羅春強(qiáng) 李鑒軼 林荔軍

(1 南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院新塘醫(yī)院, 廣東省廣州市 511340；2 南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，廣東省廣州市 510515；3 南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院骨科，廣東省廣州市 510282)

脛骨Pilon骨折是累及負(fù)重關(guān)節(jié)面與干骺端的脛骨遠(yuǎn)端骨折,約占下肢骨折的1%，脛骨骨折的3%～10%[1]。其中的Ruedi-Allgower Ⅱ、Ⅲ型骨折為復(fù)雜Pilon骨折，表現(xiàn)為干骺端不同程度的壓縮性、粉碎性骨折，以及骨折高度不穩(wěn)定和關(guān)節(jié)軟骨的原發(fā)性損傷。手術(shù)需要廣泛暴露，創(chuàng)傷大、出血多、時(shí)間長，發(fā)生感染、組織壞死等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)高、致殘率高[2]。3D打印技術(shù)可提供直觀立體的個(gè)體化模型，進(jìn)行模擬手術(shù)等操作，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾。本研究擬將3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜Pilon骨折的手術(shù)治療中，通過對(duì)骨折三維數(shù)字模型的虛擬復(fù)位、3D立體模型的模擬手術(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化手術(shù)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用于臨床進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)治療。此外，與傳統(tǒng)手術(shù)進(jìn)行比較，以評(píng)價(jià)3D打印在復(fù)雜Pilon骨折治療中的臨床應(yīng)用效果。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前CT檢查，診斷符合Ruedi-Allgower分型Ⅱ、Ⅲ型；外傷史明確，骨折發(fā)生至手術(shù)時(shí)間≤3周。排除標(biāo)準(zhǔn)：患側(cè)踝關(guān)節(jié)既往疾患；合并患肢其他部位骨折或脫位；病理性骨折。根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，選擇2017年7月至2019年3月在我院接受診治的Ruedi-Allgower Ⅱ、Ⅲ型Pilon骨折患者共21例，利用隨機(jī)數(shù)字表法分為3D打印組(11例)和傳統(tǒng)組(10例)。3D打印組男9例、女2例；年齡19～61(33.7±0.2)歲；Ruedi-Allgower Ⅱ型5例、Ⅲ型6例；致傷原因：高處跌落傷5例，交通傷6例。傳統(tǒng)組男7例、女3例；年齡23～57(34.6±8.9)歲；Ruedi-Allgower Ⅱ型4例、Ⅲ型6例；致傷原因：高處跌落傷3例，交通傷7例。兩組患者的一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 傳統(tǒng)組 患者入院后行患側(cè)的跟骨結(jié)節(jié)骨牽引，開放性損傷者先行清創(chuàng)縫合后行骨牽引，待局部軟組織條件改善后行手術(shù)治療。

1.2.2 3D打印組 在MIMICS 13.0軟件中重建三維標(biāo)本，進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量，行虛擬復(fù)位。使用MBot 3D打印機(jī)(Cube Dual型)打印出1 ∶1的Pilon骨折模型，進(jìn)一步明確診斷與分型。對(duì)骨折立體模型進(jìn)行解剖學(xué)測(cè)量，開展模擬手術(shù)，優(yōu)化手術(shù)方案，進(jìn)行植入物模擬及預(yù)彎，測(cè)量復(fù)位的入路及骨折塊復(fù)位移動(dòng)的距離和角度，獲取個(gè)性化的手術(shù)方案。對(duì)于復(fù)位困難的骨折，根據(jù)骨折塊的具體情況，嘗試不同復(fù)位方法。根據(jù)個(gè)性化手術(shù)方案，進(jìn)行臨床手術(shù)。手術(shù)方法：選擇脛骨遠(yuǎn)端前內(nèi)側(cè)入路、后內(nèi)側(cè)入路或后外側(cè)入路，聯(lián)合入路時(shí)須確保皮膚切口間足夠?qū)挼钠?。腓骨骨折?fù)位及內(nèi)固定，撬撥復(fù)位重建脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面，植骨填充干骺端的骨缺損，擺放接骨板于合適位置后打入螺釘固定，透視確認(rèn)骨折復(fù)位效果及內(nèi)固定合適位置。

1.3 觀察指標(biāo) 記錄兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、功能評(píng)分(AOFAS踝與后足主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn))、骨折愈合時(shí)間，以及組織壞死、感染等并發(fā)癥情況。關(guān)節(jié)面復(fù)位效果：術(shù)后在三維重建的基礎(chǔ)上測(cè)量關(guān)節(jié)面整復(fù)情況，參照邱衛(wèi)華等[3]評(píng)估關(guān)節(jié)面復(fù)位的方法，測(cè)量關(guān)節(jié)面復(fù)位后的最大階梯高度，認(rèn)為最大階梯高度越小，復(fù)位效果越好。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用(x±s)表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量等指標(biāo)比較 3D打印組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量少于傳統(tǒng)組，復(fù)位后的關(guān)節(jié)面最大階梯高度低于傳統(tǒng)組，術(shù)后踝關(guān)節(jié)功能評(píng)分高于傳統(tǒng)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)；兩組患者骨折愈合時(shí)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。兩組患者均無組織壞死及感染發(fā)生。

表1 兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量等指標(biāo)的比較 (x±s)

2.2 典型病例 患者男性，41歲，因交通傷致左脛骨Pilon骨折，于2018年3月入院，屬Ruedi-Allgower Ⅲ型，采用3D打印輔助手術(shù)，開窗、間接撬撥復(fù)位、植骨，關(guān)節(jié)面復(fù)位效果良好。詳見圖1。

圖1 3D打印輔助手術(shù)的Pilon骨折治療效果(圖A～圖D：術(shù)前X光片及CT；圖E～圖H：術(shù)后X光片及CT)

3 討 論

3D打印技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，是根據(jù)離散、堆積原理，通過逐層累加，完成模型的快速制作[4]。其優(yōu)點(diǎn)是易于制造復(fù)雜的立體物件，且精確度高。近年來，3D打印技術(shù)因其在個(gè)體化假體定制、模擬手術(shù)等方面的優(yōu)點(diǎn)，在頜面外科、骨科等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[5-8]?，F(xiàn)有的3D打印技術(shù)較多，我們采用熔融沉積制造技術(shù)，打印材料為聚乳酸。打印出來的Pilon骨折立體模型，能夠清晰顯示骨折線走行位置、關(guān)節(jié)面壓縮及粉碎情況，可為臨床醫(yī)生提供立體直觀感受。同時(shí)，還能構(gòu)建復(fù)雜的三維解剖模型,更加便于與患者溝通[9]。

Pilon骨折是負(fù)重關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)疼痛、功能障礙等。要想獲得滿意的效果，首先必須對(duì)骨折進(jìn)行正確的評(píng)估[10]。CT掃描及三維重建可以清晰地顯示骨折線走行、骨塊的位置及大小，顯示關(guān)節(jié)面損傷情況，可以立體、直觀、多維度地顯示復(fù)雜的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折, 從而提高診斷和分型的準(zhǔn)確性[11]。魏世雋等[12]在Pilon骨折手術(shù)中，根據(jù)CT掃描的骨折線分布和骨塊移位情況，選擇相應(yīng)的手術(shù)入路。但這些三維重建的圖像只能在CT工作站上顯示，醫(yī)生看到的仍是二維圖像，未獲得實(shí)體模型，因而無法直接觀察骨折形態(tài)，在一定程度上影響了手術(shù)的準(zhǔn)確實(shí)施。

目前對(duì)于Ruedi-Allgower Ⅱ、Ⅲ型骨折首選手術(shù)治療[13]，可解剖復(fù)位、重建關(guān)節(jié)面，有效進(jìn)行關(guān)節(jié)面與干骺端的連接固定[14]，而復(fù)位和固定脛骨下關(guān)節(jié)面需要良好的顯露，但為避免進(jìn)一步損傷挫傷嚴(yán)重的軟組織，多采用開窗、撬撥復(fù)位的方法，極少直視下復(fù)位，而撬撥位置、方向、骨塊推行距離的選擇等主要根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，需要較長的學(xué)習(xí)曲線。3D打印技術(shù)應(yīng)用于Pilon骨折的治療，通過模擬手術(shù)，進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，提前考量手術(shù)入路、內(nèi)固定類型、植骨量多少等問題，計(jì)算撬撥復(fù)位時(shí)骨塊移動(dòng)的方向和距離，進(jìn)行植入物模擬及預(yù)彎，從而使得手術(shù)操作更加精準(zhǔn)、安全。本研究通過術(shù)后脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的最大階梯高度來評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)面的復(fù)位效果，3D打印組平均為 2.57 mm，而傳統(tǒng)組為2.95 mm，3D打印組的復(fù)位效果更好。

綜上所述，3D打印技術(shù)在Pilon骨折的應(yīng)用，可明顯縮短醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線，并能提升手術(shù)精準(zhǔn)度。其不足之處是，3D打印設(shè)備、耗材的費(fèi)用仍較昂貴，限制了在臨床的普及[15]。本研究中進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量、虛擬復(fù)位等操作，需要熟練掌握MIMICS等應(yīng)用軟件的使用，也需要一定的學(xué)習(xí)曲線。