鄭均炬，林洲，陳嘉如，倪躍平，牟哲飛，蔡樂益

（1.溫州市中心醫(yī)院 骨科，浙江 溫州 325000；2.溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院 創(chuàng)傷骨科，浙江 溫州 325027）

脛骨平臺骨折在臨床上較多見，占各部位骨折的1%。脛骨平臺骨折多累及負脛骨平臺關節(jié)面，該關節(jié)為負重關節(jié)，常伴有內外側半月板及膝關節(jié)各韌帶的損傷。Schazker VI型脛骨平臺骨折移位明 顯，碎骨片多，周圍皮膚及軟組織損傷重，骨折斷端形態(tài)復雜，術中要求盡量解剖復位，難度高，在術前即要求設計合理的手術方案。傳統(tǒng)手術術前由醫(yī)師根據X片、CT平掃及三維重建了解骨折形態(tài)。以上檢查只能得到平面二維圖像。手術醫(yī)師只能依靠想象得到虛擬的三維模型，無法得到可觸及的準確且直觀的模型。對于手術例數少，年資較低的醫(yī)師，了解骨折形態(tài)的立體信息比較困難。

3D打印技術是在計算機軟件運算控制下，通過3D打印設備，得到實體大小1:1的模型[1]。3D打印技術在醫(yī)學上首先應用于整形外科和顱頜面外科專 業(yè)[2]。隨著3D打印技術的發(fā)展，現今3D打印技術在骨外科專業(yè)的臨床及科研中得到了廣泛的應用。在骨科的應用范圍包括：術前規(guī)劃，預手術，導航模板在術中的應用，外支架的個體定制，內固定裝置的個體化制作及骨組織工程。應用較為成熟的是術前規(guī)劃，預手術，導航模板。本研究比較傳統(tǒng)手術與應用3D打印技術參與手術2種方法治療Schazker VI 型脛骨平臺骨折的療效，探討3D打印技術在輔助治療Schazker VI型脛骨平臺骨折的可行性和應用價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料 收集2017年1月至2019年10月溫州市中心醫(yī)院和溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院57例Schazker VI型脛骨平臺骨折的臨床資料。其中男35例，女22例，年齡（41.9±9.4）歲。按是否應用3D打印技術輔助治療，分成傳統(tǒng)組和3D模型組。2組手術由同組醫(yī)師或相似年資醫(yī)師完成，性別、年齡、致傷因素以及外傷至手術時間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具體見表1。本研究由溫州市中心醫(yī)院倫理委員會審查通過。

表1 2組患者的一般資料比較

1.2 術前準備

1.2.1 2組術前常規(guī)準備：常規(guī)術前檢查，膝關節(jié)X線、三維CT重建、MRI檢查，患膝關節(jié)制動、消腫、鎮(zhèn)痛治療，患肢等長收縮鍛煉，抗凝治療；處理高血壓、糖尿病等基礎疾?。恍g前預防感染，禁食。

1.2.2 3D模型組特殊準備：3D模型組除傳統(tǒng)手術組術前準備外，還要收集薄層CT掃描結果，獲得骨折三維模型。由3D打印機打印出1:1脛骨近端骨折模型2個，一個用來觀察骨折形態(tài)，另一個行切復預手術。在模型上明確骨折形態(tài)。立體觀察骨碎塊位置，制定合適的手術入路。對打印的骨折模型復位，體外模擬手術，利用克氏針固定復位后的脛骨平臺后選用合適的鋼板及螺釘固定骨折模型，并對鋼板塑形，大致確定螺釘的固定方向及長度。之后消毒內固定物準備用于手術。

1.3 手術方法 傳統(tǒng)組患者按術前制定手術方案做脛骨近端前外側、后內側、內側及后側切口。顯露脛骨近端骨折部位及脛骨平臺關節(jié)面。暴露平臺骨折碎塊及塌陷關節(jié)面，在平臺下方約1.5 cm處開窗，撬撥頂高塌陷的關節(jié)面，復位骨折斷端及骨碎片。由克氏針平行關節(jié)面，做臨時固定，放置外側或內側支撐主力鋼板及輔助支撐鋼板。后內側平臺骨折往往需后側入路復位骨折，置鋼板或螺釘固定。平臺塌陷區(qū)頂起后缺損處需植骨。

3D模型組術前對骨折模型有了深刻理解，在制定手術方案時更加確切，術中可對比骨折斷端與模型，參考使用模擬手術中定制的內植物進行固定。

1.4 療效評定 比較2組手術時間、術中出血量、術中C臂機透視次數以及隨訪HSS評分評價骨折愈合后膝關節(jié)功能[3]。

1.5 統(tǒng)計學處理方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計。計量資料以表示，2組比較采用t檢驗；計數資料采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 2組治療效果的比較 與傳統(tǒng)組比，3D模型組手術時間、術中出血量、術中透視次數均明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。術后所有患者均獲得隨訪，隨訪時間10～16（12.8±1.9）個月，3D模型組HSS評分較傳統(tǒng)組明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。見表2。說明3D打印技術在 Schazker VI型脛骨平臺骨折手術治療與傳統(tǒng)手術相比，具有優(yōu)勢。

表2 2組治療效果的比較

2.2 典型病例 患者，男，39歲，因重物砸傷致左側脛骨平臺骨折。CT三維重建見圖1，提示骨折累及內外側脛骨平臺及脛骨干。Schatzker分型為VI型。入院傳統(tǒng)術前準備。應用3D打印技術打印1:1脛骨平臺骨折模型，術前判斷骨折形態(tài)，行復位預手術，鋼板克氏針固定骨折端見圖2。手術效果滿 意，手術時間92 min，術中出血80 mL，手術過程中C臂機透視12次。手術參考模型及預手術結果，復位滿意，內植物固定可靠，見圖3。術后患者能遵醫(yī)囑功能鍛煉，術后3.5個月下地負重，無并發(fā)癥。術后12個月患側膝關節(jié)HSS評分89分。

圖1 術前CT三維重建

3 討論

Schazker VI型脛骨平臺骨折一般為高能量損傷，關節(jié)面損傷嚴重，累計范圍大，塌陷嚴重，手術治療是恢復膝關節(jié)功能的有效手段[4-5]。術前X線片、CT的三維重建，只能得到平面圖像。臨床醫(yī)師不能得到直觀的模型，僅憑平面圖像想象三維模型。手術中因皮膚軟組織的覆蓋，不能直觀了解骨折形態(tài)，對于骨折碎片移位程度及方向、力線把握等較困難。在內植物固定過程中，由于存在個體差異，鋼板與骨骼常不能匹配，需要術中對接骨板的塑型折彎以匹配骨組織的形態(tài)。各螺釘的方向及長度常需多次調整，增加了C臂機使用次數。手術時間難以控制在90 min內完成，而一次下肢止血帶使用時間極限為90 min。所以對有嚴重軟組織損傷 的，血液循環(huán)欠佳的患者是一項嚴峻的考驗。因為手術時間關系，導致術者手術尚未達到解剖復位或固定牢靠即結束，影響手術效果，膝關節(jié)功能恢復不佳。為了達到手術效果而延長手術時間，則皮瓣壞死、感染等風險會增加。因此，脛骨平臺骨折手術需要在盡短時間內做到精準復位固定。但3D打印技術不能對軟組織進行復制，存在一定缺陷，需結合MRI了解韌帶軟組織損傷情況。

圖2 3D打印技術打印1:1脛骨平臺骨折端模型及模擬手術圖

圖3 術后X線正（A）側（B）位片

近年來3D打印技術不斷進步，在醫(yī)學領域持續(xù)發(fā)展[6]，在臨床骨科中的應用日益廣泛。在打印制作骨折模型、術前規(guī)劃模擬手術、定制個體化的內植物及外支架制作、骨組織工程等方面均開展了較深入的研究。3D打印技術在骨科手術治療中的應用取得了良好的臨床效果[7-8]。3D打印的模型直接可以測量骨折移位的距離[9-10]，了解骨折形態(tài)，明確骨折分型。術前可定制個體化的手術方法。在實體模型上預手術，通過比較多種手術方式、固定方法，制定最佳方案，達到最好的治療效果。術前定做個體化內植物，預先塑型匹配，減少手術時間，繼而減少出血量，降低感染風險。3D打印骨折模型無皮膚韌帶軟組織遮擋，方便術者了解尋找解剖標記，對骨折碎片移位及需要復位的方向，對固定螺釘的長度、固定方向均可預先測量制定。模擬手術減少了手術中螺釘穿入關節(jié)腔、螺釘過長損傷周圍組織等問題。通過模擬手術，提高術中精準復位固定，可減少術中C臂機透視次數，減少術者及患者的射線暴露。利用骨折模型及預手術復位模型向患者介紹骨折形態(tài)及手術目的及效果，使患者更加直觀了解骨折及手術效果，利于醫(yī)患溝通。本研究中3D模型組在手術時間、術中出血量、術中透視次數、HSS評分等指標均優(yōu)于傳統(tǒng)組，證明3D打印技術在Schazker VI型脛骨平臺骨折手術治療中的應用與傳統(tǒng)手術相比，具有較明顯的優(yōu)勢。

Schazker VI型脛骨平臺骨折關節(jié)面一般塌陷嚴重，松質骨嵌插，撬撥復位后平臺下方骨質缺損形成空腔，容易引起平臺再塌陷及骨折移位，故骨缺損處需行植骨。臨床基本采取人工骨植入或自體髂骨植入。但當骨缺損范圍大時，自體骨可取用量不夠，人工骨量大費用高，易感染，植入骨組織形態(tài)不吻合等各種問題將出現。目前3D打印技術在骨組織工程學中的應用研究較多。通過3D打印支架，將特定骨組織細胞培養(yǎng)擴增，并植于支架上，增殖形成骨組織，支架被機體吸收降解。袁景等[11]在3D打印支架上培養(yǎng)大鼠骨髓間充質干細胞，并在支架上良好地生長。3D打印的人工骨植入于新西蘭兔后未發(fā)生免疫反應，人工骨上能長入骨和纖維組 織[12-13]。PARK等[14]利用3D打印技術制作出組織工程支架，植入兔子體內后出現骨再生。該支架由聚乳酸-羥基乙酸與聚己內酯共聚物為材料。目前骨組織工程學中各種材料打印的支架研究尚處在動物實驗的初級階段，但正逐步向著腫瘤、感染、壞死等原因引起的缺損方向前進。

綜上所述，3D打印技術在Schazker VI型脛骨平臺骨折中有利于術前診斷，制定治療方案，提高手術效率，改善醫(yī)患溝通。3D打印技術的應用符合“精準醫(yī)學”理念，體現個體化治療。隨著研究的深入，3D打印技術將有更高的精密度，更低的成本，更好的材料，更高的效率，并將成為臨床骨科的重要技術力量。