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        3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺骨折手術(shù)中的應(yīng)用

        2018-02-01 13:06:15徐永豐萬愛國許永武
        實用臨床醫(yī)學(xué) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:脛骨螺釘鋼板

        徐永豐,夏 劍,龔 敏,萬愛國,許永武

        (南昌大學(xué)第三附屬醫(yī)院骨科,南昌 330008)

        復(fù)雜脛骨平臺骨折是骨科的常見病、多發(fā)病,內(nèi)固定手術(shù)難度較大,且術(shù)后常伴有疼痛、關(guān)節(jié)不穩(wěn)及創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎[1-2]。傳統(tǒng)的脛骨平臺骨折手術(shù),醫(yī)生通常采用影像資料如X線、CT、MRI進(jìn)行手術(shù)方案的術(shù)前設(shè)計并據(jù)此進(jìn)行手術(shù),缺乏三維立體結(jié)構(gòu)顯示及精準(zhǔn)的骨折結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),無法進(jìn)一步與手術(shù)器械精確擬合,經(jīng)驗與手術(shù)熟練程度決定了手術(shù)的成敗[3-4]。近年來,隨著3D打印技術(shù)的出現(xiàn),使數(shù)字化術(shù)前設(shè)計實現(xiàn)了從虛擬、模擬到現(xiàn)實模擬的跨躍,更使脛骨平臺骨折手術(shù)精確化、個性化的術(shù)前設(shè)計成為可能[5-7]。本研究旨在探討3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺骨折手術(shù)中的應(yīng)用效果。

        1 對象與方法

        1.1 研究對象

        選擇2014年1—8月南昌大學(xué)第三附屬醫(yī)院收治的復(fù)雜脛骨平臺骨折患者21例,男15例,女6例,年齡21~65歲,平均(34.5±2.6)歲。致傷原因:交通傷13例,高處墜落傷5例,重物砸傷3例。Schatzker分型:Ⅴ型16例,Ⅵ型5例。三柱分型:雙柱7例,三柱14例。合并半月板Ⅲ度損傷12例,前交叉韌帶止點撕脫骨折3例,后交叉韌帶止點撕脫骨折1例,前交叉韌帶實質(zhì)部斷裂3例,后交叉韌帶實質(zhì)部斷裂2例。入院后,行石膏托外固定或跟骨結(jié)節(jié)牽引7~14 d致腫脹消褪后,行手術(shù)治療?;颊呒捌浼覍倬鶎Ρ狙芯恐椋⒑炇鹬橥鈺?。

        1.2 方法

        1.2.1 三維圖像的構(gòu)建及3D打印技術(shù)

        術(shù)前行患膝關(guān)節(jié)X線攝片,再行64排螺旋CT薄層掃描檢查。掃描參數(shù):層厚0.625 mm,層間距0.5 mm,掃描速度2.8 s,窗寬400 Hu,窗位800 Hu。將數(shù)據(jù)DICOM格式導(dǎo)出,并將其DICOM數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)中,用Makerbot統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。然后,將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)(深圳森工科技有限公司,型號:M2030),采用熔融沉積成型技術(shù)按1:1打印骨折三維模型。模型打印時間一般需4~6 h。

        1.2.2 手術(shù)方法

        3D模型模擬手術(shù):將打印的骨折三維模型按照實際手術(shù)中的步驟用強(qiáng)力膠水逐一粘合復(fù)位,復(fù)位原則是取主舍次,恢復(fù)力線長度,解剖復(fù)位關(guān)節(jié)面。然后,根據(jù)骨折“AO”治療原則,多平面三維測量脛骨平臺,按1:1比例在復(fù)位后的3D模型上劃線,確定預(yù)置鋼板的位置及每個螺孔的位置,將鋼板貼合到骨折模型,調(diào)整并確定鋼板的最佳位置,用直徑2.5 mm克氏針模擬螺釘置入,記錄螺釘置入方向和長度。

        實際手術(shù):術(shù)前30 min常規(guī)使用抗生素,患側(cè)大腿上1/3扎止血帶,取仰臥或漂浮體位。采用全身麻醉。麻醉后,根據(jù)術(shù)前設(shè)計的手術(shù)方案決定手術(shù)切口入路(前外側(cè)或后外側(cè)或經(jīng)腓骨頭截骨入路結(jié)合后內(nèi)側(cè)入路),逐層分離皮下組織及膝關(guān)節(jié)周圍韌帶,顯露骨折線及關(guān)節(jié)面。根據(jù)三維模型判斷骨折塊的大小、位置及方向,再據(jù)此進(jìn)行手法牽引或撬撥復(fù)位。復(fù)位后,用克氏針臨時固定,再用C型臂X線機(jī)透視復(fù)位良好后,于骨折塌陷區(qū)植入同種異體骨或自體髂骨。然后,按術(shù)前設(shè)計將所確定的內(nèi)固定鋼板植入,并按設(shè)計方向?qū)⒑线m長度的螺釘植入,用C型臂X線機(jī)透視骨折塊及鋼板、螺釘位置良好后,沖洗切口,放置引流管,縫合切口,術(shù)畢。

        1.2.3 術(shù)后處理

        術(shù)后常規(guī)使用抗生素2~3 d。切口引流量少于50 mL,拔除引流管。拔除引流管后,每天行股四頭肌收縮鍛煉。術(shù)后第7天開始行膝關(guān)節(jié)的間斷主動屈伸鍛煉。手術(shù)3個月后,行完全或部分負(fù)重鍛煉。

        1.3 觀察指標(biāo)與療效評定標(biāo)準(zhǔn)

        觀察21例患者骨折愈合時間和術(shù)后復(fù)位即刻脛骨平臺內(nèi)翻角(TPA)、脛骨平臺后傾角(PA)及臨床療效(術(shù)后Rasmussen放射評分、術(shù)后1年HSS功能評分)、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。

        Rasmussen放射評分評定標(biāo)準(zhǔn):按文獻(xiàn)[8]的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定。

        HSS功能評分評定標(biāo)準(zhǔn):按文獻(xiàn)[9]的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定。

        2 結(jié)果

        21例患者中,切口均一期愈合。術(shù)后復(fù)位即刻TPA為(3.3±2.1)°,PA為(8.9±2.7)°。術(shù)后根據(jù)Rasmussen放射評分,優(yōu)17例,良3例,一般1例,優(yōu)良率為95.2%。

        21例患者術(shù)后均獲隨訪,隨訪時間12~36個月,平均(15.5±6.3)個月。X線均顯示骨折愈合,愈合時間8~12周,平均(10.23±1.33)周,無延遲愈合及畸形愈合。術(shù)后出現(xiàn)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎2例,膝關(guān)節(jié)僵硬1例,均無感染、醫(yī)源性血管及神經(jīng)損傷、關(guān)節(jié)不穩(wěn)等并發(fā)癥發(fā)生。術(shù)后1年根據(jù)HSS功能評分,優(yōu)14例,良4例,一般2例,差1例,優(yōu)良率為85.7%。

        3 討論

        復(fù)雜脛骨平臺骨折多由高能量損傷所致,應(yīng)以良好復(fù)位、堅強(qiáng)可靠的內(nèi)固定和能夠安全進(jìn)行早期功能鍛煉為治療原則[10-11]。然而,復(fù)雜脛骨平臺骨折治療對術(shù)者的手術(shù)技術(shù)要求較高,如治療不當(dāng),則可能會發(fā)生創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)僵硬、關(guān)節(jié)不穩(wěn)等嚴(yán)重后遺癥,嚴(yán)重影響患者的膝關(guān)節(jié)功能[12]。另外,由于復(fù)雜脛骨平臺骨折骨折類型不同,治療方法也不同,需根據(jù)不同的骨折類型,制定個性化的手術(shù)方案。

        數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為脛骨平臺骨折患者精確化、個性化治療提供了技術(shù)保障。3D打印即快速原型技術(shù)的一種,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬、塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的快速成型技術(shù)。利用3D打印技術(shù)模擬設(shè)計前置椎弓根螺釘導(dǎo)板,以實現(xiàn)頸椎前路椎弓根螺釘?shù)臏?zhǔn)確植入[11]以及制作陳舊性骨盆骨折模型,在模型上確認(rèn)截骨水平、復(fù)位標(biāo)記以及固定部位治療陳舊性骨盆骨折[12]等的臨床研究均取得良好的療效。采用3D打印技術(shù)可以重現(xiàn)骨折部位,了解骨折線的走向、骨折塊的大小及相互間的位置關(guān)系,特別是對于脛骨平臺后外側(cè)柱骨折,可以結(jié)合血管造影技術(shù),打印出伴有重要血管走行的骨折模型[13],并能夠更直觀地了解骨折塊和血管之間的關(guān)系。同時可根據(jù)骨折類型的不同,個性化選擇手術(shù)切口、復(fù)位方式及復(fù)位順序、模擬放置鋼板及螺釘置釘位置、方向和長度,完成手術(shù)方案的模擬操作。另外,術(shù)中可根據(jù)術(shù)前設(shè)計及三維模型,快速將鋼板準(zhǔn)確放置,避免在術(shù)中因鋼板植入位置不準(zhǔn)確所造成的多次鉆孔及多次透視,減少了因多次鉆孔造成的骨量損失以及多次透視對手術(shù)醫(yī)護(hù)人員的輻射傷害,使手術(shù)過程更加程序化、規(guī)范化,從而實現(xiàn)脛骨平臺骨折的精準(zhǔn)外科治療。采用3D打印技術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺骨折,與傳統(tǒng)手術(shù)相比,可以縮短手術(shù)時間,減少術(shù)中出血量,提高骨折復(fù)位質(zhì)量,恢復(fù)膝關(guān)節(jié)的功能[7,14]。本研究結(jié)果顯示,21例復(fù)雜脛骨平臺患者中,術(shù)后即刻復(fù)位的優(yōu)良率為95.2%,術(shù)后1年的優(yōu)良率為85.7%,提示采用3D打印技術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺骨折可提高骨折復(fù)位質(zhì)量,促進(jìn)膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)。

        綜上所述,在復(fù)雜脛骨平臺骨折中采用3D打印技術(shù)可優(yōu)化手術(shù)方案設(shè)計,模擬手術(shù)過程,提高手術(shù)的精準(zhǔn)與效率,可作為復(fù)雜脛骨平臺骨折術(shù)前手術(shù)方案設(shè)計重要的輔助手段。然而,3D打印技術(shù)也存在費(fèi)用較高、等待模型時間較長等缺點,與真實操作仍有一定的差別。3D打印技術(shù)雖存在問題,但隨著組織工程學(xué)、數(shù)字化醫(yī)學(xué)及生物材料科學(xué)的不斷發(fā)展,3D打印技術(shù)在骨科領(lǐng)域?qū)懈鼜V泛的應(yīng)用。

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