3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療應(yīng)用在復(fù)雜性踝關(guān)節(jié)骨折的效果

王 凱 賀林伸 龔遂良

嘉興邦爾骨科醫(yī)院骨科,浙江省嘉興市 314000

踝關(guān)節(jié)骨折(Ankle fracture,AF)是臨床上常見的外傷,通常行手術(shù)治療。傳統(tǒng)手術(shù)治療在術(shù)前通過X 片、CT、MRI 等影像學(xué)檢查確定骨折情況后,術(shù)中在C臂的輔助下進(jìn)行骨折復(fù)位治療,能一定程度促進(jìn)患者的踝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)[1]。在長期的臨床實踐中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)手術(shù)方案存在一定不足,如影像學(xué)檢查精確性方面有一定缺陷,影響術(shù)中骨折解剖復(fù)位的準(zhǔn)確性,造成遺留關(guān)節(jié)面復(fù)位不良、下肢力線不穩(wěn)等情況,踝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)欠佳[2]。目前3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療(簡稱3D打印治療)的效果已在膝關(guān)節(jié)置換、跟骨骨折等骨科疾病中得到證實[3]。3D打印治療模式應(yīng)用在復(fù)雜性AF患者中,在術(shù)前利用3D 打印技術(shù)1∶1打印AF骨折實體模型,便于醫(yī)生制定手術(shù)方案,以期能加快患者康復(fù)出院、提高踝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的效果?；诖?本文將展開如下討論。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年1月—2021年1月我院收治的50例復(fù)雜性踝關(guān)節(jié)骨折患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)復(fù)雜性AF;(2)新鮮閉合性骨折;(3)無踝關(guān)節(jié)受傷史或手術(shù)史;(4)臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)伴有陳舊性骨折或骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的病理性骨折;(2)凝血功能異常者;(3)傷前踝部有嚴(yán)重的皮膚感染;(4)伴有重要血管或神經(jīng)損害者。按治療方法不同分為兩組：C組25例,男14例,女11例,年齡24～86歲,平均年齡(51.24±14.82)歲;受傷原因：跌倒6例,重物砸傷2例,車禍12例,高處墜落3例,扭傷2例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直壓縮5例,旋后外旋6例,旋后內(nèi)收7例,旋前外旋3例,旋前外展4例。O組25例,男16例,女9例,年齡28～74歲,平均年齡(52.84±11.13)歲;受傷原因：跌倒5例,重物砸傷2例,車禍14例,高處墜落3例,扭傷1例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直壓縮4例,旋后外旋4例,旋后內(nèi)收8例,旋前外旋4例,旋前外展5例。兩組間一般資料比較無明顯差異(P>0.05)。

1.2 方法 C組行傳統(tǒng)手術(shù)治療。入院后完成影像學(xué)檢查、血常規(guī)檢查等。評估患者骨折部位的軟組織情況,避免皮膚受壓,同時給予消腫治療。待皮紋出現(xiàn)后行內(nèi)固定治療,X線檢查前后位、側(cè)位、踝穴,CT觀察踝穴、正側(cè)位。行硬膜外麻醉,行標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)踝切口,若暴露后踝,內(nèi)踝切口可適當(dāng)向后延伸至骨折線,依次復(fù)位后踝、內(nèi)踝、下脛腓韌帶,恢復(fù)下肢的力線、長度和暴力所致的旋轉(zhuǎn)畸形。待骨折復(fù)位完全后,用螺釘或張力帶鋼絲固定內(nèi)踝,用螺釘或鋼板固定外踝。術(shù)后常規(guī)給予抗生素。

O組行3D打印治療。(1)術(shù)前：①患者入院第1天,完成常規(guī)檢查外,行手術(shù)和麻醉的健康宣教,給予脫水消腫藥物以加快患側(cè)踝部水腫消退;②入院第2天,給予抗凝藥物,手術(shù)開始前給予抗生素。開始手術(shù)操作前行CT薄層掃描,將掃描的圖像導(dǎo)入軟件進(jìn)行三維重建,輸入3D打印機(jī),打印出1∶1的踝關(guān)節(jié)骨折模型,根據(jù)模型設(shè)計手術(shù)方案;進(jìn)行手術(shù)過程預(yù)演,需充分考慮患者的骨折對線、對位情況,確定鋼板與踝關(guān)節(jié)的貼合位置,并在模型上畫出最佳位置,做好記錄鋼板、螺釘、踝關(guān)節(jié)骨折部位之間的關(guān)系,同時模擬固定時與骨表面的角度和螺釘植入長度。(2)術(shù)中：①依據(jù)術(shù)前規(guī)劃的固定方式進(jìn)行操作,同時術(shù)中優(yōu)化麻醉方案,盡量減少手術(shù)切口。②患者行患側(cè)在上的側(cè)臥位,依外踝、后踝、內(nèi)踝實施操作,先于跟腱外側(cè)與腓骨長短肌后內(nèi)側(cè)緣做弧形切口,鈍性分離腓腸肌神經(jīng),保護(hù)小隱靜脈;分離腓骨長短肌充分暴露外踝,清理外踝的血腫組織,在直視下復(fù)位,根據(jù)術(shù)前預(yù)先模擬的安放位置安放鋼板或螺釘即可,再依次打孔、固定;然后在同一切口將腓骨長短肌牽向前側(cè)以暴露后踝部,清理血腫組織,再行骨折復(fù)位,根據(jù)術(shù)前模擬的位置安放鋼板或螺釘即可;外踝、后踝操作完成后調(diào)整體位為仰臥位,行踝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)切口,通過螺釘、張力帶實施內(nèi)踝骨折復(fù)位。兩組在術(shù)后行多模式鎮(zhèn)痛;邀請康復(fù)科醫(yī)師指導(dǎo)患者術(shù)后早期進(jìn)行股四頭肌等長收縮訓(xùn)練、踝關(guān)節(jié)主被動屈伸訓(xùn)練,需在患者可耐受的疼痛范圍內(nèi)進(jìn)行。隨訪至患者內(nèi)固定取出。

1.3 觀察指標(biāo) (1)治療優(yōu)良率：于治療后6個月評價。根據(jù)踝關(guān)節(jié)Kofoed評分評價[4],85～100分為優(yōu),75～84分為良,70～74分為及格,低于70分為差。優(yōu)良率=優(yōu)率+良率。(2)圍術(shù)指標(biāo)：統(tǒng)計兩組的手術(shù)時間、術(shù)中出血量、住院時間、C臂次數(shù)。(3)恢復(fù)情況：統(tǒng)計兩組的骨折愈合時間、內(nèi)固定取出時間。(4)踝關(guān)節(jié)功能：于隨訪6個月后采用美國足踝外科協(xié)會(AOFAS)評分[5]評價,包括疼痛、功能和力線3個方面,分別為40分、50分、10分,其中疼痛程度與得分呈負(fù)相關(guān),功能、力線情況與得分呈正相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 兩組治療優(yōu)良率對比 C組、O組的治療優(yōu)良率分別為76.00%、92.00%,對比無顯著差異(χ2=2.381,P=0.123>0.05),見表1。

表1 兩組治療優(yōu)良率對比[n(%)]

2.2 兩組圍術(shù)指標(biāo)對比 O組的手術(shù)時間、住院時間短于C組,術(shù)中出血量少于對照組(P<0.05),兩組C臂次數(shù)對比無顯著差異(P>0.05),見表2。

表2 兩組圍術(shù)指標(biāo)對比[M(Q1,Q3)]

2.3 兩組恢復(fù)情況對比 O組的骨折愈合和內(nèi)固定取出時間均短于對照組(P<0.05),見表3。

表3 兩組恢復(fù)情況對比月)

2.4 兩組踝關(guān)節(jié)功能對比 隨訪6個月,O組AOFAS評分除功能維度外,其余維度及總分均高于C組(P<0.05),見表4。

表4 兩組踝關(guān)節(jié)功能對比分)

3 討論

內(nèi)外旋轉(zhuǎn)暴力為復(fù)雜性AF最常見的致傷原因,根據(jù)暴力的作用和類型可引起不同嚴(yán)重程度的骨折,由于多涉及后踝骨折,導(dǎo)致脛距關(guān)節(jié)面完整性被破壞,需行手術(shù)復(fù)位治療。復(fù)雜性AF通常行手術(shù)治療,而后踝解剖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,傳統(tǒng)手術(shù)方案在促進(jìn)踝關(guān)節(jié)恢復(fù)效果的價值有限,體現(xiàn)為現(xiàn)有的影像學(xué)手段難以進(jìn)行多角度、多方向動態(tài)觀察踝部骨折的三維立體結(jié)構(gòu),難以預(yù)估手術(shù)當(dāng)中存在的不確定情況;且后踝位置深,術(shù)中需反復(fù)利用C臂查看骨折復(fù)位情況,不僅延長手術(shù)時間,還可能增加患者的輻射損傷[6]。3D打印技術(shù)在外科中應(yīng)用越來越多,利用數(shù)字化技術(shù)結(jié)合3D打印實體模型,便于制定手術(shù)方案和模擬手術(shù)過程,以期能提高復(fù)雜性AF手術(shù)安全性。

本文結(jié)果顯示,兩組的治療優(yōu)良率對比無顯著差異,提示3D打印輔助手術(shù)治療與傳統(tǒng)手術(shù)治療復(fù)雜性AF的效果相當(dāng)。經(jīng)分析,3D打印治療在術(shù)前根據(jù)踝部的CT薄層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建,并打印出與踝骨折比例相同的實體模型,可便于術(shù)前了解骨折的復(fù)雜情況,以此制定準(zhǔn)確的方案,減少術(shù)中的肌肉組織牽拉與損傷;并模擬手術(shù)過程,通過計劃鋼板、螺釘與骨折部位的固定關(guān)系,以選擇最合適的復(fù)位固定路線和方案,有利于患者的骨折塊愈合、關(guān)節(jié)力線恢復(fù),促進(jìn)踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。這一結(jié)果與陶奇昌等[7]學(xué)者的研究一致,其在48例復(fù)雜性AF病例中報道研究組的踝關(guān)節(jié)恢復(fù)優(yōu)良率可達(dá)91.67%,高于C組的83.33%,但無統(tǒng)計學(xué)差異。理想的狀態(tài)是可能3D打印輔助治療復(fù)雜性AF的效果更好,而本文及既往研究均顯示兩種治療方案的效果無明顯差異,可能是由于樣本例數(shù)偏少造成的。

本文結(jié)果顯示,3D打印輔助手術(shù)治療復(fù)雜性AF的出血量和手術(shù)過程耗費更少,利于患者術(shù)后康復(fù)出院。是因為3D打印技術(shù)可在術(shù)前幫助醫(yī)生直觀、清晰地了解踝部骨折解剖情況,醫(yī)生根據(jù)實體模式觀察的骨折情況選擇合適的內(nèi)固定材料,提升醫(yī)生對骨折部位手術(shù)結(jié)構(gòu)的理解和熟悉,以此制定最佳手術(shù)方案,如最佳切口的選擇、復(fù)位的步驟、避開重要的血管和神經(jīng),為患者提供個體化、精細(xì)化的手術(shù)治療,可減少術(shù)中骨折周圍軟組織的剝離范圍,減少醫(yī)源性操作導(dǎo)致的組織血管損傷,繼而減少出血;并模擬手術(shù)復(fù)位過程,提前明確內(nèi)固定需要的材料、長短和方式,減少手術(shù)耗費時間,也可從節(jié)約術(shù)中時間方面減少術(shù)中出血。另外,在術(shù)后早期進(jìn)行股四頭肌收縮訓(xùn)練、踝關(guān)節(jié)主被動屈伸訓(xùn)練,加快患者康復(fù)進(jìn)程。與李仁嵩等[8]報道結(jié)果相類似。

創(chuàng)傷性疼痛會降低患者行術(shù)后早期康復(fù)的意愿。既往報道顯示[9]：3D技術(shù)輔助手術(shù)治療患者的Kofoed評分和Olerud-Molander評分結(jié)果、骨折愈合情況優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)治療,本文結(jié)果顯示,3D打印輔助手術(shù)治療復(fù)雜性AF患者術(shù)后骨折恢復(fù)越快,且踝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)效果更佳,進(jìn)一步證實了3D打印技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜性AF治療的有效性。筆者分析,依據(jù)3D打印模型真實反映骨折部位的解剖結(jié)構(gòu),規(guī)劃手術(shù)方案,再進(jìn)行手術(shù)過程預(yù)演,并按照1∶1的比例在模型上做出標(biāo)記,可提高醫(yī)生術(shù)中對手術(shù)過程的熟練度,減少手術(shù)所致的創(chuàng)傷[10]。3D打印治療具有定位精準(zhǔn)、組織損傷小、解剖復(fù)位率高的優(yōu)勢,配合術(shù)后早期進(jìn)行踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練,能促進(jìn)傷口的血液循環(huán)和下肢靜脈回流,從而加快骨折的愈合時間,縮短內(nèi)固定時間,并促進(jìn)踝關(guān)節(jié)功能的康復(fù)。

綜上所述,3D打印輔助手術(shù)治療與傳統(tǒng)手術(shù)治療復(fù)雜性AF的效果相當(dāng),而前者方案在改善患者的各圍術(shù)期指標(biāo)的優(yōu)勢更佳,更有利于術(shù)后患者骨折愈合和關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。