林慧鑫，李征，余少校，柯于海，曾錦浩，李東揚，張振偉

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬深圳沙井醫(yī)院手外科，廣東 深圳 518104

橈骨遠(yuǎn)端C型骨折為完全關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，常需手術(shù)治療[1]，手術(shù)要求盡量達(dá)到解剖復(fù)位，特別是關(guān)節(jié)面的解剖復(fù)位。但由于腕關(guān)節(jié)周圍組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腕關(guān)節(jié)面的術(shù)野顯露不夠開闊，給關(guān)節(jié)面的復(fù)位及鋼板、螺釘?shù)亩ㄎ辉斐梢欢ɡщy。近年來隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)及3D打印技術(shù)的發(fā)展，臨床醫(yī)生可以在電腦上通過骨折的3D數(shù)字模型更加直觀、全面地了解骨折形態(tài)，甚至可以在電腦上模擬骨折的復(fù)位及固定，同時通過3D打印機(jī)可以打印出骨折的等比例模板，在模板上進(jìn)行手術(shù)的模擬操作，從而使臨床醫(yī)生對手術(shù)的過程及術(shù)中可能遇到的情況有更充分的準(zhǔn)備，減少術(shù)中不必要的失誤，縮短手術(shù)時間、減少手術(shù)創(chuàng)傷。近年來我院手外科對收治的橈骨遠(yuǎn)端C型骨折患者應(yīng)用Mimics軟件及3D打印模板技術(shù)進(jìn)行術(shù)前設(shè)計及模擬操作，取得較好的臨床效果，現(xiàn)將結(jié)果報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料 采用回顧性研究方法，選擇2015年6月至2018年5月在廣州醫(yī)科大學(xué)附屬深圳沙井醫(yī)院手外科接受手術(shù)治療的30例橈骨遠(yuǎn)端C型骨折的患者，所有患者均為單側(cè)骨折，受傷機(jī)制均為跌倒時手部著地，間接暴力傳導(dǎo)所致，無明顯骨質(zhì)疏松及嚴(yán)重的壓縮骨折，無伴神經(jīng)血管損傷、骨筋膜室綜合征及嚴(yán)重內(nèi)科基礎(chǔ)疾病，受傷后常規(guī)行石膏托制動、抬高患肢、冰敷消腫，待皮膚出現(xiàn)皺褶皮紋后進(jìn)行手術(shù)，受傷至手術(shù)時間為5～10 d，平均約7 d。其中15例在電腦中利用Mimics 20.0軟件了解骨折的形態(tài)并模擬骨折的復(fù)位、內(nèi)固定，并利用3D打印模板進(jìn)行手術(shù)演練，納入實驗組；另15例為傳統(tǒng)手術(shù)對照組。實驗組中男性8例，女性7例；年齡28～61歲，平均38.1歲；左側(cè)7例，右側(cè)8例。對照組中男性8例，女性7例；年齡25～62歲，平均38.5歲；左側(cè)6例，右側(cè)9例。兩組患者的年齡和性別比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 術(shù)前設(shè)計 傳統(tǒng)手術(shù)對照組患者常規(guī)行腕部X線及CT平掃+三維重建檢查，術(shù)前通過影像學(xué)資料了解骨折的形態(tài)、骨折塊的移位情況，預(yù)判術(shù)中需使用的鋼板型號、鋼板放置的位置及螺釘?shù)墓潭孜?。實驗組患者常規(guī)行腕部X線及CT平掃+三維重建檢查后(圖1、圖2)，在電腦中將平掃的圖像保存為DCM格式并導(dǎo)入Mimics Medical 20.0軟件中，通過軟件中的Thresholding、Region Growing、Edit Masks等工具剔除腕骨、尺骨，重建出橈骨遠(yuǎn)端骨折的三維蒙板(圖3)，在3D視窗中可以對骨折的三維蒙板進(jìn)行縮放、平移及任意角度的旋轉(zhuǎn)，對骨折形態(tài)特別是關(guān)節(jié)面骨折的觀察非常清晰、直觀。在3D視窗中仔細(xì)觀察各骨折塊間的位置關(guān)系，對需要進(jìn)行復(fù)位的骨折塊利用3D Live Wire、Edit Masks、Boolean Operations、Region Growing等工具等逐個分離出來(圖4)，并利用Reposition工具通過“Move with Mouse”和“Rotate with Mouse”在軟件中模擬骨折的復(fù)位(圖5)。在電腦中以STL格式從Mimics軟件中導(dǎo)出骨折的3D數(shù)字模型，再將STL文件導(dǎo)入3D打印切片軟件中，根據(jù)骨折的形態(tài)對打印參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，利用3D打印機(jī)打印出1:1的骨折實體模板(3D打印機(jī)型號：同創(chuàng)三維T4；打印材質(zhì)：PLA)(圖6)。通過實體模板進(jìn)一步了解骨折形態(tài)，并在實體模板上模擬骨折的復(fù)位及內(nèi)固定(圖7、圖8)，根據(jù)骨折形態(tài)選取合適的鋼板及其擺放位置，觀察骨折塊形態(tài)及骨折線的位置，選取合適的螺釘固定孔位，記錄選取的鋼板型號及螺釘固定孔位，術(shù)中備用。

圖1 典型病例X線影像

圖2 CT三維重建圖像

圖3 電腦中骨折的三維蒙板

圖4 分離出移位的骨折塊

圖5 可在電腦中模擬骨折的復(fù)位

圖6 PLA材質(zhì)3D打印模板

圖8 在模板上模擬骨折的內(nèi)固定

1.3 手術(shù)方法 手術(shù)麻醉均采取臂叢神經(jīng)阻滯，患者取平臥位，患肢外展置于手術(shù)臺上，上臂上氣壓止血帶，手術(shù)入路取橈骨遠(yuǎn)端掌側(cè)入路，切口在腕部呈弧形偏向尺側(cè)，避免與腕橫紋垂直及損傷正中神經(jīng)掌皮支，切開皮膚、皮下，向橈側(cè)牽開橈側(cè)屈腕肌腱、正中神經(jīng)，向尺側(cè)牽開掌長肌腱、指屈肌腱，顯露旋前方肌，通過旋前方肌橈側(cè)切口行骨膜下剝離顯露骨折端，清理骨斷端間凝血塊，直視下復(fù)位骨折，術(shù)中根據(jù)復(fù)位情況，如需直視下復(fù)位關(guān)節(jié)面的可橫行切開部分關(guān)節(jié)囊打開關(guān)節(jié)，如需顯露背側(cè)骨折塊可聯(lián)合橈骨遠(yuǎn)端背側(cè)入路。骨折復(fù)位平整后以克氏針臨時固定，傳統(tǒng)手術(shù)組根據(jù)術(shù)中骨折形態(tài)選擇合適的橈骨遠(yuǎn)端解剖鎖定鋼板，根據(jù)骨折塊及骨折線選取合適的螺釘固定孔位，依次鉆孔、測深、置入自攻鎖定螺釘，實驗組選用在3D打印模板上模擬手術(shù)時選取的橈骨遠(yuǎn)端解剖鎖定鋼板型號，根據(jù)事先選取的螺釘固定孔位，依次鉆孔、測深、置入自攻鎖定螺釘，C臂機(jī)透視確定關(guān)節(jié)面平整，鋼板及螺釘位置良好后，拔除臨時固定的克氏針，對于某些鋼板無法固定到的骨折塊也可保留固定的克氏針，針尾折彎置于皮外(圖9)，切口深層放置負(fù)壓引流，逐層縫合閉合術(shù)口。

圖7 復(fù)位后的骨折3D打印模板

圖9 術(shù)后X線，骨折對位良好

1.4 術(shù)后處理 術(shù)后患腕行支具制動，術(shù)后48 h內(nèi)拔除負(fù)壓引流管，并指導(dǎo)患者行握拳、伸指及對指功能訓(xùn)練，術(shù)后4周拆除腕部支具并逐步行腕部功能訓(xùn)練，可配合中藥熏洗、蠟療、關(guān)節(jié)松動等治療。

1.5 觀察指標(biāo) 比較兩組患者的手術(shù)時間、術(shù)中出血量、手術(shù)切口及骨折愈合情況。出院后通過門診進(jìn)行隨訪，根據(jù)Gartland-Werley評分系統(tǒng)對腕關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評分，0～2分為優(yōu)，3～8分為良，9～20分為可，≥21分為差。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料比較采用Fisher確切概率法，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的手術(shù)時間及術(shù)中出血量比較 實驗組患者的手術(shù)時間明顯短于對照組，術(shù)中出血量明顯少于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表1。

表1 兩組患者的手術(shù)時間及術(shù)中出血量比較(±s)

表1 兩組患者的手術(shù)時間及術(shù)中出血量比較(±s)

組別實驗組對照組t值P值例數(shù)15 15手術(shù)時間(min)69.00±6.34 73.93±6.34 2.132＜0.05術(shù)中出血量(mL)29.67±6.40 35.00±6.27 2.306＜0.05

2.2 兩組患者的手術(shù)切口及骨折愈合情況比較 兩組患者均順利完成手術(shù)，術(shù)后傷口Ⅰ期愈合，所有患者均獲得隨訪，隨訪時間為10～18個月，平均12個月，末次隨訪兩組患者均達(dá)到骨性愈合。

2.3 兩組患者腕關(guān)節(jié)功能比較 根據(jù)Gartland-Werley評分系統(tǒng)對腕關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評分，末次隨訪時實驗組患者腕關(guān)節(jié)功能優(yōu)3例，良10例，可2例，優(yōu)良率為86.67%；對照組患者腕關(guān)節(jié)功能優(yōu)1例，良10例，可4例，優(yōu)良率為73.33%，兩組患者腕關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

3 討論

臨床上對橈骨遠(yuǎn)端C型骨折的診斷及分型主要依據(jù)X線平片及CT檢查，但其對關(guān)節(jié)面骨折的顯示不夠直觀。雖然通過CT的三維重建可以形成骨折的立體影像，但目前臨床應(yīng)用的醫(yī)學(xué)影像軟件無法移除腕骨，合成的三維圖像仍無法清晰清觀察到關(guān)節(jié)面骨折情況，需靠臨床醫(yī)生對三維空間的想象來判斷關(guān)節(jié)面的骨折形態(tài)。Mimics是一款在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的三維編輯軟件，可以利用CT、MR等醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)重建出骨骼、血管等人體組織器官的三維圖像，并可對其進(jìn)行編輯。對腕關(guān)節(jié)進(jìn)行CT平掃后，臨床醫(yī)生可以在個人電腦上利用Mimics軟件導(dǎo)入CT的影像學(xué)數(shù)據(jù)重建出橈骨遠(yuǎn)端骨折的三維模型，通過其編輯功能可以移除腕骨、尺骨，并可以對其進(jìn)行縮放、測量及任意角度的觀察，對關(guān)節(jié)面骨折的觀察更為清晰、直觀，對骨折的分型和治療具有指導(dǎo)意義[2]。同時在電腦中可以實現(xiàn)骨折的模擬復(fù)位，通過模擬復(fù)位臨床醫(yī)師可以預(yù)判術(shù)中骨折復(fù)位的難易程度、復(fù)位后是否會存在骨缺損。

近年來3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸的深入[3-4]，在醫(yī)療模板打印的應(yīng)用上已非常廣泛[5-6]。通過3D打印機(jī)，可將Mimics軟件重建出的骨折數(shù)字模型打印成等比例的骨折實體模板，個體化的模板便于向患者介紹病情及治療方法，減少患者對手術(shù)的緊張及疑慮[7]，臨床醫(yī)生則可在骨折的實體模板上可以進(jìn)行術(shù)前的手術(shù)演練，模擬骨折的復(fù)位、鋼板的固定等手術(shù)過程，增加手術(shù)的熟練程度，預(yù)先選取合適的鋼板和螺釘固定孔位、測量螺釘?shù)拈L度，減少術(shù)中透視次數(shù)，縮短手術(shù)時間。

本臨床研究支持了上述觀點，實驗組應(yīng)用Mimics 20.0軟件對骨折形態(tài)進(jìn)行觀察比對照組單純依靠X線平片及CT更為直觀、全面，臨床醫(yī)生通過軟件可以獲取更多骨折信息，同時實驗組通過3D打印模板進(jìn)行體外手術(shù)演練提高了手術(shù)的熟練程度，對比傳統(tǒng)手術(shù)對照組，實驗組縮短了手術(shù)時間、減少了術(shù)中出血量，術(shù)后腕關(guān)節(jié)功能根據(jù)Gartland-Werley評分實驗組優(yōu)良率雖然對照組，但兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

綜上所述，通過3D打印模板技術(shù)可以針對每個橈骨遠(yuǎn)端C型骨折患者做出個體化術(shù)前設(shè)計，提高手術(shù)的熟練程度，減少術(shù)中不必要的失誤，縮短手術(shù)時間、減少術(shù)中出血。同時該技術(shù)利用患者已有的CT影像資料，不會對患者造成額外的負(fù)擔(dān)或創(chuàng)傷，對其他部位的骨科手術(shù)同樣具有推廣應(yīng)用價值[8-10]。