面用小腿全厚皮片移植修復(fù)，創(chuàng)面碘伏油砂覆蓋，無菌輔料適當(dāng)加壓包扎。

1.4 術(shù)后處理絕對臥床1周。禁煙，再造拇指及足部皮瓣區(qū)烤燈照射保溫。術(shù)后1周密切觀察再造拇指血運，每小時1次，常規(guī)應(yīng)用抗感染、抗凝及活血等藥物。術(shù)后2周拆線，定期門診隨訪。術(shù)后患手?jǐn)zX線片復(fù)查，根據(jù)骨愈合情況拔出固定克氏針行功能鍛煉，并隨訪觀察再造拇指外觀、感覺及功能恢復(fù)情況。

2 結(jié)果

患者均獲得隨訪，時間6～12個月。再造拇指均成活。術(shù)后6個月再造指長度、周徑及甲廓形態(tài)基本與正常指體一致，指端感覺功能S3 9指，S3+2指；5例再造拇指近指間關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動度：屈曲0°～10°，伸直0°～5°；6例再造拇指遠(yuǎn)指間關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動度：屈曲0°～25°，伸直0°。1例Ⅵ度缺損術(shù)后出現(xiàn)虎口攣縮，經(jīng)再次Z字成形虎口開大手術(shù)修復(fù)。術(shù)后6個月復(fù)查按照中華醫(yī)學(xué)會手外科學(xué)會上肢部分功能評定試用標(biāo)準(zhǔn)[1]評定功能：優(yōu)7例，良4例。

典型病例見圖1、2。

圖1 患者，男，46歲，右手拇指Ⅲ度缺損，取右足拇甲瓣與第二趾骨關(guān)節(jié)肌腱系統(tǒng)組合再造拇指、取左側(cè)髂腹股溝皮瓣并髂骨修復(fù)右足供區(qū) A.術(shù)前照片，右手拇指Ⅲ度缺損；B.術(shù)前3D模型；C.術(shù)中設(shè)計右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；D.術(shù)中切取右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；E.游離右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；F.游離右足拇甲瓣與第二趾組織移植組合移位于右手；G.術(shù)中右足拇甲瓣與第二趾組織移植組合再造右手拇指；H.切取髂腹股溝皮瓣及髂骨；I.右足供區(qū)髂骨及髂腹股溝皮瓣修復(fù)；J.術(shù)后1個月右手拇指再植外觀良好;K.術(shù)后6個月右手拇指再造外觀良好；L.術(shù)后6個月右手拇指對捏功能良好 圖2 患兒，女，3歲，右手多手指離斷，行離斷拇指右足背寄養(yǎng)、部分指骨右小腿皮下寄養(yǎng)、中環(huán)指再植小指掌指關(guān)節(jié)脫位復(fù)位固定術(shù) A.術(shù)前照片，右手拇、示、中、環(huán)指完全離斷傷；B.急診中、環(huán)指再植；C.離斷拇指右足背寄養(yǎng)；D.右足背寄養(yǎng)拇指成活；E.再植中、環(huán)指壞死；F.壞死中、環(huán)指去除；G.3D打印設(shè)計再造拇指；H.右手設(shè)計切口；I.設(shè)計寄養(yǎng)拇指足背切口；J.切取小腿寄養(yǎng)骨；K.切取寄養(yǎng)拇指；L.寄養(yǎng)拇指再造右手拇指;M.術(shù)后8個月右手寄養(yǎng)回植再造拇指外觀良好，對捏功能良好

3 討論

3.1 3D打印技術(shù)在手指再造手術(shù)中的應(yīng)用背景1966年楊東岳 等在我國開展第1例第二趾移植拇指再造術(shù)，為足趾移植手指再造開創(chuàng)了先例。數(shù)十年來，足趾移植手指再造方法始終是顯微外科技術(shù)在手外科領(lǐng)域中應(yīng)用的重要典范，然而在拇指再造的手術(shù)中可能出現(xiàn)手術(shù)設(shè)計及技術(shù)操作欠縝密、對再造手指外形重視不夠、缺乏全程康復(fù)理念等情況，導(dǎo)致部分患者術(shù)后指外形及功能較差[2]。獲得更好的再造手指外形及功能是我們努力的方向。羅翔 等[3]在國內(nèi)率先將數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)應(yīng)用于手指再造，通過術(shù)前CT對患者供足及雙手進(jìn)行掃描，將數(shù)據(jù)輸入Mimics 10.01重建軟件，從而設(shè)計手術(shù)方案，進(jìn)行游離足趾組織再造手指部分缺損。黃威 等[4]將3D打印技術(shù)應(yīng)用在手指全型再造中，借助3D打印皮膚模型，切取皮瓣面積和外觀更加精準(zhǔn);借助3D打印的骨關(guān)節(jié)模型，切取第二趾骨關(guān)節(jié)的長度也更加準(zhǔn)確。

3.2 3D打印技術(shù)在拇指再造手術(shù)中的應(yīng)用臨床上對于拇指缺損有拇指殘端延長術(shù)、游離第二趾移植再造拇指術(shù)、拇甲瓣游離移植再造拇指術(shù)等再造方法[5-6]，20世紀(jì)90年代王增濤提出全型再造理念后，手術(shù)方式不斷改進(jìn)。許靖 等[7]將數(shù)字化技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)應(yīng)用于拇指再造，再造拇指外觀接近傷前，效果好，因此認(rèn)為3D打印技術(shù)為拇指再造手術(shù)提供了數(shù)字化、精準(zhǔn)化方案，提高了再造拇指的功能和外觀效果。本組拇指缺損為Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ度，通過拇甲瓣與第二趾骨關(guān)節(jié)肌腱系統(tǒng)組合再造的方式進(jìn)行拇指再造，由于術(shù)前3D打印可明確再造手指的長度、周徑及第二趾骨關(guān)節(jié)切取長度等，術(shù)中精準(zhǔn)操作，術(shù)后可獲得良好外形和功能；而Ⅰ度缺損因缺損組織少，無需進(jìn)行3D打印手指再造。有研究[8]報道離斷手指異位寄養(yǎng)二期回植再造拇指，但結(jié)合3D打印技術(shù)未見報道。本組2例患者因手外傷嚴(yán)重，急診采用了離斷手指足部寄養(yǎng)方案，術(shù)后寄養(yǎng)手指成活，二期回植再造拇指術(shù)前應(yīng)用3D打印技術(shù)設(shè)計，依照足部寄養(yǎng)手指與小腿寄養(yǎng)骨預(yù)拼接，明確寄養(yǎng)指切取時足部遠(yuǎn)近端需要切取的包裹寄養(yǎng)骨的皮瓣面積，做到精準(zhǔn)切取攜帶皮瓣，取得了良好效果。

3.3 3D打印技術(shù)在拇指再造手術(shù)中的優(yōu)勢① 拇指再造手術(shù)復(fù)雜、精確度要求高，結(jié)合術(shù)前3D打印，有助于三維可視化及術(shù)前制定手術(shù)方案，可模擬手術(shù)操作，術(shù)前可與患者更好的溝通交流。② 有利于制定拇指缺損的個性化、精準(zhǔn)化再造，借助3D打印技術(shù)的皮膚模型和骨關(guān)節(jié)模型，切取皮瓣及骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)更加精準(zhǔn)、組合更加匹配，有利于手術(shù)更好實施。③ 有利于教學(xué)，足趾移植拇指再造不僅需要術(shù)者有熟練的顯微外科技術(shù)，也要具備嫻熟的解剖知識和精準(zhǔn)的設(shè)計，因提前有3D模型，學(xué)生學(xué)習(xí)直觀、講解易懂；通過術(shù)前模擬與術(shù)中解剖相結(jié)合，有利于快速提高年輕醫(yī)生臨床技能。

3.4注意事項① 主刀醫(yī)師應(yīng)具有良好的顯微外科技術(shù)，精準(zhǔn)設(shè)計，術(shù)中能應(yīng)變足部血管變異，特別是對于拇甲瓣與第二趾骨肌腱系統(tǒng)的組合移植要有豐富的經(jīng)驗，考慮到術(shù)后腫脹及防止再造拇指萎縮，在切取拇甲瓣時周長要略長1 cm左右。② 因第二跖趾關(guān)節(jié)背伸活動范圍大于跖屈活動范圍，在切取帶第二跖趾關(guān)節(jié)的拇指再造時，關(guān)節(jié)可適當(dāng)修整。③ 再造術(shù)后需要良好的護(hù)理，預(yù)防血管危象發(fā)生。