李璐兵,阿依丁·夏哈太,李 飛，韓 然

1.新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院骨病矯形外科,烏魯木齊 830002；2.新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院國(guó)際病區(qū)骨科組,烏魯木齊 830002

脛骨平臺(tái)是膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的主要承擔(dān)者，一旦因外力骨折將嚴(yán)重?fù)p傷其結(jié)構(gòu)及功能，同時(shí)還可能導(dǎo)致附近的內(nèi)外副韌帶、交叉韌帶以及半月板等組織結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致患者膝關(guān)節(jié)功能受限[1]。內(nèi)固定術(shù)是脛骨平臺(tái)骨折的主流術(shù)式，術(shù)前臨床常需根據(jù)患者局部X線片、CT成像圖來(lái)設(shè)計(jì)治療方案，但這些成像結(jié)果均屬于平面圖像，患者骨折局部解剖結(jié)構(gòu)極易因骨塊重疊、遮擋等因素而無(wú)法有效成像，增加了內(nèi)固定手術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。3D數(shù)字化技術(shù)可將CT掃描參數(shù)進(jìn)行三維重建，并構(gòu)建打印出骨折局部三維實(shí)物模型，為隨后的內(nèi)固定治療提供準(zhǔn)確指導(dǎo)[4]。本文前瞻性研究2016年2月—2018年8月新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院骨病矯形外科收治的92例復(fù)雜型脛骨平臺(tái)骨折患者臨床資料，以探討術(shù)前3D數(shù)字化技術(shù)模擬手術(shù)復(fù)位及操作對(duì)復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者的手術(shù)效果及關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的影響。

臨床資料

1一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)[5]：(1)年齡26～65歲；(2)創(chuàng)傷病史明確，單側(cè)膝關(guān)節(jié)脛骨平臺(tái)骨折； (3)Schatzker分型為Ⅴ型、Ⅵ型； (4)骨折至手術(shù)時(shí)間間隔<14d； (5)由同一組醫(yī)護(hù)人員實(shí)施手術(shù)。排除標(biāo)準(zhǔn)[6]：(1)存在骨腫瘤、骨結(jié)核； (2)伴有大片的組織缺損、血管損傷、神經(jīng)損傷； (3)合并全身其他系統(tǒng)的重大創(chuàng)傷； (4)陳舊性骨折； (5)伴有嚴(yán)重的骨代謝及骨質(zhì)疏松疾病。

本組共收治92例復(fù)雜型脛骨平臺(tái)骨折患者，按照隨機(jī)數(shù)字表法分為3D模擬組(術(shù)前3D數(shù)字化技術(shù)模擬骨折復(fù)位、手術(shù)入路等操作)和對(duì)照組(常規(guī)手術(shù)治療)，各46例。兩組患者年齡、性別等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。本研究經(jīng)筆者醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核[院倫(研)(2015)17號(hào)]，患者及其家屬簽署知情同意書(shū)。

表1 兩組患者一般資料

2 方法

2.13D及數(shù)字化模擬 對(duì)照組：行東芝64排螺旋CT常規(guī)掃描，掃描參數(shù)如下：電流200mA，電壓120Kv，厚層為0.5mm。

3D模擬組：CT掃描同對(duì)照組，將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Minics軟件內(nèi)進(jìn)行三維重建，并創(chuàng)想三維 CT-228 3D打印機(jī)進(jìn)行三維打印。構(gòu)建骨折區(qū)域1∶1模型，根據(jù)模型確定患者骨折類型，并通過(guò)軟件自帶的閾值分割及區(qū)域增長(zhǎng)功能，對(duì)骨折塊進(jìn)行分離。觀察骨折斷裂、位置以及大小等參數(shù)，并以此設(shè)計(jì)手術(shù)方案，并在模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，以獲得最佳的復(fù)位路徑。確定內(nèi)固定所需器材的型號(hào)、大小以及固定位置。影像學(xué)檢測(cè)均由2名專業(yè)影像學(xué)醫(yī)師完成。

2.2手術(shù)操作 全麻，取平臥或俯臥位，根據(jù)患者骨折情況及3D模擬手術(shù)方案選擇合理的入路方案，包括內(nèi)側(cè)、外側(cè)以及后側(cè)等。鈍性分離皮下組織，向外牽拉并脛神經(jīng)、腘血管等組織，顯露關(guān)節(jié)囊及骨折面，清理淤血、破碎組織后，根據(jù)CT圖像結(jié)果或之前的模擬設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)位。將接骨板置入并與骨骼恰當(dāng)貼合，根據(jù)患者骨折情況選擇合理的螺釘及鋼板植入，固定位置。再次確定復(fù)位及內(nèi)固定結(jié)果，滿意后逐層縫合切片，包扎。兩組手術(shù)均由同2名專業(yè)骨科醫(yī)師實(shí)施。

2.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 比較兩組患者手術(shù)時(shí)間、出血量、手術(shù)切口長(zhǎng)度、術(shù)中透視時(shí)間、解剖復(fù)位率、住院時(shí)間、骨折愈合時(shí)間及手術(shù)并發(fā)癥(內(nèi)固定松動(dòng)、關(guān)節(jié)腔感染、切口感染)。膝關(guān)節(jié)功能評(píng)價(jià)采用Lysholm評(píng)分量表評(píng)價(jià)[7]，跛行總分5分、支持總分5分、絞鎖總分15分、不穩(wěn)定總分25分、腫脹總分10分、上樓總分10分、下蹲總分5分、疼痛總分25分,分別于術(shù)后4、6個(gè)月進(jìn)行評(píng)價(jià)。于手術(shù)后即刻，術(shù)后4、6個(gè)月對(duì)患側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行前后位、側(cè)位標(biāo)準(zhǔn)X線平掃，并測(cè)量患者脛骨平臺(tái)內(nèi)翻角(TPA)、脛骨平臺(tái)后傾角(PA)的變化。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

3D模擬組手術(shù)時(shí)間、出血量、術(shù)中透視時(shí)間均少于對(duì)照組(P<0.05)，3D組模擬組解剖復(fù)位率高于對(duì)照組(P<0.05)，3D模擬組和對(duì)照組手術(shù)切口長(zhǎng)度、住院時(shí)間、骨折愈合時(shí)間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 兩組患者手術(shù)過(guò)程及術(shù)后康復(fù)指標(biāo)比較

術(shù)后4個(gè)月，3D模擬組Lysholm評(píng)分高于對(duì)照組(P<0.05)，術(shù)后6個(gè)月，3D組模擬組的Lysholm評(píng)分與對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表3。

表3 兩組患者手術(shù)后Lysholm評(píng)分比較分)

手術(shù)后即刻，術(shù)后4、6個(gè)月，3D模擬組和對(duì)照組的膝關(guān)節(jié)TPA、PA角比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后4、6個(gè)月，兩組患者膝關(guān)節(jié)TPA、PA角與術(shù)后即刻比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表4。

表4 兩組患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)TPA、PA角比較

3D模擬組手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率4%與對(duì)照組9%比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表5。典型病例見(jiàn)圖1。

圖1 患者男性，39歲，建筑工地重物砸傷致左側(cè)脛骨平臺(tái)骨折，Schatzker Ⅵ型。a.術(shù)前患者X線片檢查結(jié)果;b.術(shù)前CT三維重建;c.術(shù)前3D打印模型；d.術(shù)前對(duì)3D打印模型進(jìn)行復(fù)位、模擬手術(shù)練習(xí)；e.術(shù)后2個(gè)月X線片,復(fù)位達(dá)到解剖復(fù)位，內(nèi)固定良好

表5 兩組患者手術(shù)并發(fā)癥率比較[n(%)]

討 論

3D數(shù)字化技術(shù)是一種將患者CT掃描參數(shù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，并以“分層制作，逐層疊加”為原理，借助3D打印技術(shù)模擬、打印患者骨骼三維實(shí)體模型的醫(yī)療新技術(shù)[6]。3D數(shù)字化技術(shù)在骨科治療工作中優(yōu)勢(shì)：(1)為醫(yī)師提供全面的骨折病理結(jié)構(gòu)，3D數(shù)字化技術(shù)制備的1∶1模型可直觀、全面反映骨折移位、塌陷情況，這為手術(shù)入路、內(nèi)固定方案選擇等提供了客觀指導(dǎo)[7]；(2)提高術(shù)前準(zhǔn)備效果，3D數(shù)字化技術(shù)可為醫(yī)師提供合適的鈦板模型，并可對(duì)鈦板進(jìn)行精確塑形，以確保其與骨折面貼合性，同時(shí)醫(yī)師還可將調(diào)整好的鈦板打印出來(lái)，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)際施術(shù)鈦板進(jìn)行預(yù)處理，有效保障復(fù)位鈦板的力學(xué)強(qiáng)度，降低周?chē)M織損傷，縮短鈦板現(xiàn)場(chǎng)制備所需時(shí)間[8]。

本研究中3D模擬組手術(shù)時(shí)間、出血量、術(shù)中透視時(shí)間均少于對(duì)照組，這與3D模擬組可于術(shù)前進(jìn)行手術(shù)方案預(yù)演，其施術(shù)方案優(yōu)化程度更高有關(guān)。同時(shí)3D模擬組解剖復(fù)位率高于對(duì)照組，表明3D數(shù)字化技術(shù)可有效指導(dǎo)醫(yī)師術(shù)中復(fù)位操作，這與醫(yī)師可根據(jù)3D數(shù)字化技術(shù)的1∶1模型直觀了解患者骨折移位、坍塌情況有關(guān)[9]。但3D模擬組和對(duì)照組手術(shù)切口長(zhǎng)度、住院時(shí)間、骨折愈合時(shí)間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明3D數(shù)字化技術(shù)雖然可加速內(nèi)固定施術(shù)時(shí)間，降低患者術(shù)中出血量，但這一技術(shù)對(duì)手術(shù)整體創(chuàng)傷并無(wú)明顯改善，因此患者術(shù)后恢復(fù)時(shí)間相似。

Lysholm評(píng)分是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣泛的一種關(guān)節(jié)功能評(píng)分系統(tǒng)[10]。本組研究發(fā)現(xiàn)3D模擬組可在術(shù)后早期獲得更高的膝關(guān)節(jié)功能，分析其原因可能為3D數(shù)字化技術(shù)模擬手術(shù)復(fù)位及操作可為手術(shù)提供預(yù)演，醫(yī)師可在預(yù)演時(shí)掌握患者局部骨折情況，明確鈦板結(jié)構(gòu)，了解釘?shù)雷罴厌斎敕桨福@對(duì)提高鈦板內(nèi)固定穩(wěn)定性具有重要意義。此外，手術(shù)預(yù)演還可優(yōu)化手術(shù)入路方案，有效降低患者術(shù)中軟組織損傷率，這對(duì)患者術(shù)后早期關(guān)節(jié)功能恢復(fù)具有重要作用。

膝關(guān)節(jié)對(duì)位穩(wěn)定、力線正常與否是脛骨平臺(tái)骨折內(nèi)固定術(shù)后患者關(guān)節(jié)功能及術(shù)后疼痛的重要影響因素。膝關(guān)節(jié)TPA、PA角則是臨床常用的下肢力線測(cè)量、評(píng)估指標(biāo)。本研究中手術(shù)后即刻，術(shù)后4、6個(gè)月，3D模擬組和對(duì)照組的膝關(guān)節(jié)TPA、PA角比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明兩種方案均可有效恢復(fù)患者下肢力線，確保膝關(guān)節(jié)對(duì)位。TPA、PA值只受脛骨平臺(tái)結(jié)構(gòu)影響，而本研究中3D數(shù)字化技術(shù)指導(dǎo)下的復(fù)位操作可顯著糾正TPA、PA值。隨后不良反應(yīng)研究顯示，兩組方案安全性相似，患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較低。提示3D數(shù)字化技術(shù)模擬手術(shù)復(fù)位及操作在降低復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率的療效上與常規(guī)CT掃描相似。

平面影像學(xué)指導(dǎo)下的脛骨平臺(tái)骨折內(nèi)固定術(shù)往往因術(shù)前掃描圖像的二維性出現(xiàn)種種缺陷，并因此導(dǎo)致內(nèi)固定不佳、復(fù)位不完整等不良結(jié)果。而3D數(shù)字化技術(shù)具有的骨折局部模擬、三維打印功能則可直觀反映骨折局部現(xiàn)狀，為手術(shù)設(shè)計(jì)、預(yù)演提供準(zhǔn)確參考，這必然大幅提升脛骨平臺(tái)骨折內(nèi)固定術(shù)療效，可以預(yù)期該技術(shù)必然會(huì)成為骨折治療的重要輔助技術(shù)。

綜上所述，術(shù)前3D數(shù)字化技術(shù)模擬手術(shù)復(fù)位及操作有利于減少?gòu)?fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)操作的難度、提高解剖復(fù)位率、促進(jìn)早期膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)。