付強 劉曦明 蘭生輝 汪國棟 蔡賢華

脛骨平臺是下肢重要的承重關節(jié)面，脛骨平臺骨折常見于車禍和高處墜落傷等高能量損傷。復雜脛骨平臺骨折類型多樣且臨床表現(xiàn)復雜，常合并嚴重的軟組織損傷。此類骨折通常需要手術治療，但治療效果不盡如人意，一方面因為骨折及周圍軟組織損傷較重，重建難度大；另一方面與術前準備、術中操作及術后指導功能鍛煉不合理等因素有關。因此需要良好的術前規(guī)劃，綜合考慮脛骨平臺骨折類型、軟組織條件及病人全身狀況，選擇合適的治療方案［1?3］。近年我科使用3D打印技術為復雜脛骨平臺骨折作術前規(guī)劃，該技術能打印直觀的實物模型，有助于模擬術中重要步驟的操作［4?6］。本研究回顧性分析了2014 年3 月至2018 年7 月我科手術治療的74例Schatzker Ⅴ、Ⅵ型脛骨平臺骨折病人的病例資料，探討3D打印技術在Schatzker Ⅴ、Ⅵ型脛骨平臺骨折手術術前規(guī)劃中的應用效果。

資料與方法

一、納入與排除標準

納入標準：①新鮮、閉合的單側(cè)脛骨平臺骨折；②Schatzker 分型為Ⅴ、Ⅵ型；③年齡為27～70 歲；④術后隨訪資料完整，至少隨訪6個月。

排除標準：①受傷時間超過3周；②先天性膝關節(jié)畸形；③開放性骨折及病理性骨折；④合并血管及神經(jīng)損傷；⑤合并同側(cè)股骨骨折；⑥合并難以控制的糖尿病、感染性疾病及精神障礙者。

二、一般資料

根據(jù)納入和排除標準，共74例脛骨平臺骨折病人納入本研究。所有病人術前均拍攝膝關節(jié)正側(cè)位X線片及CT掃描三維重建，對骨折進行分型并評估軟組織條件。根據(jù)術前是否使用3D 打印技術進行手術規(guī)劃分為3D 打印組和常規(guī)組。統(tǒng)計兩組病人術前一般資料（性別、年齡、受傷機制、骨折分型），兩組比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表1）。

三、術前準備及處理

（一）圍手術期處理

①向病人或家屬介紹手術及術后康復方案；②術前腫脹不明顯者暫行支具外固定，對骨折移位明顯、腫脹明顯的病人行跟骨牽引，待消腫后手術；③鼓勵病人進行踝泵運動等訓練；④鼓勵病人進食高蛋白食物，術前禁飲2 h、禁食6 h，不常規(guī)灌腸；⑤術前聯(lián)合應用非甾體類和嗎啡類鎮(zhèn)痛藥；⑥使用蛛網(wǎng)膜下腔阻滯聯(lián)合硬膜外麻醉或者全身麻醉。

（二）3D打印輔助復位

將3D打印組病人脛骨平臺的CT掃描Dicom 數(shù)據(jù)導入Mimics 14.0 軟件（Materialise 公司，比利時）中進行三維重建，得到脛骨平臺骨折模型。記錄各個關鍵骨折塊的形態(tài)大小、移位方向、移位距離、旋轉(zhuǎn)角度、關節(jié)面塌陷部位及程度等，再將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為STL 格式文件，導入MakerBotReplicator2 3D 打印機（MakerBot 公司，美國），打印出1∶1 的實物模型。規(guī)劃手術入路，將軟件可識別骨塊獨立打印，對軟件不能識別的骨塊在實物模型上切割后，在模型上對各關鍵骨塊進行模擬復位，記錄接骨板的長度及放置位置、螺釘及克氏針方向及長度。根據(jù)復位后骨缺損的情況預估術中是否需要植骨。虛擬手術后，選擇合適的接骨板、螺釘及克氏針消毒備用。

四、手術方法

病人腰硬聯(lián)合麻醉或者全身麻醉后，根據(jù)術前模擬（3D打印組）手術情況或經(jīng)驗（常規(guī)組），選擇仰臥位或漂浮體位，常規(guī)消毒鋪無菌巾。常規(guī)組根據(jù)術前影像學資料結(jié)合既往經(jīng)驗采取內(nèi)外側(cè)雙入路或聯(lián)合后側(cè)入路，根據(jù)骨折部位及類型，由解剖復位標志較明顯的一側(cè)開始，先恢復一側(cè)骨折高度并復位骨折塊，再復位骨折移位明顯及粉碎嚴重的另一側(cè)，恢復關節(jié)面平整及匹配。關節(jié)面抬起后，關節(jié)面下骨缺損及干骺端骨缺損處采用同種異體骨植骨。使用接骨板、螺釘及克氏針固定骨折塊及支撐關節(jié)面。透視內(nèi)固定位置及長度，如不滿意再行調(diào)整。3D 打印組按術前模擬手術設計選擇入路，逐層顯露，骨折復位后使用預先選定的內(nèi)固定物固定，關節(jié)面下骨缺損及干骺端骨缺損處采用同種異體骨行植骨處理，并透視骨折復位情況。兩組在完成骨折內(nèi)固定后，對外側(cè)半月板直視下探查，如有損傷予以修復；側(cè)方應力試驗檢查內(nèi)外側(cè)副韌帶，如膝關節(jié)不穩(wěn)則延長切口修復側(cè)副韌帶。沖洗切口后，放置引流管，逐層閉合切口。

表1 兩組病人術前一般資料比較

五、術后處理

術后抬高患肢，予以頭孢唑啉鈉預防感染，切皮前半小時一次，術后繼續(xù)使用1～2 d。術后24～48 h引流量少于50 ml 拔除引流管。術后第2 天予以低分子肝素鈉抗凝治療2周?；继幈?，術后24～48 h待患處疼痛好轉(zhuǎn)，在康復科?？漆t(yī)生指導下開始功能鍛煉。病人手術后1、2、3、6、12、18個月由下肢創(chuàng)傷高級職稱醫(yī)生門診復查，評估骨折愈合情況，指導病人行功能鍛煉。經(jīng)影像學檢查證實骨折基本愈合后開始負重行走。

六、療效評價

記錄每例病人的手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、術后住院時間。術后第1、3、6、12、18 個月下肢創(chuàng)傷專科門診復查，評估骨折愈合情況，記錄出現(xiàn)的并發(fā)癥。通過術后X 線片及三維CT 評估骨折復位質(zhì)量及螺釘位置，并記錄末次隨訪時膝關節(jié)影像學Rasmussen 評分、美國特種外科醫(yī)院膝關節(jié)評分（hospital for special surgery knee score,HSS）、疼痛視覺模擬量表（visual analogue scale,VAS）評分及并發(fā)癥情況。

七、統(tǒng)計學分析

應用SPSS 21.0統(tǒng)計學軟件（IBM公司，美國）行統(tǒng)計學分析，兩組病人計量資料進行正態(tài)性檢驗及方差齊性檢驗，符合正態(tài)分布且方差齊的計量資料以均數(shù)±標準差（）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩組間比較采用秩和檢驗。兩組病人計數(shù)資料的比較采用卡方檢驗，P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

兩組病人術后獲得12～18個月隨訪，3D 打印組隨訪時間為（15.94±2.26）個月，常規(guī)組隨訪時間為（15.63±1.94）個月，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。3D打印組的手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、術后住院時間少于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05，表2）。3D 打印組骨折愈合時間為16～24 周（中位數(shù)為20 周），末次隨訪時影像學Rasmus?sen 評分為16（14，16）分，HSS 評分為90（84，95）分，VAS 評分為0～4 分（中位數(shù)為2 分）；常規(guī)組骨折愈合時間為16～32周（中位數(shù)為20周），末次隨訪時影像學Rasmussen 評分為16（14，18）分，HSS 評分為88（85，95）分，VAS 評分為0～4 分（中位數(shù)為2 分），兩組比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

3D 打印組有1 例切口延遲愈合，常規(guī)組有3 例切口延遲愈合，以上均經(jīng)換藥處理后愈合，無深部感染。3D打印組未出現(xiàn)螺釘穿入關節(jié)及螺釘釘尖、釘尾對周圍軟組織的激惹。常規(guī)組有2例病人出現(xiàn)釘尾激惹癥狀，局部皮膚疼痛不適，行內(nèi)固定取出手術后好轉(zhuǎn)。常規(guī)組有1例病人在術中行克氏針臨時固定時損傷腓總神經(jīng)，給予口服甲鈷胺片［衛(wèi)材（中國）藥業(yè)有限公司］營養(yǎng)神經(jīng)治療后痊愈。3D 打印組病人骨折均在4～6 個月愈合，常規(guī)組有1 例病人延遲愈合，加用外固定支具并延遲下地活動時間后，在8個月時骨折愈合。兩組病人均未出現(xiàn)明顯復位丟失。3D 打印組和常規(guī)組各有2 例合并側(cè)副韌帶損傷，在行骨折固定后，予以修復側(cè)副韌帶，術后加用膝關節(jié)可調(diào)支具保護，隨訪中未出現(xiàn)膝關節(jié)不穩(wěn)。典型病例見圖1。

表2 兩組病人術中及隨訪資料比較

圖1 病人，男，52歲，因車禍傷致右脛骨平臺骨折（Schatzker Ⅴ型） a～d：術前影像學資料提示脛骨平臺骨折移位；e：采用計算機Mimics三維成像；f、g：模型上將骨塊切割后復位并固定；h、i：術后3 d復查X線片，骨折對位良好；j、k：術后12個月復查X線片，右脛骨平臺骨折愈合；l：右膝屈曲功能情況良好

討 論

Schatzker 分型為Ⅴ、Ⅵ型的脛骨平臺骨折屬于高能量損傷導致的關節(jié)內(nèi)骨折，通常還合并膝關節(jié)周圍軟組織損傷。膝關節(jié)周圍解剖復雜，骨折復位困難，手術時間長，治療具有很大挑戰(zhàn)性，如處理不當會出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥［7，8］，如感染及組織壞死、深靜脈血栓、畸形愈合、創(chuàng)傷性關節(jié)炎、血管神經(jīng)損傷等，因此對術者的經(jīng)驗要求非常高，必須要有完善的術前手術規(guī)劃。我們在傳統(tǒng)的術前計劃中，根據(jù)X 線片及CT 三維重建圖像的結(jié)果，判斷受傷機制，在腦海中構思手術，在具體手術操作中，經(jīng)常需要根據(jù)骨折復位情況反復調(diào)整接骨板及螺釘?shù)奈恢眉胺较?，以期達到理想的固定效果，增加了手術創(chuàng)傷，可能造成手術副損傷［9］。

3D 打印技術提供了一種虛擬向現(xiàn)實轉(zhuǎn)化的有效途徑［10?12］，具有以下優(yōu)點：①術前預演手術，方便向病人解釋病情及手術方案；②術前模擬骨折復位，減少了術中調(diào)整鋼板、螺釘方向及長度的時間；③針對骨折復位的難點作出應對預案，優(yōu)化步驟，降低出現(xiàn)副損傷的概率；④將手術直觀化，操作性強，縮短學習曲線。目前廣泛應用在骨科的多個領域，特別是在復雜的關節(jié)部位骨折、頸椎及骨盆髖臼骨折中應用較多［4，6］。

我們對于復雜脛骨平臺骨折，術前1∶1 打印出骨折部位，能直觀地在實物上了解骨折情況，規(guī)劃手術［13］。將一部分可能在術中出現(xiàn)的情況在術前作出預案，本回顧性研究中3D 打印組在手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、術后住院時間上均少于常規(guī)組，這符合加速康復外科（enhanced recovery after surgery,ERAS）理念，精度高、創(chuàng)傷小、手術時間短的手術操作是未來發(fā)展的方向。

但在3D 打印技術的應用過程中我們發(fā)現(xiàn)一些問題，首先，3D打印技術對設備要求較高，會增加醫(yī)療費用，同時需要專業(yè)人士操作，不利于廣泛開展；其次，3D模型上均沒有反映出膝關節(jié)周圍軟組織及重要血管神經(jīng)的情況，對病情的反映不夠全面；而且，3D模型材料目前無法模擬出人體骨骼復雜的質(zhì)感，模型不能打印出骨松質(zhì)，還原度尚有欠缺；最后，3D 打印模型需要一定時間，不能應用于急診手術。所以3D打印技術本身還有一些局限性，醫(yī)師在實踐中需要注意揚長避短，同時研究改進方法。

本研究通過對兩組手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、術后住院時間的比較，3D 打印組優(yōu)于常規(guī)組；而術后12～18 個月的隨訪療效，3D 打印組并未顯示出明顯優(yōu)勢，說明應用3D 打印技術規(guī)劃手術，病人主要在圍手術期獲益，而對長期隨訪病例的療效并無明顯影響，脛骨平臺骨折的治療效果最終取決于良好的骨折復位，下肢力線的恢復，以及合理的功能鍛煉［3］。

同時本研究尚有一些不足之處，首先病例樣本數(shù)較少，隨訪時間較短，對遠期的功能及并發(fā)癥缺乏有效跟蹤，其次本研究為回顧性研究，分組的科學性存在固有缺陷，我們希望能在今后的工作中進一步作出探索和改進。