袁功武，聶 宇，劉曦明，蘭生輝，蔡賢華

脛骨平臺骨折是一種常見的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，約占成人全身骨折的1.66%[1]，主要是由高能量損傷所致，但對骨質(zhì)疏松的老年人低能量損傷也可導(dǎo)致[2]，并且高能量損傷常與骨折不愈合、感染、關(guān)節(jié)功能障礙、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥有關(guān)[3]。復(fù)雜脛骨平臺骨折移位明顯，多數(shù)伴有關(guān)節(jié)面的塌陷、膝關(guān)節(jié)周圍韌帶及半月板損傷，個體差異大。關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，手術(shù)治療是一種較好的復(fù)位方法[4]，但脛骨平臺周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周圍皮膚軟組織損傷嚴(yán)重，手術(shù)想要恢復(fù)關(guān)節(jié)面的平整，達到良好的解剖復(fù)位并不容易，手術(shù)難度較大，容易發(fā)生肢體畸形、關(guān)節(jié)功能障礙、長期疼痛等并發(fā)癥[5]。復(fù)雜脛骨平臺的骨折復(fù)位，內(nèi)固定的選擇、放置位置、螺釘方向均會影響手術(shù)的時間、出血量及并發(fā)癥發(fā)生率，因此準(zhǔn)確的術(shù)前診斷、合適的內(nèi)固定選擇、手術(shù)操作模擬可以提高手術(shù)效率。

近年來隨著計算機技術(shù)及3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展，3D打印技術(shù)越來越多的應(yīng)用于骨折的治療，利用三維重建技術(shù)可為患者提供直觀的實物骨折模型，制定詳細(xì)的術(shù)前規(guī)劃，模擬術(shù)中操作，評估術(shù)中可能存在的風(fēng)險，預(yù)測手術(shù)效果[6]。本研究回顧性分析了筆者醫(yī)院借助3D打印技術(shù)手術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺骨折和傳統(tǒng)手術(shù)方法治療復(fù)雜脛骨平臺骨折兩組病例資料，從手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)、Rasmussen評分及HSS功能評分等方面比較采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)方法治療復(fù)雜脛骨平臺骨折的特點與療效。

臨床資料

1 一般資料

回顧性分析筆者醫(yī)院2013年12月—2016 年9月收治的51例復(fù)雜脛骨平臺骨折患者資料，排除了開放性骨折、多發(fā)骨折、合并嚴(yán)重血管神經(jīng)損傷、合并其他器官損傷的患者。其中3D打印輔助手術(shù)組19例，男性12例，女性7例；年齡21～65歲，平均44.7歲；Schatzker V型骨折11例，Ⅵ型8例，按致傷原因：道路交通傷12例，高處墜落傷2例，重物砸傷5例。受傷至手術(shù)時間6～15d，平均7.6d；平均隨訪15.8個月。傳統(tǒng)手術(shù)組32例，男性19例，女性13例；年齡19～62歲，平均47.1歲；Schatzker V型骨折22例，Ⅵ型10例；致傷原因：道路交通傷18例，高處墜落傷5 例，重物砸傷9例；受傷至手術(shù)時間5～16d，平均7.8d；平均隨訪15.4個月。兩組患者的年齡、性別等一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。兩組患者手術(shù)均由筆者科室下肢創(chuàng)傷團隊完成。

2 打印3D模型及術(shù)前模擬操作

收集2013年12月—2016年9月3D打印組患者脛骨平臺骨折(1.0mm)CT掃描數(shù)據(jù)，以Dicom數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入Mimics 14.0軟件(Materialise公司，比利時)進行脛骨平臺的三維重建，再以STL格式輸入至3D打印機(MakerBot公司，美國)，設(shè)置好打印方位，打印出與實際骨折1∶1大小的骨折模型。在3D打印模型上可以非常清楚、直接地觀察到骨折的粉碎、移位程度和關(guān)節(jié)面的塌陷等，能夠在體外模擬骨折的復(fù)位，選擇出最佳的復(fù)位方式以及決定是否需要克氏針輔固定、是否需要植骨等。在復(fù)位后嘗試用鋼板螺釘來固定，調(diào)整鋼板放置位置、螺釘方向及有無穿出關(guān)節(jié)面等，這樣可以在術(shù)前將合適的鋼板預(yù)彎，然后將預(yù)彎的鋼板及尺寸最適合的螺釘一起消毒待手術(shù)時直接使用。

3 手術(shù)操作及術(shù)后處理

患者全身麻醉或腰硬聯(lián)合麻醉后，取仰臥位或漂浮體位于可透視床，常規(guī)消毒鋪無菌巾。根據(jù)不同骨折類型選取不同的手術(shù)切口，逐層分離軟組織至顯露骨折端及關(guān)節(jié)面。3D打印輔助手術(shù)組按術(shù)前設(shè)計的方法進行骨折復(fù)位，透視見骨折復(fù)位滿意后需要植骨則植骨，直接放置并固定術(shù)前選擇的鋼板及螺釘。傳統(tǒng)手術(shù)組需根據(jù)骨折類型，先復(fù)位平臺骨折較簡單的一側(cè)，以其為復(fù)位標(biāo)志再復(fù)位骨折嚴(yán)重的一側(cè)；克氏針臨時固定透視見骨折復(fù)位滿意后，選擇長度合適的鎖定鋼板、聯(lián)合支撐鋼板，根據(jù)透視結(jié)果調(diào)整鋼板及螺釘位置和方向，依據(jù)術(shù)中具體情況決定是否植骨。術(shù)后固定并抬高患肢，以減輕傷口周圍軟組織腫脹。鼓勵患者早期不負(fù)重進行膝關(guān)節(jié)被動活動和股四頭肌等長收縮運動。術(shù)后1.5～2個月開始部分負(fù)重，骨折愈合后才完全負(fù)重。

4 觀察指標(biāo)

術(shù)后1、2、3、6個月及之后每3個月門診復(fù)查隨訪，觀察骨折愈合情況，每次復(fù)查時拍攝正位及側(cè)位X線片，評估骨折愈合情況、鋼板和螺釘?shù)奈恢眯螒B(tài)。分別詳細(xì)記錄兩組患者手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)，隨訪觀察骨折愈合情況，采用影像學(xué)Rasmussen評分[7]評價術(shù)后X線片上骨折復(fù)位及愈合效果，該評分從平臺塌陷、平臺增寬、膝內(nèi)外翻等方面進行評價。術(shù)后12個月時采用HSS評分標(biāo)準(zhǔn)進行膝關(guān)節(jié)功能評分[8 ]。

5 統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

所有術(shù)前3D打印的骨折模型均成功用于確定脛骨平臺的骨折類型及嚴(yán)重程度，術(shù)前預(yù)彎的鋼板及選擇的螺釘均直接應(yīng)用術(shù)中固定骨折，非常貼合。3D打印輔助手術(shù)組的手術(shù)時間比傳統(tǒng)手術(shù)組短(P<0.05)，術(shù)中出血量3D打印組比傳統(tǒng)手術(shù)組少(P<0.05)，術(shù)中透視次數(shù)3D打印組也比傳統(tǒng)手術(shù)少(P<0.05)。本研究兩組患者均獲得隨訪，隨訪時間8～22個月，平均15個月。通過隨訪發(fā)現(xiàn)，兩組患者膝關(guān)節(jié)功能均逐漸改善，3D打印輔助手術(shù)組平均Rasmussen評分、HSS評分與傳統(tǒng)手術(shù)組Rasmussen評分、HSS評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

通過3D打印獲得1∶1的骨折模型，然后在體外模擬手術(shù)，外側(cè)“L”型、內(nèi)側(cè)“T型”鋼板(常州華森醫(yī)療器械有限公司)固定；在實際手術(shù)中，借助該模型指導(dǎo)手術(shù)。術(shù)后復(fù)查X線片顯示骨折復(fù)位固定滿意，鋼板和螺釘處于良好位置。隨訪13個月，隨訪期間，無任何手術(shù)并發(fā)癥，HSS評分為90。典型病例見圖1。

表1 兩組患者手術(shù)時間、出血量、術(shù)中透視次數(shù)、影像學(xué)評分及膝關(guān)節(jié)功能評分的比較

圖1 患者女性，36歲，交通事故致右膝關(guān)節(jié)脛骨平臺骨折，Schatzker Ⅵ型。a～e.術(shù)前正、側(cè)位X線片及CT片顯示骨折累及內(nèi)、外側(cè)平臺及脛骨干;f、g.在Mimics軟件重建脛骨平臺骨折，并打印3D模型；h.術(shù)前模擬骨折復(fù)位及固定；i、j.術(shù)后正、側(cè)位X線片示骨折復(fù)位良好；k、l.術(shù)后12個月復(fù)查，正、側(cè)位X線片示骨折愈合、脛骨平臺寬度及高度良好;m.術(shù)后12個月時患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)滿意

討 論

脛骨平臺是下肢重要的承重關(guān)節(jié)面，復(fù)雜脛骨平臺骨折影響下肢承重及穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)的屈伸功能。復(fù)雜脛骨平臺骨折屬于關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，手術(shù)治療是一種較好的復(fù)位方法。脛骨平臺骨折的外科治療目的是恢復(fù)關(guān)節(jié)面，糾正下肢的力線，維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定[9]，因此切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)仍然是治療復(fù)雜脛骨平臺骨折的基本方法，也是治療脛骨平臺骨折非常成功的方法。但是切開復(fù)位內(nèi)固定會導(dǎo)致相對較高的并發(fā)癥發(fā)生率，例如手術(shù)傷口感染等，手術(shù)持續(xù)時間是手術(shù)傷口感染的重要危險因素[10]。理想的解剖復(fù)位對脛骨平臺的治療至關(guān)重要，骨折復(fù)位不理想會大大增加術(shù)后膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎發(fā)生的風(fēng)險，脛骨平臺骨折非手術(shù)治療絕對不是理想的選擇[11]。由于復(fù)雜脛骨平臺骨折由高能量損傷所致，皮膚軟組織條件往往較差，其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，術(shù)中透視條件有限等，治療困難棘手，仍是骨折醫(yī)師面臨的一個難題。前人有許多研究關(guān)于復(fù)雜脛骨平臺的包括分型“三柱理論”、“改良Schatzke”等，手術(shù)入路選擇,內(nèi)固定選擇，像單側(cè)鋼板治療Schatzker Ⅵ型脛骨平臺骨折等，提高了骨科醫(yī)生對復(fù)雜脛骨平臺的認(rèn)識和重視[12-15]。

隨著科技的進步及人們物質(zhì)生活水平的提高，患者及家屬對骨折的治療及其預(yù)后的期待在不斷的提高。個性化手術(shù)被認(rèn)為是最適合患者的最佳手術(shù)方式。嚴(yán)格和準(zhǔn)確的術(shù)前計劃可以提高手術(shù)成功率[16]，在術(shù)前做好手術(shù)器械、手術(shù)入路、手術(shù)內(nèi)植物等多方面的準(zhǔn)備工作，這對個性化手術(shù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的術(shù)前規(guī)劃通常使用二維圖像，如X線、CT和MRI進行，手術(shù)的實施取決于骨科醫(yī)生個人的手術(shù)技巧和熟練程度，從而導(dǎo)致手術(shù)效果參差不齊。3D打印技術(shù)是近年來臨床骨科的新技術(shù)，逐步被用于制定各種復(fù)雜手術(shù)的術(shù)前計劃及進行手術(shù)操作練習(xí)，并且在骨科應(yīng)用的越來越成熟[17]，能快速建立一個完整的個體化的模型，并能準(zhǔn)確地反映骨折情況，使醫(yī)生能夠直觀的觀察到骨折，進行一些測量，甚至可以進行模擬手術(shù)。雖然三維CT等可以給予醫(yī)生三維的圖像來觀察骨折情況，但3D打印技術(shù)可以帶來更加直觀、立體的模型幫助醫(yī)生詳細(xì)地了解骨折移位情況。借助3D打印技術(shù)對骨盆髖臼骨折進行術(shù)前內(nèi)固定預(yù)制，模擬術(shù)中操作，獲得了滿意的臨床療效[18]。

在本研究中，借助3D打印技術(shù)在術(shù)前打印復(fù)雜脛骨平臺骨折模型，筆者比較了3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺骨折的效果，雖然隨訪膝關(guān)節(jié)功能評分的優(yōu)勢未顯示出統(tǒng)計學(xué)意義，但是借助3D打印技術(shù)可以減少手術(shù)時間、術(shù)中出血量及術(shù)中透視次數(shù)。減少了術(shù)中選擇鋼板、鋼板折彎、選擇合適長度螺釘?shù)臅r間；依據(jù)術(shù)前規(guī)劃復(fù)位，減少了術(shù)中透視次數(shù)。不必過于暴露周圍軟組織，縮短了手術(shù)時間從而減少了術(shù)中出血量。良好的復(fù)位是獲得良好功能的前提，在3D打印技術(shù)輔助下，幫助術(shù)者手術(shù)，兩組均能獲得較好的骨折復(fù)位及堅強的固定，在適度的功能鍛煉下，均獲得滿意的功能。

與傳統(tǒng)的外科手術(shù)方式相比，3D打印輔助技術(shù)具有以下優(yōu)點：(1)3D打印可以打印出1∶1的骨折模型，便于手術(shù)醫(yī)生在術(shù)前對骨折做一個細(xì)致的觀察和精確的測量[19]，對骨折有一個更加全面的理解，包括骨折的類型、移位方向及程度、關(guān)節(jié)面的塌陷程度等。因此，3D打印技術(shù)可以為術(shù)前規(guī)劃及手術(shù)方案的制定提供巨大的幫助。(2)3D打印技術(shù)可以更好的幫助醫(yī)生對患者制定個性化的手術(shù)方案[20]，復(fù)雜脛骨平臺骨折每個骨折都不盡相同，手術(shù)方式也不盡相同。對于骨科醫(yī)生，選擇一種最適合患者的手術(shù)方式，包括手術(shù)入路、內(nèi)固定的選擇等均比較棘手，3D打印技術(shù)可以很好的幫助醫(yī)生在術(shù)前針對每個骨折選擇最合適的手術(shù)方式。(3)在3D打印技術(shù)輔助下，醫(yī)生在術(shù)前可以模擬術(shù)中復(fù)位，并選擇最適合的鋼板固定。骨折類型的不同，內(nèi)固定選擇也不同。在術(shù)前模擬復(fù)位后，選擇的鋼板不一定就能完全貼合，以往均需在術(shù)中進行選擇并折彎及塑形，延長了手術(shù)時間。筆者在術(shù)前選擇好了鋼板后進行預(yù)彎，滅菌后術(shù)中直接使用，大大減少了手術(shù)時間。規(guī)劃好了螺釘?shù)臄?shù)量及方向，測量了螺釘?shù)拈L短，術(shù)中可以直接使用。減少軟組織的剝離，保護周圍的軟組織血供，減少術(shù)后感染的風(fēng)險、畸形愈合及下肢血栓形成，促進治療。(4)3D打印輔助技術(shù)不需要精密昂貴的儀器和反復(fù)的射線檢查，按照術(shù)前計劃逐步實施手術(shù)，減少了術(shù)中透視的次數(shù)。(5)讓患者及家屬更好的理解病情及手術(shù)，醫(yī)生與患者的交流也是治療中重要的一部分，增進患者的了解，獲得家屬更多的理解[21]，更好的配合醫(yī)生的治療。

綜上所述，與傳統(tǒng)手術(shù)比較，應(yīng)用3D 打印技術(shù)輔助手術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺骨折臨床療效優(yōu)勢明顯，可以縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中出血量和術(shù)中透視次數(shù)。但復(fù)雜脛骨平臺骨折移位程度嚴(yán)重、附近解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的手術(shù)經(jīng)驗仍然是復(fù)雜脛骨平臺骨折良好療效的保障。借助3D打印模型于體外進行模擬操作，沒有周圍軟組織覆蓋，與術(shù)中實際手術(shù)操作仍有差距；并且3D 打印骨折模型需一定的時間，難以運用于急診手術(shù)，需進一步研究來改進，以便更好的應(yīng)用于臨床。

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