張文璽王新明李棟劉杰沈黎明

（1.溧陽市人民醫(yī)院骨科，江蘇常州213300；2.溧陽市人民醫(yī)院放射科，江蘇常州213300）

切開復(fù)位接骨板內(nèi)固定是移位的鎖骨中段骨折標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)方法[1]。然而，骨折部位的廣泛剝離增加了感染的風(fēng)險并導(dǎo)致瘢痕形成而影響美觀。接骨板內(nèi)固定術(shù)的并發(fā)癥，如去除植入物后移位、再骨折，已經(jīng)有多篇文獻(xiàn)[2，3]報道。彈性髓內(nèi)釘技術(shù)的開發(fā)是為了保護(hù)供應(yīng)骨折區(qū)的骨膜血運(yùn)。其具有保持完整骨折血腫的優(yōu)點(diǎn)，這可能增加骨折愈合的速率[4-6]，但髓內(nèi)裝置與骨之間會發(fā)生移動，可能會導(dǎo)致局部釘尾突出而刺激皮膚甚至穿孔。彈性髓內(nèi)釘治療粉碎性骨折容易出現(xiàn)斷端縮短，不適合早期的鍛煉且穩(wěn)定性欠佳[7]。因此，接骨板內(nèi)固定仍然是固定鎖骨骨折的主要方式，為避免骨不連接或骨愈合不良的發(fā)生，減少鎖骨的剝離十分重要，這樣可以保證鎖骨的血運(yùn)免遭破壞，但帶來的實際問題是，復(fù)位可能存在困難，即使常規(guī)的鉆孔操作也有安全隱患，多數(shù)情況憑手感鉆通雙層骨皮質(zhì)而不會鉆入過深，然而當(dāng)鎖骨對側(cè)皮質(zhì)出現(xiàn)缺損或存在骨縫，術(shù)者未發(fā)現(xiàn)或未加注意，可能導(dǎo)致鎖骨下血管、臂叢神經(jīng)、肺尖損傷，因此，微創(chuàng)操作時的鉆頭限深比較重要，通常采用經(jīng)驗限深長度，另外，由于鎖骨的形態(tài)因人而異，并非每種接骨板都合適，有時術(shù)中的預(yù)彎浪費(fèi)很多時間和精力，增加了患者的出血和手術(shù)時間，有文獻(xiàn)報道采用3D打印模型指導(dǎo)微創(chuàng)經(jīng)皮接骨板固定技術(shù)（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis,MⅠPPO）操作取得了良好的效果，但如何判斷采用鏡像模型進(jìn)行術(shù)前預(yù)演是否可靠，未見報道，而是默認(rèn)雙側(cè)對稱。本研究自2015年12月至2016年12月對12例單側(cè)鎖骨中段骨折患者結(jié)合3D打印健側(cè)鎖骨鏡像模型,行接骨板內(nèi)固定術(shù)，術(shù)中均未剝離鎖骨床，采取了MⅠPPO技術(shù)，取得了較好的效果。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究共納入12例患者，均為單側(cè)鎖骨中段骨折，其中，男8例，女4例，27~66歲，平均（49.75±11.62）歲，均行接骨板內(nèi)固定手術(shù)。納入標(biāo)準(zhǔn)：＞18歲且鎖骨中段骨折，可進(jìn)行接骨板內(nèi)固定手術(shù)；能配合進(jìn)行肢體CT掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：雙側(cè)鎖骨同時骨折者；左右側(cè)形態(tài)差異明顯（如脊柱側(cè)彎）的患者；先天性畸形者；既往曾有鎖骨骨折者；檢查及操作無法配合者。本研究經(jīng)本院倫理委員會討論并通過后實施。

1.2 模型制作

首先CT掃描雙側(cè)鎖骨，層厚為1 mm，采集的數(shù)據(jù)保存為DⅠCOM格式，刻錄光盤，數(shù)據(jù)在MⅠMⅠCS 15.0軟件中打開，通過閾值分割的方法，去除不需要部分，主要是胸骨和肩胛骨，獲得無遮蓋的雙側(cè)鎖骨全貌，由于鎖骨形態(tài)不規(guī)則，難以獲取雙側(cè)相同區(qū)域鎖骨截面，通過軟件測量雙側(cè)鎖骨無骨折區(qū)的截面長短徑存在一定誤差，因此，改為模型上直接測量。軟件上可以直接生成3D圖像，健側(cè)鎖骨3D圖像通過鏡面成像技術(shù)，生成新的3D圖像，患側(cè)與健側(cè)3D圖像導(dǎo)出為STL格式文件，通過CURA軟件對3D圖像進(jìn)行切片與支撐生成，轉(zhuǎn)化為3D打印機(jī)可識別的CODE格式并進(jìn)行3D打印，健側(cè)鎖骨的鏡像模型就是骨折側(cè)鎖骨解剖復(fù)位后的模型。此模型被用作模板，作為進(jìn)行內(nèi)固定操作的基準(zhǔn)，可以使用商業(yè)公司提供3D打印服務(wù)，或使用一個3D打印機(jī)自行加工打印模型，這樣一個鎖骨骨折模型與骨折解剖復(fù)位后的模型就制作出來了，這相對于CT重建的圖像更為直觀。

1.3 手術(shù)預(yù)演

對照健側(cè)鎖骨鏡像模型和骨折側(cè)鎖骨3D打印模型，為了驗證雙側(cè)鎖骨是否具備良好一致性，達(dá)到鏡像模型的可靠使用，首先進(jìn)行雙側(cè)相似性對照，在MⅠM-ⅠCS軟件中的冠狀面對鎖骨距胸骨端或肩峰端1 cm、3 cm、5 cm處做截面，對稱的兩側(cè)同時進(jìn)行，矢狀面測量長短軸，記作PC1（proximal clavicle 1）、PC3、PC5，進(jìn)行左右對照（圖1A~B），實際操作發(fā)現(xiàn)，由于鎖骨的不規(guī)則形態(tài)，導(dǎo)致管狀骨中軸線呈現(xiàn)S型彎曲，測量較為困難且偏離實際值較為明顯，改為將兩個模型在未骨折區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)測量，距離胸骨端1 cm、3 cm、5 cm處分別測量兩個模型截面的長短軸（圖1C~D），如果偏差＜10%，則進(jìn)行下面的手術(shù)預(yù)演，先在鏡像模型上標(biāo)記出復(fù)位后骨折線位置，然后進(jìn)行實際手術(shù)演練，確定能夠有效固定的螺釘位置，進(jìn)行接骨板的選型、預(yù)彎（圖1E）、并將接骨板固定于模型，在模型上標(biāo)記每個螺釘?shù)拈L度（圖1F），將這些準(zhǔn)備好的植入物，進(jìn)行高溫消毒，然后直接手術(shù)時使用。由于手術(shù)中只有骨折的復(fù)位與內(nèi)植物的固定，省去了術(shù)中方案的設(shè)計，植入物彎折及測深等流程，手術(shù)時間縮短，可以更有效的進(jìn)行微創(chuàng)操作，為了使實際手術(shù)更接近手術(shù)預(yù)演，需要預(yù)先設(shè)計好植入物與標(biāo)記點(diǎn)的位置關(guān)系，如接骨板邊緣與鎖骨邊緣的距離，某個釘孔相對于骨折端的位置和距離，因為偏離正確的位置，可能會導(dǎo)致固定的可靠性下降及螺釘長度的不準(zhǔn)確。

圖1 患者，男，43歲，左鎖骨粉碎性骨折，術(shù)前規(guī)劃方式

1.4 手術(shù)方法

術(shù)前在3D打印健側(cè)鎖骨鏡像模型上手術(shù)演練的接骨板與螺釘直接運(yùn)用于術(shù)中，在鎖骨骨折區(qū)域常規(guī)切開皮膚、皮下筋膜，保護(hù)骨折塊附近肌肉，復(fù)位碎骨塊及骨折端，可吸收線臨時捆扎固定，對于個別難以穩(wěn)定的骨折克氏針臨時固定，于鎖骨遠(yuǎn)端需固定螺釘區(qū)域切開2~3 cm切口，皮下沿骨面剝離建立隧道，通過骨折區(qū)向內(nèi)側(cè)建立皮下隧道，接骨板由外側(cè)向內(nèi)側(cè)插入，跨越骨折端，于內(nèi)側(cè)置釘處行2~3 cm切口，調(diào)節(jié)接骨板位置，防止接骨板偏離，根據(jù)術(shù)前預(yù)演，尋找標(biāo)記點(diǎn)，將接骨板置于預(yù)演時的位置，使其貼服于鎖骨表面，并臨時固定，由于手術(shù)預(yù)演時接骨板已經(jīng)過塑形，故對于骨折的鎖骨只要良好貼服接骨板，便能取得良好的復(fù)位及預(yù)期的形態(tài)，對于粉碎性骨折尤其適合，手術(shù)只顯露鎖骨表面，除剝離骨折端及骨表面骨膜，其余組織不予剝離，最大程度保護(hù)鎖骨血運(yùn)，采用鉆頭限深方法鉆孔、攻絲、上釘，透視滿意，徹底止血，縫合各層。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件對雙側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，對鎖骨胸骨端的左右側(cè)距離胸鎖關(guān)節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處橫截面的長短軸分別進(jìn)行測量，共產(chǎn)生6對數(shù)組，將每對數(shù)組及成對數(shù)據(jù)差值先進(jìn)行正態(tài)檢驗（Kolmogorov-Smirnov），然后采用配對樣本t檢驗，按雙側(cè)α=0.05的檢驗水準(zhǔn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩側(cè)鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較

所有病例均打印出健側(cè)鏡像模型與骨折模型，采用將鎖骨距胸鎖關(guān)節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處做截面測量長短軸的方法，獲得鎖骨胸骨端的3層面長短軸數(shù)據(jù)共72個，按照每個層面的相同軸分組，每組數(shù)據(jù)及成對數(shù)據(jù)差值均符合正態(tài)分布，每組成對樣本的相關(guān)系數(shù)均＞0.78，PC1、PC3、PC5的成對樣本差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05，表1）。

2.2 手術(shù)結(jié)果及并發(fā)癥

所有鎖骨骨折病例均未出現(xiàn)血管神經(jīng)損傷情況，術(shù)后復(fù)查X線顯示內(nèi)固定良好，螺釘長度均突破對側(cè)骨皮質(zhì)，無螺釘過長或過短情況。然而觀察原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)5個患者中的6組數(shù)據(jù)偏差＞10%，術(shù)中采用重新測量螺釘長度后置釘，與術(shù)前預(yù)演螺釘長度偏差不超過2 mm，預(yù)彎的接骨板依然貼服良好。

表1 兩側(cè)鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較（±s）

表1 兩側(cè)鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較（±s）

注：LL左側(cè)長軸，LS左側(cè)短軸，RL右側(cè)長軸，RS右側(cè)短軸，PC1鎖骨距離胸鎖關(guān)節(jié)1 cm，PC3鎖骨距離胸鎖關(guān)節(jié)3 cm，PC5鎖骨距離胸鎖關(guān)節(jié)5 cm

相關(guān)系數(shù)（r）t值P值部位PC10.8711.698組別LL RL LS RS LL RL LS RS LL RL LS RS數(shù)量n 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12軸長（mm）22.74±1.99 22.25±1.90 17.92±1.60 18.28±2.04 17.87±2.28 18.36±2.88 14.26±1.40 14.21±1.57 15.47±1.58 15.39±1.94 13.02±1.61 12.79±1.54 0.118 0.839-1.1110.290 PC30.785-0.9620.357 0.8900.2580.801 PC50.8360.2600.799 0.8861.0870.300

2.3 典型病例

患者，女，28歲，鎖骨中段粉碎性骨折，術(shù)前雙側(cè)鎖骨CT掃描，將獲取的DⅠCOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入MⅠMⅠCS 15.0軟件，獲取骨折側(cè)鎖骨STL文件和健側(cè)鎖骨鏡像模型STL文件，分別進(jìn)行3D打印，在健側(cè)鏡像模型上繪制骨折線，以防螺釘進(jìn)入骨折線內(nèi)，于胸骨端距離胸鎖關(guān)節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處測量兩個模型的長短軸，發(fā)現(xiàn)其偏差＜10%，說明其相似性符合要求，再將各類型接骨板在模型上進(jìn)行比對測試（圖2A），使之兩端未骨折區(qū)域分別可以固定3枚螺釘，將接骨板在鏡像模型上預(yù)彎，使之盡可能服帖，固定螺釘并記錄螺釘長度（圖2B），將手術(shù)預(yù)演的接骨板及螺釘直接消毒手術(shù)待用，術(shù)中采用MⅠPPO技術(shù)的3段切口（圖2C），中間段為復(fù)位臨時固定骨折，兩端切口為螺釘固定，為了防止接骨板偏離預(yù)演位置，先將接骨板插入后透視（圖2D），由于鎖骨較細(xì)小，兩端切口大小需要能放置血管鉗夾持接骨板，以免滑離導(dǎo)致鉆孔偏斜，兩端調(diào)整好位置，普通螺釘各固定1枚，再固定其他的鎖定螺釘，術(shù)中根據(jù)手術(shù)預(yù)演獲得的螺釘長度數(shù)據(jù)，調(diào)整鉆頭限深（圖2E），有效防止損傷鎖骨下血管及臂叢神經(jīng)，手術(shù)結(jié)束前透視確認(rèn)接骨板內(nèi)固定效果（圖2F）。

3 討論

動物通常呈現(xiàn)球?qū)ΨQ、輻射對稱、左右對稱3種類型，左右對稱在生長發(fā)育過程中已經(jīng)形成，人類是典型的左右對稱生物，除外內(nèi)臟，肢體外貌與骨骼多呈左右對稱，也就是通常所說的鏡像關(guān)系，這就是健側(cè)長管狀骨鏡像模型可以作為骨折側(cè)復(fù)位模板的理論依據(jù)。然而，長期兩側(cè)鎖骨受力不均勻也是導(dǎo)致其形態(tài)和直徑不同的原因之一，如嚴(yán)重的脊柱側(cè)彎會導(dǎo)致鎖骨的畸形與不對稱，一些特殊體力勞動者也表現(xiàn)出鎖骨直徑的差異，因此，在進(jìn)行手術(shù)演練之前，為了更好的保證雙側(cè)對稱，骨折模型與健側(cè)鏡像模型的未骨折區(qū)域進(jìn)行測量對比是十分必要的，采用游標(biāo)卡尺對比測量等距離長短軸，簡單易行，容易掌握，如果測量發(fā)現(xiàn)雙側(cè)不對稱，鏡像模型的手術(shù)演練將變得毫無意義，而演練獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實際手術(shù)將變得十分危險。由于骨折的原因，左右兩側(cè)直接進(jìn)行對稱性檢驗較為困難，選擇未骨折區(qū)域?qū)嶓w表面掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可獲取較為準(zhǔn)確的三維對照數(shù)據(jù)，但依然繁雜，我們采用截取無骨折區(qū)域的3處橫截面進(jìn)行長短軸對照，較為簡便易行，可以作大致的相似性判斷。本研究統(tǒng)計學(xué)得到的結(jié)果是左右兩側(cè)無顯著性差異，但不代表無差異，按照逐個數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)5個患者中的6組數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)的10%差異度，顯然，涉及此數(shù)據(jù)的鎖骨采用鏡像模型的數(shù)據(jù)可能帶來錯誤，我們務(wù)實地在實際手術(shù)中進(jìn)行測量印證，確定其與手術(shù)演練的螺釘長度存在出入，盡管其長度的增加不至于損傷鎖骨下血管，但長度的變短就可能導(dǎo)致固定強(qiáng)度的下降，因此，采用鎖骨鏡像模型進(jìn)行臨床應(yīng)用時，預(yù)先進(jìn)行左右側(cè)的相似性對照是十分必要的。

采用3D打印技術(shù)協(xié)助骨折的判斷及手術(shù)治療，已經(jīng)廣為應(yīng)用，目前醫(yī)療市場充斥著眾多廠家各式各樣的內(nèi)固定植入物，而且不同品牌的植入物規(guī)格類型都不盡相同，根據(jù)經(jīng)驗選擇內(nèi)固定植入物常常導(dǎo)致內(nèi)固定植入物與骨面不匹配，增加了術(shù)前內(nèi)固定植入物選擇的困難，以往較先進(jìn)的方法是通過數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行虛擬手術(shù)[8]，3D打印技術(shù)則可以把虛擬的手術(shù)設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實手術(shù)的實施過程，提供了一種虛擬向現(xiàn)實轉(zhuǎn)化的有效途徑，通常較為理性的方式是將所有骨折塊通過MⅠMⅠCS軟件分割成單獨(dú)的骨塊，然后3D打印出所有骨折塊，模仿實際手術(shù)進(jìn)行拼合與固定，從而選擇接骨板與螺釘[9]，可事實上，對于一些粉碎性骨折，如果想把每個骨塊采用軟件分割并打印出來，十分困難，因為分割過程很可能去除掉有用的部分，尤其當(dāng)存在壓縮性骨折時，更加困難，另一方面，由于3D打印的特性，很難產(chǎn)生銳利邊緣，即使打印出各個骨塊，但拼合時會發(fā)現(xiàn)，根本無法嚴(yán)絲合縫，因此，直接通過打印骨折區(qū)域拼合骨塊的方式并不理想，而采用鏡像技術(shù)，可以很好的解決此問題并十分便利的進(jìn)行手術(shù)預(yù)演。實踐證明，正常人的兩側(cè)鎖骨基本是對稱的，不對稱者只占極少數(shù)，這可以通過適當(dāng)?shù)臏y量對比，當(dāng)雙側(cè)差別較小時，可以采用健側(cè)鎖骨鏡像模型來替代患側(cè)鎖骨復(fù)位后狀態(tài)。采用手術(shù)預(yù)演，預(yù)先知道螺釘長度，那通過鉆頭限深來達(dá)到安全鉆孔的目的就實現(xiàn)了，由于不必?fù)?dān)心鉆孔問題，鎖骨可以最大程度的減少剝離，這樣鎖骨的微創(chuàng)操作得以實現(xiàn)，另外，由于解剖型接骨板有時并不能很好的與患者鎖骨匹配，需要適當(dāng)塑形，而利用3D打印鏡像模型進(jìn)行接骨板預(yù)彎，為骨折的最佳復(fù)位形態(tài)提供了模板。

圖2 患者，女，28歲，右鎖骨粉碎性骨折，接骨板內(nèi)固定

在進(jìn)行雙側(cè)對照時，初期想采用先前用于長管狀骨“三層面長短軸對照”方法進(jìn)行左右側(cè)對稱性的研究[10,11]，然而，由于鎖骨的不規(guī)則形態(tài)，其中軸線為S形，MⅠMⅠCS軟件進(jìn)行橫截面長短軸測量幾乎不現(xiàn)實，因此被迫采用手工測量的方法，這需要預(yù)先將健側(cè)鏡像模型打印出來，而無法預(yù)判，這對于那些長范圍鎖骨骨折或鎖骨兩端分別存在骨折的病例，可能會出現(xiàn)胸骨端與肩峰端均沒有足夠測量空間的情況，導(dǎo)致雙側(cè)對照失敗，這提示并非所有類型的鎖骨骨折病例都能運(yùn)用該技術(shù)。

在進(jìn)行3D打印之前，通過切片軟件可以調(diào)整模型的放置方向和位置，以及支撐面的生成，為了不影響手術(shù)演練的精度，應(yīng)將支撐面避開內(nèi)固定物放置面，這樣可以使接骨板更準(zhǔn)確的貼服于模型，因為支撐物盡管可以去除，但其殘留會導(dǎo)致表面粗糙，使接骨板難以很好的貼服模型表面，從而導(dǎo)致了誤差，這樣對于接骨板的預(yù)彎也會帶來困難，螺釘長度也會出現(xiàn)偏差，另外所使用的材料具備一定的伸縮率，最終模型可能存在一些變化，對于較大模型的打印可能會出現(xiàn)收縮與翹邊情況，采用ABS與尼龍等材料會比較明顯，而PLA材料相對不容易發(fā)生形變，缺點(diǎn)是容易堵3D打印機(jī)噴頭而導(dǎo)致打印失敗，對于鎖骨這種細(xì)長結(jié)構(gòu)，采用PLA更為理想。

對于管狀骨實施安全鉆孔技術(shù)，通常的方法為，先鉆透一側(cè)骨皮質(zhì)，將鉆頭頂住對側(cè)骨皮質(zhì)，根據(jù)不同長管狀骨皮質(zhì)厚度的經(jīng)驗，調(diào)整鉆頭長度可繼續(xù)鉆入3~6 mm，使之正好鉆透對側(cè)皮質(zhì)達(dá)到限深目的，這樣做帶來的好處在于無需剝離對側(cè)，保護(hù)了組織血運(yùn)，而不再需要完整剝離顯露管狀骨，用骨膜剝離器等放在對側(cè)保護(hù)，同樣，鎖骨骨折內(nèi)固定也可以采用同樣的方法，雖然對于有經(jīng)驗的醫(yī)師可以通過手感來控制深度，但對于臨近大血管的胸鎖關(guān)節(jié)區(qū)域的鎖骨鉆孔仍然令人擔(dān)憂，采用鉆頭限深的方式鉆孔更為安全，然而，當(dāng)對側(cè)皮質(zhì)缺如或正好是骨折線時，直接頂住對側(cè)皮質(zhì)的動作可能帶來危險，有了鏡像模型進(jìn)行術(shù)前演練，杜絕了盲目性，鉆頭長度直接確定，達(dá)到真正的安全鉆孔要求。同時，采用健側(cè)鎖骨鏡像模型進(jìn)行模擬手術(shù)操作，極大的簡化了骨折的拼合與復(fù)位，骨折線以劃線的方式表達(dá)，這對于置釘?shù)奈恢门c方向帶來了幫助，也為安全鉆孔技術(shù)的實施進(jìn)一步提供了保障，此技術(shù)可以延展到風(fēng)險更高的區(qū)域，如骨盆、上頸椎等。

然而，進(jìn)行3D打印需要額外的CT掃描，使患者受到更多的輻射，另外，模型的制作需要額外的費(fèi)用，以及等待的時間，這也是本研究例數(shù)較少的原因，更為準(zhǔn)確的結(jié)論需要大樣本的統(tǒng)計學(xué)分析，盡管如此，本研究通過3D打印技術(shù)很好地實現(xiàn)了鎖骨骨折的微創(chuàng)化治療，首次采用3層面長短軸對照來進(jìn)行雙側(cè)鎖骨相似性的判斷，由于有了術(shù)前測量及規(guī)劃，避免了盲目使用鏡像模型帶來的安全隱患，使手術(shù)創(chuàng)傷更小、更安全，避免了因準(zhǔn)備不充分而導(dǎo)致的手術(shù)困難，也為如何保障手術(shù)的安全提供了新的思路。

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