張光雁彭 宇彭蘭林陳 振賈艷敏徐 可王慶波

(南方醫(yī)科大學東莞廣濟醫(yī)院，東莞市 523690)

3D打印技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折的臨床研究

張光雁1彭 宇2*彭蘭林3陳 振3賈艷敏3徐 可3王慶波3

(南方醫(yī)科大學東莞廣濟醫(yī)院，東莞市 523690)

目的探討3D打印技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折的臨床效果。方法62例高能量Pilon骨折患者，根據(jù)治療方案不同分為研究組(n=31)與對照組(n=31)。對照組通過常規(guī)方法進行切開復位內(nèi)固定，研究組通過3D打印技術(shù)打印出實物模型后實施手術(shù)。術(shù)后對兩組患者隨訪1年。比較兩組臨床療效、不良反應發(fā)生率、手術(shù)情況及手術(shù)前后踝關(guān)節(jié)功能活動度評分。結(jié)果研究組總有效率為90.32%，對照組為64.52%，兩組對比差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);研究組手術(shù)指標均優(yōu)于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);術(shù)前兩組踝關(guān)節(jié)功能活動度評分對比，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，治療后，研究組評分優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);研究組不良反應發(fā)生率(6.46%)低于對照組(38.73%)，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。結(jié)論3D打印技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折療效確切，可有效改善患者踝關(guān)節(jié)功能，減少手術(shù)用時及出血量等，對術(shù)后功能恢復具有重要意義，且不良反應發(fā)生率較低，具有安全性，值得推廣。

3D打印;輔助治療;高能量Pilon骨折

Pilon骨折主要是指累及脛距關(guān)節(jié)面的一種脛骨遠端骨折類型，76.1% ～84.8%的Pilon骨折患者合并嚴重軟組織挫傷及腓骨下段骨折，對日?；顒蛹吧钤斐闪藝乐氐挠绊懀?］。交通事故、高處墜落及意外跌倒等均可誘發(fā)Pilon骨折，其表現(xiàn)為干骺端不同程度粉碎性骨折及壓縮、負重軸線損壞及脛距關(guān)節(jié)面極度不穩(wěn)定等［2，3］。如何對骨折端予以有效復位并恢復關(guān)節(jié)面平整性，盡量恢復踝部功能，已成為一項重要研究課題。傳統(tǒng)保守治療雖可在一定程度上改善臨床癥狀，但整體療效較差，易引發(fā)長期疼痛及關(guān)節(jié)功能障礙等多種并發(fā)癥，對遠期預后及生活質(zhì)量造成影響［4］。隨著數(shù)字化技術(shù)逐漸完善成熟，3D打印技術(shù)以能建立直觀、立體實物模型等優(yōu)勢在骨科多種疾病中得到應用，取得了顯著療效。本研究選取我院62例高能量Pilon骨折患者，通過分組比較，探究3D打印技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折臨床效果?，F(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1 觀察對象 納入標準:符合中華醫(yī)學會制定的Pilon骨折診斷標準［5］;經(jīng)MRI及CT等影像學檢查確診;知曉本研究并簽署知情同意書。排除標準:病理性骨折及開放性骨折者;合并糖尿病及其他內(nèi)科疾病，可能對骨折與軟組織愈合造成影響者;具有認知障礙或其他精神疾病，可能無法順利配合完成本研究者。

1.2 一般資料 抽取2013年10月至2015年6月我院接收的符合納入、排除標準的62例高能量Pilon骨折患者，根據(jù)治療方案不同分為研究組(n=31)與對照組(n=31)。研究組男 18例，女 13例;年齡 23～65 (43.34±6.71)歲;Ruedi-Allgower骨折分型:Ⅱ型10例，Ⅲ型21例。對照組男20例，女11例;年齡22～68 (43.26±6.64)歲;Ruedi-Allgower骨折分型:Ⅱ型 11例，Ⅲ型20例。兩組骨折分型、年齡、性別等臨床資料對比，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，具有可比性。

1.3 方法

1.3.1 三維模型建立及打印 將研究組患者踝關(guān)節(jié)CT數(shù)據(jù)傳輸入Mimics 10.01軟件，建立骨折三維模型，隨后通過不同顏色標識不同骨折塊，并根據(jù)骨折塊移位情況和形態(tài)對骨折予以模擬復位，隨后將復位后三維模型傳輸入3D打印機中打印實物模型，依據(jù)模型選取長度、形態(tài)及種類適當?shù)膬?nèi)固定物，明確其放置方向與具體位置，并評估是否需進行植骨及具體植骨量。

1.3.2 手術(shù)方法 依據(jù)骨折形態(tài)及術(shù)前設計內(nèi)固定物放置位置選取入路方式(包括前外側(cè)切口與脛骨遠端前內(nèi)側(cè)切口)。研究組患者充分顯露骨折端后，依據(jù)術(shù)前軟件中所設計的復位順序依次復位骨折塊及植骨，行置入術(shù)前于3D打印復位后骨折實物模型上塑形解剖鋼板，隨后置入其他相關(guān)內(nèi)固定物予以徹底固定。對照組充分顯露骨折端后，依據(jù)骨折塊移位情況，通過常規(guī)術(shù)式復位骨折塊，并依據(jù)復位后骨折端具體情況選取適當螺釘及脛骨遠端解剖鋼板實施固定。若患者合并有腓骨下段骨折或中段骨折，則首先于腓骨外側(cè)行縱向切口，復位腓骨后，通過腓骨遠端重建解剖鋼板或1/3管型鋼材實施固定，如果需通過固定腓骨及脛骨骨折，則脛骨前側(cè)切口與腓骨外側(cè)切口間距離需＞7.0 cm，避免對軟組織血運狀態(tài)造成破壞。術(shù)后1年對兩組患者進行隨訪。

1.4 觀察指標 ①統(tǒng)計兩組臨床療效;②對比兩組手術(shù)情況;③對比手術(shù)前后兩組踝關(guān)節(jié)功能活動度評分變化情況;④統(tǒng)計兩組不良反應發(fā)生率。

1.5 評定標準 ①臨床療效，優(yōu):跖屈大于40°，背屈大于5°，成角畸形小于3°;良:跖屈幅度為30°～40°，背屈在0°～5°，內(nèi)翻成角畸形小于3°，外翻成角畸形在3°～5°，存在間隙性疼痛感，服用止痛藥后可緩解;可:跖屈在25°～30°，背屈在0°～5°，外翻成角畸形在5°～8°，內(nèi)翻成角畸形在3°～5°，存在疼痛感，且對生活造成一定影響;差:跖屈小于25°，背屈小于5°，外翻成角畸形大于8°，內(nèi)翻成角畸形大于5°;優(yōu)良率=(優(yōu)+良)/總例數(shù)×100.0%。②踝關(guān)節(jié)功能活動度評分:依據(jù)Olerud-Molander評分標準進行評定，分值越高表明踝關(guān)節(jié)活動度越好［6］。

1.6 統(tǒng)計學方法 通過SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行分析，以(±s)表示計量資料，組間比較用 t檢驗，以百分率(%)表示計數(shù)資料，組間比較用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床療效 研究組總有效率為90.32%，對照組為64.52%，兩組對比，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表1。

表1 兩組患者臨床療效比較 ［n(%)］

2.2 手術(shù)情況 研究組術(shù)中出血量、骨折愈合時間、手術(shù)時間均明顯少于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表2。

2.3 踝關(guān)節(jié)功能活動度評分 術(shù)前兩組踝關(guān)節(jié)功能活動度評分對比，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05);治療后，兩組均較術(shù)前顯著改善，且研究組改善程度明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表3。

表2 兩組患者手術(shù)情況比較 (±s)

表2 兩組患者手術(shù)情況比較 (±s)

組別 n 手術(shù)時間(min)術(shù)中出血量(mL)骨折愈合時間(周)研究組31 50.18±6.72 81.22±10.18 14.63±1.36對照組 31 84.47±10.13 145.26±16.51 17.32±1.40 t值 15.705 18.383 7.674 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表3 手術(shù)前后兩組患者踝關(guān)節(jié)功能活動度評分比較 (±s，分)

表3 手術(shù)前后兩組患者踝關(guān)節(jié)功能活動度評分比較 (±s，分)

組別 n 術(shù)前 術(shù)后 t值 P值研究組31 71.2±11.3 89.3±6.7 7.651 ＜0.001對照組 31 71.2±11.4 80.2±8.2 3.573 ＜0.05 t值 0.014 4.776 P值0.852 ＜0.05

2.4 不良反應發(fā)生率 研究組不良反應發(fā)生率為6.46%，對照組為38.73%，兩組對比，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見表4。

表4 兩組患者不良反應發(fā)生率比較 ［n(%)］

3 討論

高能量Pilon骨折是一種具有較高危害程度的骨折類型，由于其致傷能量較高，因此極易導致關(guān)節(jié)軟骨原發(fā)性損傷、骨量丟失、骨質(zhì)血供破壞、脛骨極度不穩(wěn)定等，并且關(guān)節(jié)面粉碎較為嚴重，常難以平整修復［7］。高能量Pilon骨折預后較差，具有較高致殘率，對患者日?；顒赢a(chǎn)生了嚴重影響。此外，骨折發(fā)生后軟組織腫脹較為嚴重，部分患者可出現(xiàn)大量張力性水皰，因此需采用切開復位內(nèi)固定術(shù)實施治療。充分保護軟組織后對脛骨遠端粉碎關(guān)節(jié)面進行整復，并對干骺端骨缺損處進行充分植骨，對恢復關(guān)節(jié)面平整性及踝部生理機能具有重要意義［8］。堅強內(nèi)固定物有助于術(shù)后早期進行功能恢復訓練，減少或避免關(guān)節(jié)僵直及骨性關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥發(fā)生。

由于高能量Pilon骨折較為復雜，通過手術(shù)進行復位及固定具有較大難度，因此術(shù)前應做好充分準備工作。傳統(tǒng)多采用三維重建、CT平掃及踝關(guān)節(jié)X線片等方式提供骨折塊移位信息，但平面顯示的三維圖像缺乏立體感與直觀性，難以對不同骨折類型內(nèi)固定物的選擇提供有效指導依據(jù)。隨著數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸被運用于臨床醫(yī)學。3D打印技術(shù)又被稱為快速成型技術(shù)，主要以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過液體或粉末狀塑料或金屬等可粘合材料，利用逐層打印方式建立實物模型。該技術(shù)可按1∶1比例打印出與人體骨骼幾乎完全相同的骨骼結(jié)構(gòu)，有助于臨床醫(yī)師直觀觀察骨骼變形、了解病變部位解剖情況，從而制定更加科學合理的有針對性治療方案，并減少手術(shù)期間透視次數(shù)和術(shù)中出血量。由本研究結(jié)果可以得知，研究組臨床療效、手術(shù)時間及術(shù)中出血量等手術(shù)指標，踝關(guān)節(jié)功能活動度評分均明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，有力地佐證了3D打印技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折的可行性及有效性。其主要原因是主治醫(yī)師可于經(jīng)復位處理的實物模型上進行模擬手術(shù)，術(shù)前預放置鋼板，并根據(jù)骨折復位后骨骼形態(tài)預彎鋼板，同時還可標識螺釘置入方向及位置。通過這種方式可避免術(shù)前準備大量備用手術(shù)器械，同時使骨折端更加滿足解剖復位需求。另從本研究還可得知，研究組不良反應發(fā)生率明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，提示3D打印技術(shù)可有效降低不良反應發(fā)生率，對術(shù)后機體康復及遠期預后均具有重要意義。該技術(shù)雖可有效提高高能量Pilon骨折臨床療效，但受該技術(shù)對材料具有較高要求，必須具備可降解性與相容、打印出實物模型用時較長及打印成本較高等的影響，導致該技術(shù)在臨床應用中具有一定局限性。

綜上所述，3D打印技術(shù)雖然仍存在一定局限性，但通過該技術(shù)輔助治療高能量Pilon骨折療效確切，可有效改善患者踝關(guān)節(jié)功能，減少手術(shù)用時及出血量等，對術(shù)后功能恢復具有重要意義，且不良反應發(fā)生率較低，具有安全性，值得推廣。

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The clinical research of 3D printing technology in treatment of high-energy Pilon fractures

ZHANG Guangyan1，PENG Yu2*，PENG Lanlin3，CHEN Zhen3，JIA Yanmin3，XU Ke3，WANG Qingbo3
(Dongguan Guangji Hospital of Southern Medical University，Dongwan，Guangdong 523690，China)

ObjectiveTo investigate the clinical effect of 3D printing technology in treatment of highenergy Pilon fractures.MethodsA total of 62 patients with high-energy Pilon fractures were divided into control group(31 cases)and research group(31 cases)according to the treatment plan.The control group were treated with open reduction and internal fixation by routine method，the research group were treated with surgical therapy according the physical model printed by 3D printing technology.The two groups of patients were followed up for 1 years.The clinical effect，adverse reaction rate，operation condition and preoperative and postoperative ankle function scores were compared between the two groups.ResultsThe total effective rate of the research group was 90.32%，significantly higher than 64.52%of the control group(P＜0.05); The operation indexes of the research group were better than those of the control group(P＜0.05);Before treatment，the ankle function scores of the two groups had no obvious difference(P＜0.05);After treatment，the ankle function scores of the research group were higher than those of the control group(P＜0.05);The incidence rate of research group was 6.46%，significantly lower than 38.73% of the control group (P＜0.05).Conclusion3D printing technology in the treatment of high-energy Pilon fractures has curative effect，can improve the ankle joint function，and reduce operation time，amount of bleeding and adverse effects rate.It has significance on postoperative functional recovery and security，worth promoting.

3D printing;Adjuvant therapy;High-energy Pilon fractures

R 683.42

A

1673-6575(2017)01-0019-03

10.11864/j.issn.1673.2017.01.05

2016-10-17

2016-12-15)

張光雁(1980～)，男，本科，主治醫(yī)師，研究方向:骨外科學。

*通信作者