3D打印技術(shù)輔助治療Pilon骨折的臨床應用研究

【摘要】目的 分析3D打印技術(shù)應用于Pilon骨折輔助治療的臨床療效，為臨床治療該疾病提供參考。方法 回顧性分析2020年6月至2022年12月中山市古鎮(zhèn)人民醫(yī)院收治的40例Pilon骨折患者的臨床資料，根據(jù)治療方案差異分為常規(guī)組（20例，常規(guī)切開復位鋼板內(nèi)固定術(shù)）和3D組（20例，3D打印技術(shù)+常規(guī)切開復位鋼板內(nèi)固定術(shù)）。兩組患者術(shù)后均隨訪12個月。對比兩組患者的手術(shù)相關(guān)指標，術(shù)前與術(shù)后3 d的血清白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、C-反應蛋白（CRP）水平，術(shù)后3、6、12個月的踝關(guān)節(jié)功能，以及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。結(jié)果 與常規(guī)組比，3D組患者手術(shù)時間、住院時間均縮短，C臂機使用次數(shù)減少；與術(shù)前比，術(shù)后3 d兩組患者血清IL-6、TNF-α、CRP均升高，3D組均低于常規(guī)組；術(shù)后3、6、12個月兩組患者Olerud-Molander評分均逐漸升高，且3D組均高于常規(guī)組（均Plt;0.05），但兩組患者術(shù)中出血量和術(shù)后并發(fā)癥總發(fā)生率組間比較，差異均無統(tǒng)計學意義（均Pgt;0.05）。

結(jié)論 在Pilon骨折患者中應用3D打印技術(shù)輔助治療可以有效縮短手術(shù)時間和住院時間，提高臨床治療效果，有助于減輕患者術(shù)后炎癥反應，促進踝關(guān)節(jié)功能的恢復。

【關(guān)鍵詞】Pilon骨折 ; 3D打印 ; 踝關(guān)節(jié)功能 ; 炎癥因子

【中圖分類號】R683.42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2096-3718.2024.11.0058.03

DOI：10.3969/j.issn.2096-3718.2024.11.019

Pilon骨折是指脛骨遠端1/3處骨折累及到脛距關(guān)節(jié)面的骨折類型，患者通常表現(xiàn)為遠端松質(zhì)骨壓縮、骨缺損、塌陷、脛骨遠端關(guān)節(jié)面粉碎性骨折等，且常伴隨腓骨下段骨折。該骨折是臨床常見的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，多由絆倒、扭傷、車禍等引發(fā)，關(guān)節(jié)面的粉碎程度直接決定了復位固定手術(shù)的操作難度。Pilon骨折解剖結(jié)構(gòu)復雜，其治療的關(guān)鍵在于使關(guān)節(jié)內(nèi)骨折復位，修復關(guān)節(jié)面平整，盡可能恢復踝關(guān)節(jié)功能。以往臨床對于該病主要采取常規(guī)切開復位內(nèi)固定手術(shù)治療，其能夠提供穩(wěn)定的固定，促進骨折愈合，并且可以在早期進行功能鍛煉，雖能起到一定的效果，但創(chuàng)傷較大，操作時間較長，術(shù)中需多次復位，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風險較大，需進一步優(yōu)化手術(shù)治療方案，改善患者預后[1]。隨著我國醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸在醫(yī)學領(lǐng)域被引入和推廣，尤其在臨床治療骨與關(guān)節(jié)損傷和骨科手術(shù)中展現(xiàn)出廣闊的應用前景。3D打印技術(shù)又被譽為“第三次工業(yè)技術(shù)革命”，具有直觀、精確、個性化等特點，可通過3D實體模型提前模擬手術(shù)復位過程，設計手術(shù)方案，有助于醫(yī)生熟悉復雜的解剖結(jié)構(gòu)，對常規(guī)切開復位內(nèi)固定手術(shù)具有良好的輔助作用，有助于提高手術(shù)操作的安全性，促進手術(shù)的順利進行，提高手術(shù)效率[2]。鑒于此，本文旨在分析在Pilon骨折中應用3D打印技術(shù)輔助治療的臨床療效及對患者手術(shù)相關(guān)指標、炎癥因子水平、踝關(guān)節(jié)功能及術(shù)后并發(fā)癥的影響，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2020年6月至2022年12月中山市古鎮(zhèn)人民醫(yī)院收治的40例Pilon骨折患者的臨床資料，根據(jù)治療方案差異分為常規(guī)組與3D組。常規(guī)組20例患者，男性12例，女性8例；年齡34～58歲，平均（42.16±2.87）歲；受傷至手術(shù)時間4～12 d，平均（8.65±2.12） d；骨折Ruedi-Allgower分型[3]：Ⅱ型14例，Ⅲ型6例。3D組20例患者，男性11例，女性9例；年齡32～58歲，平均（42.40±2.93）歲；受傷至手術(shù)時間4～12 d，平均（8.21±2.33）d；骨折Ruedi-Allgower分型：Ⅱ型13例，Ⅲ型7例。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），具有可比性。納入標準：⑴符合《Pilon骨折的診斷和治療》 [4]中的相關(guān)診斷標準，并經(jīng)影像學檢查確診；⑵骨折前下肢功能正常；⑶閉合性骨折。排除標準：⑴合并血管損傷或神經(jīng)損傷；⑵開放性骨折；⑶伴有嚴重心、肝、腎功能障礙。本研究符合《赫爾辛基宣言》中的相關(guān)要求。

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 術(shù)前準備 所有患者均接受骨牽引制動或石膏固定，抬高患肢并進行消腫止痛等對癥治療，進行X線片、CT掃描等相關(guān)檢查明確患肢骨折情況，針對年齡≥55歲的患者，行心臟彩超及雙下肢血管彩超。

1.2.2 手術(shù)方式 所有患者均依據(jù)影像學檢查結(jié)果制定內(nèi)固定放置方案及手術(shù)入路，以脛骨遠端前內(nèi)側(cè)和前外側(cè)切口最多見。常規(guī)組患者行常規(guī)切開復位鋼板內(nèi)固定術(shù)，通過影像學檢查明確骨折移位情況，以脛骨骨折線作為中心點，選擇后外側(cè)入路進行弧形切口，以便充分暴露脛骨骨折端部，及時處理骨折端積血，根據(jù)患者骨折端狀況選擇尺寸適宜的解剖鋼板與螺釘，牽引復位并進行內(nèi)固定。3D組患者行3D打印技術(shù)聯(lián)合切開復位鋼板內(nèi)固定術(shù)，術(shù)前結(jié)合影像學檢查資料和骨折實物模型評估骨折端移位狀況并進行模擬復位，并打印出模擬復位后的3D實物模型。結(jié)合3D實物模型對鋼板進行預彎塑形，確定鋼板型號、復位方法、內(nèi)固定物置入的位置及方式，進行術(shù)前設計。充分暴露骨折端，結(jié)合術(shù)前設計的復位順序?qū)钦鄱艘来螐臀?，并進行植骨，將術(shù)前已提前塑形的解剖鋼板置入，而后再置入其他內(nèi)固定物。兩組患者若均合并腓骨骨折，需保持脛骨前側(cè)切口與腓骨外側(cè)切口之間距離gt;7 cm，及時檢測患者的血運情況，并采用腓骨遠端重建解剖鋼板對腓骨進行復位和內(nèi)固定，恢復下肢長度。

1.2.3 術(shù)后干預 術(shù)后常規(guī)留置引流管，抬高患肢，并予以鎮(zhèn)痛消腫、抗感染、促進血液循環(huán)等常規(guī)治療。術(shù)后2～3 d進行踝關(guān)節(jié)屈伸功能鍛煉，1～2個月后依據(jù)患肢恢復情況，鼓勵患者適當負重運動，鍛煉患肢功能，6個月后依據(jù)骨折愈合狀況循序漸進開展完全負重鍛煉。所有患者術(shù)后均隨訪12個月。

1.3 觀察指標 ⑴手術(shù)相關(guān)指標。觀察并記錄兩組患者術(shù)中出血量、手術(shù)時間、術(shù)中C臂機使用次數(shù)及住院時間。⑵炎癥因子。分別于術(shù)前和術(shù)后3 d抽取患者空腹靜脈血3 mL，以3 000 r/min離心10 min后，提取上層血清，使用酶聯(lián)免疫吸附法檢測血清白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、C-反應蛋白（CRP）水平。⑶踝關(guān)節(jié)功能。采用Olerud-Molander主觀評分標準[5]分別評估兩組患者術(shù)后3、6、12個月的踝關(guān)節(jié)功能，Olerud-Molander評分總分100分，分值與踝關(guān)節(jié)功能成正比。⑷術(shù)后并發(fā)癥。記錄兩組患者術(shù)后出現(xiàn)傷口感染、皮膚軟組織損傷、足背麻木等并發(fā)癥發(fā)生情況?？偘l(fā)生率等于各項并發(fā)癥發(fā)生率之和。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 25.0統(tǒng)計學軟件處理數(shù)據(jù)，計量資料經(jīng)S-W檢驗符合正態(tài)分布，以（ x ±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)不同時間點的比較采用配對t檢驗；計數(shù)資料以[例（%）]表示，采用χ2檢驗。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者手術(shù)相關(guān)指標比較 與常規(guī)組比，3D組患者手術(shù)時間、住院時間均縮短，C臂機使用次數(shù)減少，差異均有統(tǒng)計學意義（均Plt;0.05）；3D組患者術(shù)中出血量較常規(guī)組更少，但差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），見表1。

2.2 兩組患者炎癥指標比較 與術(shù)前比，術(shù)后3 d 兩組患者血清IL-6、TNF-α、CRP均升高，3D組均低于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學意義（均Plt;0.05），見表2。

2.3 兩組患者踝關(guān)節(jié)功能比較 與術(shù)前比，術(shù)后3、6、12個月兩組患者Olerud-Molander評分均逐漸升高，且3D組均高于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學意義（均Plt;0.05），見表3。

2.4 兩組患者并發(fā)癥發(fā)生情況比較 3D組患者術(shù)后并發(fā)癥總發(fā)生率低于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），見表4。

3 討論

Pilon骨折是一種復雜的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，通常是由高處墜落、車禍等高能量暴力事件引起的，高能量的軸向作用力會導致干骺端骨質(zhì)受損和關(guān)節(jié)面塌陷粉碎，且常合并腓骨骨折和組織損傷，預后不佳?；颊吖钦酆?，正常的解剖結(jié)構(gòu)常會遭受嚴重破壞，出現(xiàn)明顯的關(guān)節(jié)面壓縮、塌陷和移位，導致踝關(guān)節(jié)功能不全，可能引發(fā)軟組織感染、壞死等并發(fā)癥[6]。盡可能減小創(chuàng)傷、提高臨床治療效果、降低手術(shù)風險、改善患者預后是目前臨床治療Pilon骨折的主要原則。

常規(guī)切開復位內(nèi)固定手術(shù)是臨床治療Pilon骨折的常用方法，但該術(shù)式創(chuàng)傷較大、術(shù)中出血較多且手術(shù)時間較長，患者預后較差。與傳統(tǒng)影像學資料相比，3D打印技術(shù)可通過計算機重建Pilon骨折的三維模型，輔助醫(yī)生術(shù)前快速、準確地判斷手術(shù)入路，提前評估手術(shù)風險，制訂手術(shù)方案，有利于提高手術(shù)效率和安全性[7]。本次研究結(jié)果顯示，3D組患者C臂機使用次數(shù)少于常規(guī)組，手術(shù)時間、住院時間均短于常規(guī)組，這提示3D打印技術(shù)輔助治療Pilon骨折能有效提高手術(shù)效率，改善手術(shù)相關(guān)指標。使用3D打印的骨折實物模型，有助于醫(yī)生更直觀地進行診斷、鑒定骨折種類，設計手術(shù)方案，制定個性化的內(nèi)固定裝置與手術(shù)導航模板，確保骨折塊得到良好的解剖復位[8]。在3D打印模型上模擬骨折的復位和固定，能夠預測手術(shù)中可能遇到的突發(fā)情況并提前設計手術(shù)應急方案，提前選用適當規(guī)格的鋼板和螺釘，有利于提高手術(shù)效率，從而縮短了手術(shù)時間、減少了C臂機透視次數(shù)。

IL-6、TNF-α、CRP均是炎癥標志物，而手術(shù)是一種侵入性操作，往往伴有炎癥細胞浸潤升高。本研究中，3D組患者術(shù)后3 d 血清IL-6、TNF-α、CRP水平均低于常規(guī)組，術(shù)后3、6、12個月Olerud-Molander評分均高于常規(guī)組，這提示3D打印技術(shù)輔助治療Pilon骨折能顯著減輕手術(shù)對患者造成的損傷，降低機體炎癥因子水平，有利于患者踝關(guān)節(jié)功能的恢復。分析其原因，在數(shù)字影像學技術(shù)的支持下，3D打印技術(shù)可制作各種生物學模型和導航模板及特種用途的手術(shù)器具和器械，有利于幫助醫(yī)生更好地理解人體結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的手術(shù)需求來定制個性化的醫(yī)療設備，為手術(shù)提供便利[9]。此外，3D打印技術(shù)對于改善Pilon骨折患者的預后情況也有一定的積極作用，臨床醫(yī)生可通過3D打印的骨折模型與患者及其家屬更直觀、有效地溝通，讓患者能夠直觀地了解骨折的損傷程度，從而提升患者及其家屬對治療方案的接受程度，增加患者戰(zhàn)勝疾病的信心，患者配合度更高[10]。本研究中，與常規(guī)組比，3D組患者術(shù)中出血量和并發(fā)癥總發(fā)生率均更低，但差異無統(tǒng)計學意義，這可能與本次研究存在一定局限性、選擇樣本量較少有關(guān)。

綜上，3D打印技術(shù)應用于Pilon骨折輔助治療可以有效縮短手術(shù)時間和住院時間，提高臨床治療效率，有助于減輕術(shù)后炎癥反應，促進患者踝關(guān)節(jié)功能的恢復，值得臨床推廣應用。

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作者簡介：彭國瑞，大學本科，副主任醫(yī)師，研究方向：創(chuàng)傷骨科疾病的治療。