劉佩雷 張樂 彭成 陶奇昌 代建昊 常彬 李強(qiáng)

安徽理工大學(xué)第一附屬醫(yī)院（淮南市第一人民醫(yī)院）（安徽淮南232000）

脛骨平臺(tái)是組成膝關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)，受到直接或間接暴力易造成平臺(tái)骨折，巨大暴力可造成脛骨平臺(tái)附近內(nèi)外側(cè)副韌帶、前后交叉韌帶及半月板等重要組織損傷，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能障礙。臨床上多采用X 線、CT 或MRI 二維掃描或者進(jìn)行三維重組來描述骨折的類型、嚴(yán)重程度，并依次制定手術(shù)方案［1-2］，缺點(diǎn)是通過二維掃描圖像往往不能真實(shí)、準(zhǔn)確反映平臺(tái)內(nèi)部的骨折線走形以及鄰近組織損傷程度，術(shù)中往往需要反復(fù)調(diào)整骨折復(fù)位角度，無疑延長了手術(shù)時(shí)間，增加了射線暴露風(fēng)險(xiǎn)［3-4］。關(guān)節(jié)鏡輔助治療脛骨平臺(tái)骨折，可動(dòng)態(tài)觀察評(píng)估塌陷平臺(tái)復(fù)位的情況，同時(shí)處理膝關(guān)節(jié)內(nèi)韌帶、半月板、軟骨及撕脫骨折，骨折復(fù)位不需要打開關(guān)節(jié)囊，保護(hù)關(guān)節(jié)囊的完整性，為切開內(nèi)固定提供強(qiáng)有力的支撐，有益于患者早期開始功能鍛煉，為膝關(guān)節(jié)功能的良好復(fù)原奠定基礎(chǔ)，在脛骨平臺(tái)骨折中具有明確的臨床療效，有望替代常規(guī)開放手術(shù)［5］。但是只有術(shù)前常規(guī)影像學(xué)資料為關(guān)節(jié)鏡輔助治療手術(shù)入路的確定提供參考是不夠的，術(shù)中骨折復(fù)位需要多次調(diào)整，手術(shù)和麻醉時(shí)間也隨之延長。隨著3D 打印技術(shù)的進(jìn)步，根據(jù)術(shù)前骨折三維重組圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)、個(gè)性化打印，能夠?qū)崿F(xiàn)與人體骨折等比例模型，通過在模型上設(shè)置最佳的手術(shù)入路和模擬復(fù)位，能夠讓術(shù)者掌握更全面和準(zhǔn)確的骨折信息，精準(zhǔn)快速恢復(fù)脛骨平臺(tái)的高度、寬度及關(guān)節(jié)面的平整度［6-7］。目前，3D 打印技術(shù)在骨科的多個(gè)領(lǐng)域，如脊柱側(cè)彎、髖膝關(guān)節(jié)置換、骨折缺損、仿真模型等應(yīng)用越來越廣泛。目前，將3D 打印與關(guān)節(jié)鏡聯(lián)合應(yīng)用于脛骨平臺(tái)骨折的臨床研究還較少。因此，本研究通過單中心開展3D 打印聯(lián)合關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)治療脛骨平臺(tái)骨折的臨床效果，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)后續(xù)臨床應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料該研究采用臨床、前瞻性、對(duì)照研究的方法，選擇2018年3月至2020年3月我院確診脛骨平臺(tái)骨折患者共62 例，采用電腦生成隨機(jī)數(shù)字法分為對(duì)照組和觀察組各31 例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）單側(cè)新鮮骨折，發(fā)病時(shí)間小于72 h；（2）經(jīng)X 線、CT 或MRI 確診脛骨平臺(tái)骨折；（3）根據(jù)分組完成手術(shù)治療，術(shù)后均康復(fù)出院；（4）簽署手術(shù)知情同意書，臨床隨訪資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）復(fù)合其他部位嚴(yán)重?fù)p傷，入院病情較重，不適合手術(shù)；（2）骨折合并嚴(yán)重的神經(jīng)、血管或軟組織損傷，影響術(shù)后康復(fù)；（3）術(shù)后不能遵醫(yī)囑進(jìn)行正確康復(fù)；（4）失訪。

1.2 研究方法所有入組患者入院積極完善相關(guān)檢查，評(píng)估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，由同一手術(shù)和護(hù)理團(tuán)隊(duì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)流程進(jìn)行。其中對(duì)照組采用關(guān)節(jié)鏡輔助治療，主要步驟：根據(jù)術(shù)前CT 二維掃描結(jié)果判斷骨折類型、制定手術(shù)入路、選擇內(nèi)固定器械、評(píng)估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)測(cè)術(shù)后并發(fā)癥，對(duì)于復(fù)雜骨折常規(guī)跟骨牽引等?；颊呷⊙雠P位，采用硬膜外麻醉。按膝關(guān)節(jié)鏡標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)外側(cè)入路，置入關(guān)節(jié)鏡生理鹽水灌注沖洗，處理膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)積血滑膜等至視野清晰。然后檢查半月板、前后交叉韌帶以及骨折端劈裂移位與塌陷情況。采用克氏針與復(fù)位鉗復(fù)位劈裂骨折，經(jīng)皮兩枚空心釘固定。根據(jù)骨折不同類型選擇合適切口，對(duì)于塌陷骨折在膝關(guān)節(jié)前內(nèi)側(cè)或前外側(cè)開放4 cm 切口，距離平臺(tái)關(guān)節(jié)面開窗，通過撬頂復(fù)位后植骨。關(guān)節(jié)鏡下明確復(fù)位情況。然后置入解剖鋼板，以C 臂透視觀察鋼板位置與骨折對(duì)位情況，之后鉆孔，將螺釘擰入。再次應(yīng)用關(guān)節(jié)鏡觀察關(guān)節(jié)面的平整度，留置引流管，關(guān)閉切口，包扎敷料，開放止血帶，完成手術(shù)。由于關(guān)節(jié)鏡下手術(shù)比開放直視下視野更為狹小，需要術(shù)者和助手仔細(xì)研究術(shù)前影像資料，掌握局部解剖結(jié)構(gòu)以及毗鄰結(jié)構(gòu)，保證術(shù)野干凈，及時(shí)止血。術(shù)后常規(guī)預(yù)防感染、抗凝和止痛等處理，根據(jù)康復(fù)情況盡早進(jìn)行關(guān)節(jié)功能訓(xùn)練。

觀察組聯(lián)合術(shù)前3D 打印，主要步驟：采用美國西門子高分辨率256 薄層CT 掃描儀對(duì)骨折部位進(jìn)行二維掃描，將原始圖像以DICOM 格式傳輸至后處理工作站進(jìn)行三維軸位模型重建，主要參數(shù)設(shè)置：1.0 mm 切片和1.0 mm 層間距。所有切片都是手工分割為三個(gè)平面（圖1）。分離過程去除了股骨和髕骨，僅保留脛骨部分。在檢查并確定骨折，術(shù)前算法由骨科和三維建模團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備（圖2）。成功的三維重建大約需要100 min。脛骨平臺(tái)損傷的精確1：1 模型在12 h 內(nèi)使用一個(gè)腫塊入口形成鏡像對(duì)側(cè)。采用鏡像成像技術(shù)，將正常側(cè)脛骨平臺(tái)打印成與傷前脛骨相似的真實(shí)尺寸骨折側(cè)模型，并進(jìn)行術(shù)前設(shè)計(jì)和體外模擬手術(shù)［8］。凹陷帶的位置及凹陷深度用來確定骨折的類型和角度，并利用患者的三維模型進(jìn)行術(shù)前手術(shù)計(jì)劃。手術(shù)過程以及術(shù)后處理同對(duì)照組。

1.3 觀察指標(biāo)比較兩組手術(shù)指標(biāo)（包括平均手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、骨折復(fù)位時(shí)間）和臨床指標(biāo)（包括術(shù)后康復(fù)時(shí)間、疼痛和腫脹程度、并發(fā)癥），隨訪6 個(gè)月比較膝關(guān)節(jié)功能（HSS）和運(yùn)動(dòng)功能（FMA）評(píng)分?？祻?fù)時(shí)間定義為從術(shù)后第一天開始，至各項(xiàng)生命體征穩(wěn)定、骨折矯正、切口基本愈合，經(jīng)醫(yī)生評(píng)估可順利出院為止。

術(shù)后3 d 采用視覺模擬量表（VAS）進(jìn)行疼痛評(píng)分，分值0 ～10 分，分值越高表示疼痛越嚴(yán)重。采用帶刻度的軟尺測(cè)量腫脹最明顯處，與自身健側(cè)同部位進(jìn)行比較，以（腫脹-健側(cè)）長度表示腫脹程度。并發(fā)癥主要包括內(nèi)固定移位或斷裂、再骨折、感染、骨關(guān)節(jié)炎等。HSS 包括疼痛（30 分）、功能（22 分）、活動(dòng)度（18 分）、肌力（10 分）、屈膝畸形（10 分）、穩(wěn)定性（10 分），總分100 分，評(píng)分越高表現(xiàn)膝關(guān)節(jié)功能越佳。Fugl-Meyer 量表包括反射活動(dòng)（4 分）、屈級(jí)共同運(yùn)動(dòng)（6 分）、伸肌共同運(yùn)動(dòng)（8 分）、聯(lián)合共同運(yùn)動(dòng)（4 分）、分離運(yùn)動(dòng)（4 分）、正常反射（2 分）、協(xié)調(diào)/速度（6 分），總分34 分，評(píng)分越高表示膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能越佳。

圖1 跟蹤骨折線的多角度觀察Fig.1 multi-angle observation of tracking the fracture line

圖2 脛骨平臺(tái)骨折的三維算法Fig.2 Three-dimensional algorithm of tibial plateau fracture

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料例（%）表示，比較用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般臨床資料的比較對(duì)照組28 例和觀察組29 例最終完成隨訪，失訪原因主要是電話無法聯(lián)系。兩組患者的一般臨床資料具有可比性（P＞0.05）。見表1。

2.2 兩組手術(shù)指標(biāo)的比較觀察組平均手術(shù)時(shí)間和骨折復(fù)位時(shí)間比對(duì)照組縮短，術(shù)中出血量減少（P＜0.05）。見表2。

2.3 兩組臨床指標(biāo)的比較觀察組術(shù)后3 d 疼痛VAS 評(píng)分比對(duì)照組降低，腫脹程度減輕（P＜0.05）；兩組術(shù)后康復(fù)時(shí)間和并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

2.4 兩組隨訪HSS 和FMA 評(píng)分的比較觀察組隨訪6 個(gè)月HSS 和FMA 評(píng)分均明顯高于對(duì)照組（P＜0.05）。見表4。

表1 兩組患者的一般臨床資料比較Tab.1 Comparison of general clinical datas between the two groups ±s

表1 兩組患者的一般臨床資料比較Tab.1 Comparison of general clinical datas between the two groups ±s

年齡（歲） 體質(zhì)量指數(shù)（kg/m2） 左側(cè)/右側(cè)（例）Ⅰ Ⅱ骨-Ⅲ折SchazkⅣ er 分型（Ⅴ 例）Ⅵ 組別對(duì)照組觀察組t/χ2值P 值例數(shù)28 29男/女（例）17/11 19/10 0.141 0.707 52.3±5.2 52.9±5.6 0.635 0.323 25.6±2.3 25.4±2.1 0.427 0.587 15/13 15/14 0.019 0.8897 6 0.909 0.923 8 67 94 52 3

表4 兩組隨訪HSS 和FMA 評(píng)分的比較Tab.4 Comparison of HSS and FMA scores between the two groups ±s

表4 兩組隨訪HSS 和FMA 評(píng)分的比較Tab.4 Comparison of HSS and FMA scores between the two groups ±s

注：對(duì)照組隨訪與術(shù)前比較，#P ＜0.05；觀察組隨訪與術(shù)前比較，*P ＜0.05

組別 例數(shù) 術(shù)前HSS評(píng)分隨訪 術(shù)前FMA評(píng)分隨訪對(duì)照組觀察組t 值P 值28 29 64.5±13.6 62.3±12.4 0.465 0.628 85.7±9.2#91.2±8.6*5.968 0.004 11.6±3.7 10.2±3.5 0.329 0.721 22.4±4.7#29.8±5.2*6.857 0.001

表2 兩組手術(shù)指標(biāo)的比較Tab.2 Comparison of operation indexes between the two groups ±s

表2 兩組手術(shù)指標(biāo)的比較Tab.2 Comparison of operation indexes between the two groups ±s

組別 例數(shù) 手術(shù)時(shí)間（min）骨折復(fù)位時(shí)間（min）出血量（mL）對(duì)照組28172.5±32.432.7±8.631.2±6.3觀察組29134.5±16.715.6±4.325.7±5.4 t值P值6.539 0.001 8.235＜0.001 5.589 0.003

表3 兩組臨床指標(biāo)的比較Tab.3 Comparison of clinical indexes between the two groups±s

表3 兩組臨床指標(biāo)的比較Tab.3 Comparison of clinical indexes between the two groups±s

組別 例數(shù) 疼痛VAS評(píng)分 腫（脹m程m）度 康（復(fù)d時(shí)）間［并例（發(fā)%癥）］對(duì)照組281.9±0.514.6±3.211.3±2.43（10.7）觀察組t/χ2值P值29 1.5±0.4 4.232 0.009 9.5±1.3 4.755 0.006 10.2±1.9 0.638 0.275 2（6.9）0.002 0.967

3 討論

脛骨平臺(tái)骨折屬于關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，治療原則主要是恢復(fù)下肢的力線，以及恢復(fù)脛骨平臺(tái)的平整度，其次還需要堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定。早期的功能鍛煉，手術(shù)要求高精度、最佳的術(shù)前計(jì)劃，目前主要根據(jù)Schatzker 影像、三柱理論和AO/OTA 分類、位置和對(duì)骨折線的重要特征進(jìn)行描述，臨床上最常用CT掃描來評(píng)估骨折線的位置，但是部分病例仍缺乏典型的骨折線方向。而且后剪性骨折在Schatzker clas 中不屬于Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ類型。3D 個(gè)性化打印模型對(duì)患者的特定受傷側(cè)，如骨盆髖臼、股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、距骨跟骨骨折等，有助于理解復(fù)雜性骨折的病理解剖及術(shù)前制定恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)方案，包括螺絲入口的位置和軌跡［9-10］。

本研究通過小樣本臨床前瞻性對(duì)照試驗(yàn)的方法，比較了術(shù)前3D 打印輔助關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)治療脛骨平臺(tái)骨折的臨床效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)觀察組的手術(shù)時(shí)間和骨折復(fù)位時(shí)間比對(duì)照組縮短，術(shù)中出血量減少。提示3D 打印有助于縮短手術(shù)進(jìn)程，減少出血量。骨折復(fù)位良好是保證術(shù)后關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的關(guān)鍵因素，由于脛骨平臺(tái)骨折涉及結(jié)構(gòu)較多，并且在關(guān)節(jié)平面內(nèi)容易對(duì)CT 二維掃描成像產(chǎn)生較多遮擋，導(dǎo)致術(shù)者對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的真實(shí)情況可能產(chǎn)生誤判，影響骨折復(fù)位效果，可能需要反復(fù)調(diào)整復(fù)位角度，增加術(shù)中射線暴露風(fēng)險(xiǎn)［11-12］。3D 打印通過仿真、重現(xiàn)與人體關(guān)節(jié)等大的模型，經(jīng)過專業(yè)算法最大限度展示骨折線，指導(dǎo)選擇恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)路徑、復(fù)位角度、鋼板內(nèi)固定以及螺釘數(shù)量等，讓術(shù)者充分掌握骨折信息，讓助手能夠更加協(xié)調(diào)地配合術(shù)者完成手術(shù)，克服關(guān)節(jié)鏡的不足［13］。

本研究還得出，觀察組術(shù)后3 d 疼痛VAS 評(píng)分比對(duì)照組降低，腫脹程度減輕；骨折術(shù)后疼痛和腫脹是最常見，也是影響術(shù)后早期功能康復(fù)訓(xùn)練的重要不利因素。3D 打印通過術(shù)前多次模擬手術(shù)方案，能夠減輕術(shù)中對(duì)關(guān)節(jié)的牽拉和撕扯，也能夠提高術(shù)中復(fù)位質(zhì)量，無需調(diào)整內(nèi)固定鋼板型號(hào)，減少了內(nèi)植物無菌消毒的次數(shù)，無形中也提高了手術(shù)的安全性，防止手術(shù)感染的發(fā)生［14］。這些對(duì)減輕術(shù)后患者疼痛和肢體腫脹均有重要意義。但兩組術(shù)后康復(fù)時(shí)間和并發(fā)癥發(fā)生率比較差異不明顯，考慮可能與納入樣本量有限，同時(shí)觀察并發(fā)癥的時(shí)間較短有關(guān)。3D 打印的主要目的不僅是能夠更加準(zhǔn)確、全面掌握骨折信息，幫助術(shù)者制定恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)方案，同時(shí)也能夠選擇恰當(dāng)?shù)膬?nèi)固定鈦板，術(shù)前做預(yù)彎和滅菌處理，減少術(shù)中選擇接骨板的次數(shù)，復(fù)位質(zhì)量更好，術(shù)后發(fā)生內(nèi)植物斷裂或移位、再骨折、內(nèi)植物感染、靜脈血栓形成等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)大大降低［15］。

最后，觀察組隨訪6 個(gè)月HSS 和FMA 評(píng)分均明顯高于對(duì)照組。關(guān)節(jié)功能的康復(fù)質(zhì)量是評(píng)估手術(shù)成敗的關(guān)鍵，也是影響患者生活質(zhì)量的決定因素。許國強(qiáng)等［16］通過回顧性分析也指出，3D 打印技術(shù)對(duì)脛骨平臺(tái)骨折患者的關(guān)節(jié)功能及運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)有良好的促進(jìn)作用。王波等［17］也認(rèn)為，3D 打印輔助膝關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)治療脛骨平臺(tái)骨折能夠提升手術(shù)效果，縮短住院時(shí)間，降低并發(fā)癥，提高患者的生活質(zhì)量，具有較高的可行性和安全性。關(guān)節(jié)鏡由于視野狹小，需要對(duì)骨折信息充分了解，對(duì)局部解剖結(jié)構(gòu)熟悉，手術(shù)中配合默契［18-19］；通過術(shù)前3D 打印仿真模型能夠直觀再現(xiàn)人體脛骨平臺(tái)骨折全貌，較常規(guī)二維成像甚至三維重組更精確［20-21］。經(jīng)過3D 打印提高了術(shù)者的手術(shù)安全性和準(zhǔn)確性，縮短了手術(shù)時(shí)間，降低了手術(shù)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)術(shù)后康復(fù)無疑起到較大的促進(jìn)作用。

綜上所述，術(shù)前3D 打印輔助關(guān)節(jié)鏡微創(chuàng)治療脛骨平臺(tái)骨折有較好的臨床效果，能夠縮短手術(shù)和骨折復(fù)位時(shí)間，減少出血量，降低術(shù)后疼痛和腫脹程度，改善膝關(guān)節(jié)功能和運(yùn)動(dòng)功能。該研究創(chuàng)新點(diǎn)在于將3D 打印應(yīng)用于關(guān)節(jié)鏡骨折修復(fù)術(shù)，提高了手術(shù)的安全性和手術(shù)療效，促使今后對(duì)3D 打印技術(shù)的深入研究；研究不足在于納入樣本量較少，觀察時(shí)間較短，術(shù)者的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)仍是影響手術(shù)效果的重要因素。