高斌　李玉泉　劉勝　洪友欽　曾慶　陳澤欽

【摘要】 目的 探析在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折手術(shù)中應(yīng)用3D打印技術(shù)的臨床效果。方法 40例復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者作為研究對(duì)象， 依據(jù)手術(shù)治療方案的不同分為常規(guī)手術(shù)組及3D模型組， 各20例。常規(guī)手術(shù)組治療中做好常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備并進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)治療， 3D模型組術(shù)前則通過(guò)3D模型進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃并做好常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備， 依據(jù)術(shù)前規(guī)劃開展手術(shù)治療。對(duì)比兩組患者的手術(shù)指標(biāo)（手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中透視次數(shù)）， 術(shù)前及術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能（HSS）評(píng)分， 術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。結(jié)果 3D模型組手術(shù)時(shí)間短于常規(guī)手術(shù)組， 術(shù)中出血量與術(shù)中透視次數(shù)少于常規(guī)手術(shù)組， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。術(shù)后6個(gè)月， 兩組患者的HSS評(píng)分均較本組術(shù)前升高， 且3D模型組升高程度優(yōu)于常規(guī)手術(shù)組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。3D模型組并發(fā)癥發(fā)生率5.00%低于常規(guī)手術(shù)組的40.00%， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。結(jié)論 在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折手術(shù)中應(yīng)用3D打印技術(shù)， 可促進(jìn)療效提升， 為患者膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】 3D打印技術(shù);復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折手術(shù);臨床應(yīng)用

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2020.11.029

據(jù)研究報(bào)道， 脛骨平臺(tái)骨折通常由高能量損傷所致[1]， 即交通事故、高空墜落與直接暴力等因素使患者脛骨內(nèi)外平臺(tái)受力不均， 引發(fā)骨關(guān)節(jié)炎改變。以往臨床在脛骨平臺(tái)骨折患者治療時(shí)主要采用CT、X線等二維圖像資料對(duì)手術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)， 但這種方式下失敗率相對(duì)較高。后經(jīng)醫(yī)療領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者的不斷實(shí)踐， 有學(xué)者發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)可改變CT掃描數(shù)據(jù)的形式， 使其具備具體化的特點(diǎn)， 可通過(guò)直觀的實(shí)物模型為術(shù)前規(guī)劃的制定提供參考[2]。故此次研究， 本院在20例脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)中主要應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)、建模與評(píng)估， 現(xiàn)詳細(xì)分析結(jié)果如下。

1 資料與方法

1. 1 一般資料 在本院2017年1月～2018年3月期間收治的所有復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者中選取40例作為此次研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者入院后經(jīng)CT、膝關(guān)節(jié)X射線等檢查診斷為脛骨平臺(tái)粉碎性骨折， 且患肢伴膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹等癥狀。②患者自愿加入研究， 并簽署研究知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①病理性骨折者。②合并重要臟器疾病者。依據(jù)手術(shù)治療方案的不同分為常規(guī)手術(shù)組及3D模型組， 各20例。常規(guī)手術(shù)組：男11例， 女9例;年齡23～57歲， 平均年齡（38.34±6.28）歲;骨折Schatzker分型：Ⅰ型5例， Ⅱ型4例， Ⅲ型5例， Ⅳ型1例， Ⅴ型3例， Ⅵ型2例。3D模型組： 男9例， 女11例;年齡23～57歲， 平均年齡（38.42±6.23）歲;骨折Schatzker分型：Ⅰ型7例， Ⅱ型5例， Ⅲ型3例， Ⅳ型2例， Ⅴ型2例， Ⅵ型1例。兩組患者一般資料對(duì)比， 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）， 具有可比性。

1. 2 治療方法 常規(guī)手術(shù)組治療中做好常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備并進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)治療。3D模型組術(shù)前則通過(guò)3D模型進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃并做好常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備， 依據(jù)術(shù)前規(guī)劃開展手術(shù)治療， 具體方法為：對(duì)患者骨折部位進(jìn)行CT掃描， 觀察骨折情況后通過(guò)Minics軟件對(duì)CT掃描數(shù)據(jù)做三維重建處理。同時(shí)， 使用3D打印技術(shù)依據(jù)1∶1的比例打印出骨折部位的骨折實(shí)體模型， 打印后驗(yàn)證并對(duì)骨折分型進(jìn)行確認(rèn)， 通過(guò)模擬手術(shù)操作確定最佳復(fù)位。對(duì)手術(shù)過(guò)程中患者骨折部位各血管神經(jīng)位置與需顯露位置之間的關(guān)系進(jìn)行綜合分析[3]， 依據(jù)分析結(jié)果決定手術(shù)使用的材料型號(hào)、規(guī)格等， 制定出相應(yīng)的手術(shù)方案。

3D模型打印方法：在CT掃描時(shí)設(shè)置層厚為1 mm，?以DICOM格式保存掃描結(jié)果。在Mimics10.0軟件中導(dǎo)入掃描結(jié)果， 以此建立3D模型。3D模型建立后保存為STL格式， 同時(shí)與3D快速打印機(jī)連接， 使用聚乳酸塑料打印3D模型， 制作出骨折實(shí)體模型。需注意， 骨折實(shí)體模型與骨折部位比例為1∶1。

1. 3 觀察指標(biāo)及判定標(biāo)準(zhǔn) ①觀察對(duì)比兩組手術(shù)指標(biāo)， 即手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量與術(shù)中透視次數(shù)。②分別于術(shù)前、術(shù)后6個(gè)月對(duì)兩組膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評(píng)估， 以HSS評(píng)分作為評(píng)估工具， 該量表中主要包含疼痛、活動(dòng)度與功能等條目， 評(píng)分越高， 患者膝關(guān)節(jié)功能越好[4]。③觀察并對(duì)比兩組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率（%）表示， 采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2. 1 兩組手術(shù)指標(biāo)對(duì)比 3D模型組手術(shù)時(shí)間短于常規(guī)手術(shù)組， 術(shù)中出血量與術(shù)中透視次數(shù)少于常規(guī)手術(shù)組， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。見(jiàn)表1。

2. 2 兩組術(shù)前、術(shù)后6個(gè)月HSS評(píng)分對(duì)比 術(shù)前， 兩組患者的HSS評(píng)分對(duì)比， 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）; 術(shù)后6個(gè)月， 兩組患者的HSS評(píng)分均較本組術(shù)前升高， 且3D模型組升高程度優(yōu)于常規(guī)手術(shù)組， 差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。見(jiàn)表2。

2. 3 兩組術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況對(duì)比 3D模型組并發(fā)癥發(fā)生率5.00%低于常規(guī)手術(shù)組的40.00%， 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P<0.05）。見(jiàn)表3。

經(jīng)臨床觀察發(fā)現(xiàn)， 脛骨平臺(tái)骨折后不僅膝關(guān)節(jié)受損， 出現(xiàn)腫脹與腫痛等臨床癥狀， 而且多合并軟組織損傷。以往臨床醫(yī)護(hù)人員主要應(yīng)用傳統(tǒng)骨科手術(shù)為脛骨平臺(tái)骨折患者進(jìn)行治療， 即術(shù)前通過(guò)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)手術(shù)計(jì)劃進(jìn)行制定。然而， 在長(zhǎng)期觀察中， 有學(xué)者指出大部分主治醫(yī)師習(xí)慣性通過(guò)人腦空想的方式設(shè)計(jì)手術(shù)方案[5]， 或是在此基礎(chǔ)上結(jié)合二維圖像[磁共振成像（MRI）與CT等]構(gòu)思手術(shù)方案， 導(dǎo)致手術(shù)方案無(wú)法描述、反映出患者病理解剖結(jié)構(gòu)與周圍神經(jīng)等軟組織之間的關(guān)系。因此， 如何精確、標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)脛骨骨折平臺(tái)患者手術(shù)方案是臨床醫(yī)護(hù)人員需要解決的一大難題。

近些年， 在我國(guó)醫(yī)療技術(shù)日益發(fā)展與成熟的背景下， 3D打印技術(shù)的出現(xiàn)拓寬了臨床某些疾病的治療途徑， 并解決了傳統(tǒng)骨科手術(shù)治療中脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)方案可行性低的問(wèn)題， 顯著提升了手術(shù)治療的準(zhǔn)確性與安全性， 得到醫(yī)療工作者與患者的一致肯定。3D打印技術(shù)的應(yīng)用原理是通過(guò)Dicom格式導(dǎo)出患者骨折部位的CT掃描結(jié)果， 在Mimics軟件中輸入結(jié)果并對(duì)構(gòu)件做3D計(jì)算處理[6]， 最后打印出具有個(gè)體化特點(diǎn)的3D模型， 以便醫(yī)護(hù)人員對(duì)患者骨折情況進(jìn)行全面觀察或準(zhǔn)確測(cè)量， 制定出相應(yīng)的手術(shù)方案。同時(shí)， 應(yīng)用Mimics軟件不僅能夠重建骨折模型， 而且能夠分析患者骨折塊與骨折面關(guān)系， 方便醫(yī)護(hù)人員在分析過(guò)程中對(duì)三維重建骨折塊進(jìn)行任意旋轉(zhuǎn)與組合， 充分反映出患者骨折塊之間的關(guān)系， 為臨床醫(yī)護(hù)人員在患者手術(shù)方案與固定方式等設(shè)計(jì)上提供參考依據(jù)。袁功武等[3]指出， 3D打印技術(shù)有利于臨床醫(yī)護(hù)人員術(shù)前模擬復(fù)位， 合理選擇并確定內(nèi)固定材料， 即依據(jù)3D模型選擇適合患者病理解剖結(jié)構(gòu)的鈦板， 并對(duì)鈦板做預(yù)彎與滅菌處理， 在手術(shù)開始后可直接應(yīng)用鈦板， 避免手術(shù)過(guò)程中耗費(fèi)過(guò)多時(shí)間選擇接骨板， 從而縮短手術(shù)治療時(shí)間。同時(shí)， 3D打印技術(shù)無(wú)需反復(fù)進(jìn)行射線檢查， 臨床醫(yī)護(hù)人員在手術(shù)治療前均已結(jié)合患者的病情做出術(shù)前規(guī)劃， 在手術(shù)過(guò)程中可直接依據(jù)手術(shù)方案開展各項(xiàng)操作。因此， 術(shù)中無(wú)需反復(fù)多次的進(jìn)行透視， 可顯著減少周圍軟組織的暴露次數(shù)與術(shù)中出血量。

此外， 3D打印技術(shù)應(yīng)用于脛骨平臺(tái)骨折患者的臨床價(jià)值可體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：①患者骨折面與鈦板的貼合程度是保證內(nèi)固定效果的關(guān)鍵， 應(yīng)用3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)精確塑型的過(guò)程， 確保鈦板與骨折面之間的緊湊度達(dá)到最佳效果， 達(dá)到復(fù)位需要的力學(xué)強(qiáng)度， 并為周圍軟組織提供保護(hù)， 降低術(shù)后并發(fā)生癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。②由于患者的骨折程度與類型各不相同， 在手術(shù)方案的制定上需要結(jié)合患者的實(shí)際病變情況。而3D模型有利于醫(yī)護(hù)人員全面觀察患者的骨折部位， 準(zhǔn)確掌握患者脛骨骨折的實(shí)際情況， 進(jìn)而制定出科學(xué)性與可行性更高的手術(shù)方案， 確?；颊咝g(shù)后膝關(guān)節(jié)功能得以恢復(fù)。

綜上所述， 在脛骨平臺(tái)骨折患者中應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃， 并建立出相應(yīng)的3D模型， 可促進(jìn)手術(shù)效率的提升， 顯著縮短患者的手術(shù)時(shí)間并減少術(shù)中出血量， 確?；颊咧委熀笙リP(guān)節(jié)功能得以改善， 并有效預(yù)防術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[收稿日期：2019-10-22]

基金項(xiàng)目：東莞市社會(huì)科技發(fā)展（一般）項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201950715032943）

項(xiàng)目名稱：數(shù)字化3D打印技術(shù)在脛骨平臺(tái)骨折中的應(yīng)用研究

作者單位：523000 東莞市塘廈醫(yī)院外四區(qū)骨科