3D 打印技術(shù)在肱骨近端粉碎性骨折中的臨床應(yīng)用研究

陳鎮(zhèn)才 李進(jìn)波 陳佳佳 陳曉彬 劉展鵬 張才銘

肱骨近端粉碎性骨折多見于老年骨質(zhì)疏松患者,對于有明顯骨折移位者解剖復(fù)位及堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定極其重要［1］。內(nèi)固定方式包括普通解剖鋼板、鎖定鋼板及髓內(nèi)釘。3D 打印是采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料生成3D 實(shí)體的技術(shù)［2］。快速成型技術(shù)三維重建及打印肱骨近端粉碎性骨折的三維模型可為觀察肱骨近端解剖形態(tài)、測定幾何學(xué)參數(shù)帶來便利,其應(yīng)用可為精確定位手術(shù)部位、合理確定入路方式、選擇合適的內(nèi)固定器、預(yù)彎鋼板等術(shù)前規(guī)劃提供必要的支持,有助于提高手術(shù)效果,減少并發(fā)癥發(fā)生［3,4］。本次研究主要探討3D 打印技術(shù)應(yīng)用于肱骨近端粉碎性骨折的價(jià)值,為肱骨近端粉碎性骨折的臨床治療提供一定參考,報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年1 月～2022 年1 月本院收治的肱骨近端粉碎性骨折患者36 例,依據(jù)治療方法不同分為觀察組(16 例)與對照組(20 例)。對照組中男9 例,女11 例；年齡50～65 歲,平均年齡(58.52±3.75)歲；受傷至手術(shù)時(shí)間4～15 d,平均受傷至手術(shù)時(shí)間7.6 d。觀察組中男8 例,女8 例；年齡50～65 歲,平均年齡(58.32±3.60)歲；受傷至手術(shù)時(shí)間3～15 d,平均受傷至手術(shù)時(shí)間7.2 d。兩組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。見表1。納入標(biāo)準(zhǔn)：①明確診斷肱骨近端粉碎性骨折；②具備明確的手術(shù)指征,有手術(shù)治療的意愿；③隨訪時(shí)間>4 個(gè)月；④臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①凝血功能障礙、出血傾向；②合并嚴(yán)重心腦血管疾病、其他嚴(yán)重感染性疾病、精神障礙；③伴有明顯周圍軟組織損傷；④結(jié)核、腫瘤等造成的病理性骨折；⑤開放骨折；⑥神經(jīng)、主要血管損傷。

表1 兩組一般資料比較(n,)

表1 兩組一般資料比較(n,)

注：兩組比較,P>0.05

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法 對照組采用切開復(fù)位鎖定鋼板內(nèi)固定術(shù)治療?；颊卟捎萌砺樽?采取沙灘椅位,將患側(cè)肩部墊高后消毒鋪巾。從三角肌胸大肌間隙入路,鈍性分離,電刀止血,操作過程中保護(hù)頭靜脈與胸大肌共同牽開,尋找肱骨頭、大小結(jié)節(jié),對骨折端的淤血塊進(jìn)行清理,生理鹽水沖洗。視野清楚的條件下,可吸收線縫合大小結(jié)節(jié),參照肱二頭肌肌腱溝進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位后使用克氏針臨時(shí)固定［5］。C 臂X 線機(jī)下透視,觀察內(nèi)側(cè)皮質(zhì)復(fù)位情況、肱骨頭后傾角及頸干角恢復(fù)情況,從肱骨近端鎖定鋼板螺釘固定。采用可吸收線將肩袖、大小結(jié)節(jié)與鋼板固定,再次透視觀察骨折復(fù)位情況及內(nèi)固定效果,滿意后生理鹽水沖洗,負(fù)壓引流,逐層閉合切口,無菌敷料加壓包扎。

觀察組采用3D 打印技術(shù)輔助鋼板內(nèi)固定治療。制作導(dǎo)航模板時(shí)根據(jù)術(shù)前拍攝的患肢X 線正側(cè)位片判斷骨折的范圍及程度,對雙側(cè)肩關(guān)節(jié)進(jìn)行CT 斷層掃描,CT 掃描參數(shù)：電壓120 kV,電流150 mA,掃描層厚 1.25 mm,層距 1.25 mm,螺距 1.375。儲(chǔ)存為 DICOM格式文件。導(dǎo)入 MIMICS 14.0 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,進(jìn)行閾值分割、區(qū)域增長、三維編輯等操作重建肱骨近端粉碎性骨折三維模型。使用Mimics 軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù),對雙側(cè)肱骨進(jìn)行三維重建,重建的肱骨骨骼模型導(dǎo)入Geomagic Studio 軟件中,對患側(cè)與健側(cè)肱骨鏡像進(jìn)行擬合,對健側(cè)鏡像肱骨頭表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行提取,擬合最佳球,經(jīng)三維層面確定肱骨頭軸線及肱骨髁間連線,對肱骨后傾角度、肱骨頭大小進(jìn)行確定［6］。對獲得的3D 骨折模型進(jìn)行體外模擬手術(shù)固定試驗(yàn),以確認(rèn)入路方式、骨折復(fù)位步驟,通過Mimics 軟件對相應(yīng)骨折塊進(jìn)行模擬旋轉(zhuǎn)、平移等操作,實(shí)現(xiàn)虛擬復(fù)位,對完成復(fù)位的三維模型進(jìn)行解剖學(xué)形態(tài)測量,從而方便術(shù)前規(guī)劃。根據(jù)模型確定內(nèi)固定的長度及大小,確定螺釘長度、預(yù)估由于骨質(zhì)壓縮造成骨缺損的大?。?］。基于建立的三維模型,輸出STL 打印模型文件格式,與3D 打印平臺(tái)設(shè)備對接,打印模型后進(jìn)行處理。對模型進(jìn)行觀測,形成對肱骨近端粉碎性骨折的三維立體感官認(rèn)識(shí)。手術(shù)時(shí)體位、麻醉方式、入路方式均同對照組。根據(jù)術(shù)前3D 打印對骨折的計(jì)劃及評估,復(fù)位骨折端后克氏針臨時(shí)固定。經(jīng)C 臂X 線機(jī)透視觀察復(fù)位效果滿意后,將經(jīng)過預(yù)彎曲的長度合適的鎖定接骨板置入大、小結(jié)節(jié)間溝后側(cè),接骨板的高度不超過大結(jié)節(jié)。在肱骨干上采用皮質(zhì)骨螺釘固定接骨板,經(jīng)安裝導(dǎo)向器臨時(shí)固定6～7 枚鎖定螺釘,螺釘不穿過對側(cè)骨皮質(zhì)以免螺釘尾部穿透關(guān)節(jié)面造成關(guān)節(jié)活動(dòng)受到影響。鎖定螺釘對骨折遠(yuǎn)端進(jìn)行固定,再次透視觀察鋼板位置,確定肩關(guān)節(jié)內(nèi)固定效果。生理鹽水沖洗后逐層閉合,留置引流。

1.2.2 術(shù)后處理 術(shù)后給予所有患者預(yù)防感染、消炎止痛等治療。當(dāng)引流量≤50 ml/d 時(shí)可拔管。對患肢采用肩肘吊帶固定,術(shù)后1 d 可進(jìn)行患肢肌肉等長收縮、鐘擺練習(xí)等訓(xùn)練。術(shù)后7 d 進(jìn)行肩關(guān)節(jié)被動(dòng)鍛煉。術(shù)后6 周結(jié)合X 線片情況可將肩肘吊帶去除,進(jìn)行牽拉練習(xí)、抗阻力練習(xí)、主動(dòng)活動(dòng)等練習(xí)。術(shù)后3 個(gè)月可進(jìn)行進(jìn)一步的主動(dòng)功能鍛煉。

1.3 觀察指標(biāo)及判定標(biāo)準(zhǔn) 比較兩組圍術(shù)期指標(biāo),包括術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間、C 臂透視次數(shù)、骨折愈合時(shí)間。比較兩組術(shù)后3 個(gè)月的Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分,該評分系統(tǒng)從肩關(guān)節(jié)功能、疼痛、活動(dòng)、解剖復(fù)位4 個(gè)方面評估患者的肩關(guān)節(jié)功能,總分100 分,評分越高肩關(guān)節(jié)功能越好。比較兩組臨床療效,根據(jù)Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分評估,當(dāng)評分為90～100 分時(shí)判斷為優(yōu)；當(dāng)評分為80～89 分時(shí)判斷為良；當(dāng)評分為70～79 分時(shí)判斷為可；當(dāng)評分<70 分時(shí)判斷為差。優(yōu)良率=(優(yōu)+良)/總例數(shù)×100%。比較兩組并發(fā)癥發(fā)生情況,包括內(nèi)固定松動(dòng)、骨折延遲愈合、肱骨近端骨吸收、大小結(jié)節(jié)骨折不愈合等。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS23.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率(%)表示,采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組圍術(shù)期指標(biāo)及術(shù)后3 個(gè)月Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分比較 觀察組術(shù)中出血量、C 臂透視次數(shù)少于對照組,手術(shù)時(shí)間短于對照組,術(shù)后3 個(gè)月Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分高于對照組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩組骨折愈合時(shí)間比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組圍術(shù)期指標(biāo)及術(shù)后3 個(gè)月Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分比較()

表2 兩組圍術(shù)期指標(biāo)及術(shù)后3 個(gè)月Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分比較()

注：與對照組比較,aP<0.05

2.2 兩組臨床療效比較 末次隨訪時(shí),兩組優(yōu)良率比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組臨床療效比較(n,%)

2.3 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較 對照組出現(xiàn)內(nèi)固定松動(dòng)1 例,骨折延遲愈合1 例,肱骨近端骨吸收6 例,并發(fā)癥發(fā)生率為40.00%(8/20)；觀察組出現(xiàn)1 例大小結(jié)節(jié)骨折不愈合,并發(fā)癥發(fā)生率為6.25%(1/16)。觀察組并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=5.400,P=0.020<0.05)。

3 討論

3D 打印技術(shù)應(yīng)用于肱骨近端粉碎性骨折治療中的優(yōu)勢明顯,具體包括：①3D 打印技術(shù)可應(yīng)用于判斷骨折病情,僅通過平面影像學(xué)資料難以在腦海形成直觀、立體的損傷輪廓,3D 打印技術(shù)的應(yīng)用可建立1︰1 的實(shí)物模型,方便術(shù)前直觀了解骨折移位情況,這有助于術(shù)前診斷［8-10］；②3D 打印技術(shù)可應(yīng)用于制定手術(shù)計(jì)劃：通過3D 打印技術(shù)制作三維模型,可應(yīng)用于肱骨近端粉碎性骨折確定治療方案,根據(jù)制作的三維骨折塊模型可事先進(jìn)行固定、復(fù)位等模擬,預(yù)估術(shù)中可能會(huì)存在的問題并制定相應(yīng)方案,還可以事先確定術(shù)中所需要的鋼板、對鋼板進(jìn)行預(yù)彎、確定長度合適的螺釘、確定螺釘位置等,這有助于提高手術(shù)效果,簡化手術(shù)步驟［11-14］；③3D 打印技術(shù)所制作的模型可用于術(shù)中判斷骨折復(fù)位情況,通過對比關(guān)鍵位置可縮小手術(shù)切口、迅速定位、減少術(shù)中透視次數(shù),這有助于縮短手術(shù)時(shí)間［15-17］；④3D 打印技術(shù)制作的模型可用于實(shí)現(xiàn)高效醫(yī)患溝通,通過術(shù)前及術(shù)后制作的模型,患者可方便了解骨折病情、治療情況等；⑤通過3D打印技術(shù)制作復(fù)位好的骨折塊,可方便判斷骨折復(fù)位情況［18-21］。

本次研究結(jié)果顯示,肱骨近端粉碎性骨折患者進(jìn)行3D 打印技術(shù)輔助切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)治療后,患者的術(shù)中出血量更少、手術(shù)時(shí)間更短、C 臂透視次數(shù)更少,術(shù)后3 個(gè)月Neer 肩關(guān)節(jié)功能評分更高,并發(fā)癥發(fā)生率更低,證實(shí)3D 打印技術(shù)輔助切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)治療肱骨近端粉碎性骨折的優(yōu)勢明顯。

綜上所述,3D 打印技術(shù)應(yīng)用于肱骨近端粉碎性骨折內(nèi)固定中可減少術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)及并發(fā)癥發(fā)生情況,提高手術(shù)療效及術(shù)后肩關(guān)節(jié)功能,其應(yīng)用效果理想。