3D 打印技術(shù)在AO 分型B、C 分型Pilon 骨折治療中的應(yīng)用觀察

余 磊 陸 一 沈決心(通信作者) 蔡曉冰 陶 坤

( 1 同濟(jì)大學(xué)附屬上海市第十人民醫(yī)院崇明分院骨科, 上海 202157 ; 2 同濟(jì)大學(xué)附屬上海市第十人民醫(yī)院骨科)

Pilon 骨折是一種累及脛距關(guān)節(jié)面的脛骨遠(yuǎn)端骨折,主要發(fā)生在脛骨遠(yuǎn)端1/3 位置以及脛距關(guān)節(jié)面,該骨折是一種高能量損傷,在骨折發(fā)生之后遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面嚴(yán)重粉碎,骨缺損及脛骨遠(yuǎn)端松質(zhì)骨塌陷,常合并有腓骨下端骨折和嚴(yán)重軟組織挫傷。 國際內(nèi)固定研究學(xué)會(huì)(AO)為了更好的對(duì)疾病進(jìn)行治療,制定了相應(yīng)的分型,其中AO 分型中B 型及C 型骨折發(fā)生率較高,B 型骨折涉及關(guān)節(jié)面[1],C 型系完全的關(guān)節(jié)面骨折。 對(duì)于AO 分型B、C 分型Pilon 骨折需要及時(shí)進(jìn)行手術(shù)治療,對(duì)骨折復(fù)位,骨折累及較多的負(fù)重關(guān)節(jié)面、脛骨干骺端,手術(shù)難度較大,也可能出現(xiàn)較多的并發(fā)癥,因此科學(xué)的檢查對(duì)于手術(shù)方案的制定具有積極作用。 常規(guī)螺旋CT 雖然可以對(duì)骨折具體情況進(jìn)行觀察,但是對(duì)于一些骨折線不明顯的骨折無法準(zhǔn)確顯示,對(duì)手術(shù)的實(shí)施不利,導(dǎo)致骨折端復(fù)位困難、手術(shù)消耗時(shí)間長(zhǎng)、術(shù)后皮膚壞死、切口感染、骨髓炎和創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等多種并發(fā)癥,如果情況嚴(yán)重可能發(fā)生關(guān)節(jié)功能障礙,對(duì)患者術(shù)后的恢復(fù)造成非常大的影響。 而3D 打印技術(shù)的實(shí)施,通過逐層堆疊打印的方法,使用CT 數(shù)據(jù)進(jìn)行骨折建模,對(duì)骨折區(qū)域進(jìn)行立體展示,更加直觀的呈現(xiàn)出Pilon 骨折的具體情況,結(jié)合3D 打印模型選擇入路位置、內(nèi)固定方法,并模擬骨折復(fù)位、鋼板植入等關(guān)鍵步驟,制定個(gè)性化方案,提升手術(shù)質(zhì)量[2-4]。 本文對(duì)3D 打印技術(shù)在AO 分型B、C 分型Pilon 骨折治療中的應(yīng)用進(jìn)行研究。 報(bào)告如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料

選取我院骨科2020 年8 月—2021 年7 月進(jìn)行治療的50 例AO 分型B、C 分型Pilon 骨折患者,以隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為對(duì)照組(n=25)、觀察組(n=25)。 對(duì)照組男性13 例,女性12 例;年齡20 ～56 歲,平均年齡為(38. 12 ±1. 23)歲;AO 分型B 型14 例、AO 分型C 型11 例。 觀察組男性12 例,女性13 例;年齡20 ～57 歲,平均年齡為(38. 67 ±1. 14)歲;AO 分型B 型13 例、AO 分型C 型12 例。 分析2 組患者病例數(shù)、年齡,無顯著性差異(P＞0. 05)。 研究方案提交至院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)獲得審批。 (1)納入標(biāo)準(zhǔn):均實(shí)施CT 檢查、手術(shù)病理檢查確定為AO 分型B、C 分型Pilon骨折;入院時(shí)存在疼痛、腫脹以及踝關(guān)節(jié)功能障礙;均符合手術(shù)要求;患者簽署實(shí)驗(yàn)同意書。 (2)排除標(biāo)準(zhǔn):麻醉藥物過敏;凝血功能障礙;急性感染性疾病;無法耐受手術(shù);妊娠期、哺乳期;存在精神疾病,無法有效溝通。

1.2 方法

對(duì)照組使用常規(guī)螺旋CT 進(jìn)行檢查,基本參數(shù):層厚2.5 mm、螺距0.875 mm、FOV35 cm、重建間距1 mm,掃描以踝關(guān)節(jié)作為掃描的中心,從脛腓骨下段開始,延伸至足底,采集圖像數(shù)據(jù)。 觀察組在對(duì)照組基礎(chǔ)上加入3D 打印技術(shù)。 (1)三維數(shù)字模型的構(gòu)建:在常規(guī)螺旋CT 檢查結(jié)束之后進(jìn)行醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通訊,將數(shù)據(jù)傳輸至院外的3D 打印公司,將傳輸至軟件處理系統(tǒng)中,按照1∶1 的比例打印Pilon 骨折模型,將建模后的圖像使用激光燒結(jié)尼龍粉末材料進(jìn)行打印,獲取完整的3D 圖像資料,一般打印時(shí)間在24—36 小時(shí)之間。 (2)模擬手術(shù):在獲取骨折影像之后結(jié)合影像學(xué)的資料以及獲得的3D 骨折模型對(duì)骨折具體的移位情況、關(guān)節(jié)面塌陷等進(jìn)行判斷,結(jié)合患者的實(shí)際骨折情況確定手術(shù)的入路方法、骨折復(fù)位方法、鋼板預(yù)彎程度,并將確定的手術(shù)計(jì)劃在3D 模型上進(jìn)行模擬,及時(shí)發(fā)現(xiàn)手術(shù)中的問題,對(duì)手術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)于AO 分型C 分型Pilon 骨折可結(jié)合具體情況設(shè)計(jì)復(fù)位器。 (3)手術(shù)實(shí)施:在手術(shù)方案確定之后對(duì)患者進(jìn)行全身麻醉、持續(xù)性硬膜外麻醉,患者均使用仰臥位,在大腿根部放置止血帶,按照手術(shù)入路方式作弧形切口,對(duì)主骨塊進(jìn)行復(fù)位,之后對(duì)脛骨前唇、后唇的塌陷、壓縮關(guān)節(jié)面進(jìn)行復(fù)位,對(duì)于粉碎性骨折考慮進(jìn)行植骨,完成之后使用T 型板、螺釘固定。 2 組患者在術(shù)后均進(jìn)行預(yù)防性抗生素治療,時(shí)間24—48 小時(shí),并進(jìn)行早期無痛屈伸訓(xùn)練,使用藥物預(yù)防下肢深靜脈血栓,同時(shí)術(shù)后定期復(fù)查,了解骨折端的愈合情況。

1.3 觀察指標(biāo)。

觀察指標(biāo)如下:(1)對(duì)比2 組手術(shù)指標(biāo)。 包括切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量。 (2)對(duì)比2 組術(shù)后恢復(fù)指標(biāo)。 包括術(shù)中透視次數(shù)、骨折愈合時(shí)間、住院時(shí)間和隨訪時(shí)間。 (3)對(duì)比2 組術(shù)前術(shù)后臨床指標(biāo)。以血紅蛋白(HGB)、紅細(xì)胞壓積(HCT)作為評(píng)估指標(biāo)。 (4)對(duì)比2 組術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量。 使用美國足踝外協(xié)會(huì)制定(AOFAS)的踝關(guān)節(jié)評(píng)分指標(biāo)對(duì)踝關(guān)節(jié)恢復(fù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,同時(shí)測(cè)試踝關(guān)節(jié)Mazur 功能評(píng)分以及疼痛視覺模糊評(píng)分。 注:AOFAS 評(píng)分分值在0 ～100 分之間,分值越高踝-足功能恢復(fù)越理想;踝關(guān)節(jié)Mazur 功能評(píng)分分值最高100 分,分值越高踝關(guān)節(jié)功能越理想。 疼痛視覺模糊(VAS)評(píng)分分值最高10 分,分值越高疼痛越嚴(yán)重。 (5)對(duì)比2 組炎性指標(biāo)。 通過腫瘤壞死因子-ɑ(TNF -ɑ)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)以及C 反應(yīng)蛋白(CRP)進(jìn)行檢測(cè)。 采集血液樣本,獲取白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)、C 反應(yīng)蛋白(CRP)以及血清降素鈣元(PCT)各指標(biāo)。 (6)對(duì)比2 組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率。 并發(fā)癥包括感染、愈合畸形、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎。 (7)對(duì)比2 組生活質(zhì)量。 使用GQOL-74[7]生活質(zhì)量量表對(duì)生理功能、情感功能、物質(zhì)生活和社會(huì)功能進(jìn)行評(píng)估,分值越高生活質(zhì)量越理想。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本次臨床效果研究的數(shù)據(jù)使用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理分析,計(jì)量資料使用(±s)表示,進(jìn)行t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料使用(n,%)表示,進(jìn)行χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2 組手術(shù)質(zhì)量對(duì)比

觀察組切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量均低于對(duì)照組,P＜0.05。 見表1。

表1 2 組手術(shù)質(zhì)量對(duì)比(±s)

表1 2 組手術(shù)質(zhì)量對(duì)比(±s)

組別切口長(zhǎng)度(cm)手術(shù)時(shí)間(min)術(shù)中出血量(mL)對(duì)照組(n=25) 13.45 ±1.13 90.34 ±15.76 181.33 ±35.76觀察組(n=25) 11.35 ±0.88 77.23 ±12.14 112.33 ±30.23 t 3.2063.2957.368 P 0.0040.0020.000

2.2 2 組術(shù)后恢復(fù)指標(biāo)對(duì)比

觀察組術(shù)中透視次數(shù)、骨折愈合時(shí)間以及住院時(shí)間均低于對(duì)照組,P＜0.05,觀察組隨訪時(shí)間與對(duì)照組對(duì)比無差異,P＞0.05。 見表2。

表2 2 組術(shù)后恢復(fù)指標(biāo)對(duì)比(±s,n=25)

表2 2 組術(shù)后恢復(fù)指標(biāo)對(duì)比(±s,n=25)

組別術(shù)中透視次數(shù)(次)骨折愈合時(shí)間(w)住院時(shí)間(d)隨訪時(shí)間(m)對(duì)照組 18.21±3.22 13.23±1.23 16.56±3.12 16.56±3.12觀察組 13.11±2.33 12.33±0.78 13.12±2.45 16.56±3.12 t4.6783.2454.3360.890 P0.0000.0040.0000.789

2.3 2 組術(shù)前術(shù)后臨床指標(biāo)對(duì)比

手術(shù)前觀察組HGB、HCT 與對(duì)照組對(duì)比無差異,P＞0.05;手術(shù)后觀察組HGB、HCT 均低于對(duì)照組,P＜0.05。 見表3。

表3 2 組術(shù)前術(shù)后臨床指標(biāo)對(duì)比(±s,n=25)

表3 2 組術(shù)前術(shù)后臨床指標(biāo)對(duì)比(±s,n=25)

組別HGB(g/L)HCT(%)手術(shù)前手術(shù)后手術(shù)前手術(shù)后對(duì)照組 134.12±2.35 163.14±5.86 40.12±2.13 55.21±3.45觀察組 133.98±2.27 143.87±4.21 40.21±1.87 42.33±2.11 χ20.21413.3530.15915.925 P0.8310.0000.8750.000

2.4 2 組術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量對(duì)比

觀察組AOFAS 評(píng)分、Mazur 評(píng)分高于對(duì)照組,VAS 評(píng)分低于對(duì)照組,P＜0.05。 見表4。

表4 2 組術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量對(duì)比(±s,分)

表4 2 組術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量對(duì)比(±s,分)

組別AOFAS 評(píng)分Mazur 評(píng)分VAS 評(píng)分對(duì)照組(n=25) 78.23 ±4.56 76.11 ±5.67 4.33 ±1.22觀察組(n=25) 86.12 ±3.77 83.12 ±5.87 2.13 ±1.12 t 7.7204.2956.641 P 0.0000.0000.000

2.5 2 組炎性指標(biāo)對(duì)比

治療前2 組炎性指標(biāo)對(duì)比無差異,P＞0.05;治療后觀察組TNF - ɑ、IL -6、CRP 均顯著低于對(duì)照組,P＜0.05。 見表5。

表5 2 組炎性指標(biāo)對(duì)比(±s)

表5 2 組炎性指標(biāo)對(duì)比(±s)

組別TNF-ɑ(ng/L)IL-6(mg/L)CRP(mg/L)治療前治療后治療前治療后治療前治療后對(duì)照組(n=25)33.45 ±4.2130.21 ±3.7724.21 ±4.3521.23 ±3.7813.21 ±3.8712.67 ±2.65觀察組(n=25)33.29 ±4.2825.23 ±2.8924.15 ±4.3318.05 ±2.7613.27 ±3.8210.12 ±1.14 t 0.2389.3770.0876.0770.0997.906 P 0.8120.0000.9300.0000.9220.000

2.6 2 組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率對(duì)比

觀察組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低于對(duì)照組,P＜0.05。 見表6。

表6 2 組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率對(duì)比(n,%)

2.7 2 組生活質(zhì)量對(duì)比

治療前2 組GQOL - 74 評(píng)分對(duì)比無差異,P＞0. 05;治療后觀察組生理功能、情感功能、物質(zhì)生活和社會(huì)功能評(píng)分均高于對(duì)照組,P＜0. 05。見表7。

表7 2 組生活質(zhì)量對(duì)比(±s,分,n=25)

表7 2 組生活質(zhì)量對(duì)比(±s,分,n=25)

組別生理功能情感功能物質(zhì)生活社會(huì)功能治療前治療后治療前治療后治療前治療后治療前治療后對(duì)照組 66.21 ±3.34 72.11 ±3.65 70.31 ±4.32 74.33 ±2.34 66.56 ±3.12 74.34 ±5.12 60.12 ±3.77 69.76 ±9.87觀察組 66.33 ±3.28 86.33 ±4.11 70.33 ±4.29 85.33 ±2.76 66.67 ±2.76 83.11 ±6.77 60.8 ±3.74 79.90 ±11.34 t0.7846.9760.8934.7780.7845.1130.7894.667 P0.9960.0000.7830.0000.6690.0000.8800.000

3 討論

Pilon 骨折是一種常見的骨折類型,骨折會(huì)累及脛距關(guān)節(jié)面的脛骨遠(yuǎn)端,常常合并腓骨骨折和嚴(yán)重的軟組織損傷,造成以軸向應(yīng)力撞擊為主的脛骨遠(yuǎn)端骨折,多為高處墜落和車禍等高能損傷所致。 對(duì)于Pilon 骨折常使用AO 分型,更易于理解和接受,其中AO 分型中B、C 分型發(fā)生率較高,其中B 型為部分的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折,而C 型為累及關(guān)節(jié)面的完全干骺端骨折。 對(duì)于AO 分型B、C 分型Pilon 骨折需進(jìn)行及時(shí)的手術(shù)治療,在進(jìn)行Pilon 骨折治療的過程中,發(fā)現(xiàn)后踝骨塊形態(tài)多樣,并且伴隨著關(guān)節(jié)面壓縮骨塊和距骨后向半脫位,骨折移位非常明顯,需切開復(fù)位,而臨床應(yīng)用范圍較廣的外側(cè)入路、后內(nèi)側(cè)入路需要術(shù)中解剖復(fù)位脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié),操作難度較大。 而韌帶間接復(fù)位方法則需要下降外踝骨折進(jìn)行固定,后利用軟組織合頁的完整性對(duì)后踝骨折進(jìn)行復(fù)位,操作簡(jiǎn)單,可減少軟組織損傷,但是會(huì)因?yàn)轷坠枪菈K之間的相互干擾,發(fā)生復(fù)位不到位的問題,而且術(shù)中需要多次透視,透視次數(shù)較多,導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間的延長(zhǎng),因此需要術(shù)前規(guī)范化的檢查,術(shù)中采用更加準(zhǔn)確的透視方法,對(duì)骨折的詳細(xì)了解有利于手術(shù)質(zhì)量的提升[5-7]。 3D 打印技術(shù)可立體直觀地呈現(xiàn)復(fù)雜Pilon骨折,醫(yī)師通過3D 打印模型可進(jìn)行手術(shù)入路、內(nèi)固定方式的選擇,模擬骨折復(fù)位、鋼板植入等關(guān)鍵步驟,能夠?yàn)橹贫ê侠淼氖中g(shù)策略提供參考,術(shù)前通過3D 打印Pilon 骨折模型,還可縮短手術(shù)時(shí)間,提高骨折復(fù)位及固定的質(zhì)量,因此將該方法在臨床進(jìn)行推廣。

本研究結(jié)果可見,觀察組切口長(zhǎng)度、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量均低于對(duì)照組,P＜0.05;觀察組術(shù)中透視次數(shù)、骨折愈合時(shí)間以及住院時(shí)間均低于對(duì)照組,P＜0.05;觀察組隨訪時(shí)間與對(duì)照組對(duì)比無差異,P＞0.05;手術(shù)前觀察組HGB、HCT 與對(duì)照組對(duì)比無差異,P＞0.05,手術(shù)后觀察組HGB、HCT 均低于對(duì)照組,P＜0.05;觀察組AOFAS 評(píng)分、Mazur 評(píng)分高于對(duì)照組,VAS 評(píng)分低于對(duì)照組,P＜0.05;治療前2 組炎性指標(biāo)對(duì)比無差異,P＞0.05,治療后觀察組TNF-ɑ、IL -6、CRP 均顯著低于對(duì)照組,P＜0.05;觀察組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低于對(duì)照組,P＜0.05;治療前2 組GQOL-74 評(píng)分對(duì)比無差異,P＞0.05,治療后觀察組生理功能、情感功能、物質(zhì)生活和社會(huì)功能評(píng)分均高于對(duì)照組,P＜0.05。 分析原因:3D 打印技術(shù)在獲得骨折具體圖像之后進(jìn)行3D 實(shí)物模型的建立,模擬手術(shù)過程,建立手術(shù)導(dǎo)向模板,結(jié)合患者具體的骨折情況制定個(gè)性化的手術(shù)方案,因此手術(shù)的質(zhì)量更高;3D 打印技術(shù)在實(shí)施的過程中術(shù)前充分考慮軟組織對(duì)手術(shù)的影響,對(duì)脛骨遠(yuǎn)端肌腱、筋膜以及肌肉等軟組織的覆蓋進(jìn)行分析,防止鋼板設(shè)計(jì)方面的偏差,更好的保留踝-足關(guān)節(jié)的功能[8-10],促進(jìn)功能的恢復(fù),同時(shí)模擬手術(shù)的實(shí)施,在手術(shù)開展之前盡可能將手術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化,減少對(duì)機(jī)體的不必要損傷,對(duì)于并發(fā)癥的控制起到積極作用;3D 打印技術(shù)在實(shí)際使用中具有較高的優(yōu)勢(shì),但是無法對(duì)神經(jīng)、血管等組織進(jìn)行展示,因此設(shè)計(jì)方案無法與實(shí)際方案完全匹配,需要結(jié)合常規(guī)CT 掃描和實(shí)際情況設(shè)計(jì)及時(shí)調(diào)整手術(shù)方案,以提升手術(shù)的綜合實(shí)施效果[11-13];3D 打印技術(shù)除可在術(shù)前給予更加準(zhǔn)確的診斷,還解決了X線和CT 檢查無法兼顧的復(fù)雜骨折整體和細(xì)節(jié)的問題,在充分詳細(xì)的展示患者的受傷機(jī)制、骨折形態(tài)外,還可在手術(shù)操作的過程中對(duì)踝骨塊的位置、大小進(jìn)行全方位、多角度的展示,發(fā)現(xiàn)各個(gè)骨結(jié)構(gòu)之間的重疊情況,明確骨折位置骨塊的大小和位置,進(jìn)而選擇合適的入路位置和手術(shù)順序,并對(duì)已經(jīng)復(fù)位的骨塊進(jìn)行標(biāo)記,這樣可以將手術(shù)的整體精準(zhǔn)度進(jìn)行提升,同時(shí)減少了術(shù)中的透視次數(shù),縮短手術(shù)時(shí)間,降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率,同時(shí)可以降低術(shù)后的炎性反應(yīng),炎性指標(biāo)較低;Pilon 骨折需結(jié)合不同的骨折類型制定適宜的手術(shù)方案,3D 打印技術(shù)在術(shù)前對(duì)接骨板固定具體情況進(jìn)行模擬,確定是否適合進(jìn)行該操作,如果在手術(shù)操作之前發(fā)現(xiàn)踝骨骨塊較大,則可直接使接骨板進(jìn)行固定,如果確定骨塊較小,則可使用空螺釘進(jìn)行固定。 而在手術(shù)中通過透視,如果模擬發(fā)現(xiàn)接骨板和骨面不服帖,則可對(duì)接骨板進(jìn)行提前的預(yù)彎操作,這樣做好充分的術(shù)前準(zhǔn)備工作,使手術(shù)治療的精準(zhǔn)度增加,同時(shí)還可在術(shù)前通過模擬預(yù)測(cè)內(nèi)固定植入物的放置位置、螺釘方向、長(zhǎng)度,使復(fù)位

綜上分析,AO 分型B、C 分型Pilon 骨折使用3D打印技術(shù)可以為患者制定個(gè)性化的手術(shù)方案,提升手術(shù)實(shí)施質(zhì)量,提升術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量,控制并發(fā)癥的發(fā)生率,對(duì)于骨折的恢復(fù)具有積極作用。