李飛 李璐兵 鄭輝 王雪 曹明宇 王成偉

（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)第三附屬醫(yī)院骨科，烏魯木齊 830000）

由于成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足往往伴隨著周圍軟組織嚴(yán)重的攣縮畸形及肌力的重度不平衡，使其成為足踝部畸形中較難治療的一種[1-2]。成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足保守治療較為困難，往往需要通過手術(shù)矯正畸形而緩解疼痛，改善患者生活質(zhì)量[3]。其手術(shù)治療方法主要包括廣泛軟組織的松解、三關(guān)節(jié)截骨融合結(jié)合肌腱轉(zhuǎn)位平衡肌力、llizarov 緩慢牽張技術(shù)等[4]。傳統(tǒng)的手術(shù)治療是建立在術(shù)前足踝部X 線檢查、CT二維測量分析基礎(chǔ)上，術(shù)中常常依靠手術(shù)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)，易致足部矯形不足或矯正過度且創(chuàng)傷較大，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥[5]。本研究通過患者術(shù)前足踝部CT 掃描數(shù)據(jù)重建1∶1 三維模型，根據(jù)術(shù)前測量的相關(guān)角度在重建軟件中模擬截骨，打印出截骨導(dǎo)板，術(shù)中根據(jù)截骨導(dǎo)板精準(zhǔn)截骨矯正患者足踝部力線，取得了較為滿意的臨床療效，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＞18 歲；②按Diméglio 分類方法Type Ⅲ型（重度）及以上；③既往行保守治療無效或效果欠佳者；④雙下肢除患足無其余軟組織、關(guān)節(jié)及骨骼的病變。⑤隨訪資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＜18 歲；②患足有骨折病史或手術(shù)史；③合并基礎(chǔ)疾病較多不能耐受手術(shù)。

本研究經(jīng)新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院倫理委員會審批，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 研究對象

2015 年12 月至2019 年12 月新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院收治成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足患者23例，依據(jù)納入及排除標(biāo)準(zhǔn)選擇10例患者共15足，進(jìn)行回顧性研究。其中男8 例，女2 例；左足2 例，右足3例，雙足5例（同期手術(shù)治療）；年齡20～65歲，平均年齡（42.3±3.2）歲。致病因素：未治療的先天性馬蹄內(nèi)翻足2例共4足，治療后復(fù)發(fā)的先天性馬蹄內(nèi)翻足2例共4足，創(chuàng)傷性馬蹄內(nèi)翻足2例共3足，脊髓灰質(zhì)炎后遺馬蹄內(nèi)翻足2 例共2 足，腦癱后遺馬蹄內(nèi)翻足2例共2足。

10例患者術(shù)前均行足踝部負(fù)重正側(cè)位X線檢查及全足至踝上10 cm CT掃描，分別進(jìn)行數(shù)字化三維重建與3D打印，通過在軟件中模擬截骨后打印截骨導(dǎo)板，術(shù)中在截骨導(dǎo)板輔助下行截骨融合矯形術(shù)，由同一組醫(yī)師應(yīng)用相同的手術(shù)器械進(jìn)行手術(shù)。

1.3 導(dǎo)航模板設(shè)計(jì)

采用德國Siemens公司雙源64排螺旋CT進(jìn)行足踝部軸向斷層連續(xù)無間隔掃描，掃描范圍從踝上10 cm至全足。掃描條件：電壓120 kV，電流197.6 mA，層厚0.5 mm，掃描矩陣為512×512，掃描結(jié)果以DICOM 格式存儲于光盤中。然后將掃描結(jié)果以DICOM 格式導(dǎo)入三維重建軟件Mimics 21.0，利用Mimics 21.0 閾值分割、動態(tài)區(qū)域生長、形態(tài)學(xué)操作、布爾操作、多層編輯等功能生成三維模型以STL 格式導(dǎo)出，輸入3-matic 軟件，利用Create line功能及投影技術(shù)測量距跟角、Saltzman 位脛跟角及正位距骨第1 跖骨角（圖1）。再將STL 格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入SIEMENS NX 三維設(shè)計(jì)軟件，矯正后足內(nèi)翻畸形及中足高弓畸形，在計(jì)算機(jī)建立的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中，根據(jù)Saltzman 位脛跟角的正常值將后足矯正至外翻5°，確定截骨平面后，導(dǎo)板形態(tài)采用局部增加定位孔及入骨孔深度。最后將轉(zhuǎn)化后的STL 格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D 打印系統(tǒng)，用激光快速成型打印機(jī)（型號UP BOX，中國北京太爾時代科技有限公司），以具有生物安全性的聚乳酸高分子材料（polylactic acid,PLA，中國北京太爾時代科技有限公司）打印馬蹄足模型及截骨導(dǎo)板（圖1）。

圖1 在Mimics 21.0軟件中重建馬蹄內(nèi)翻足模型及導(dǎo)板置入示意圖

1.4 術(shù)前準(zhǔn)備

本研究所用馬蹄足三維模型及截骨導(dǎo)板均由本院數(shù)字骨科實(shí)驗(yàn)室提供。術(shù)前詳細(xì)了解成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的骨科三維空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，利用模型向患者及家屬直觀地講解畸形部位及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，利于醫(yī)患交流。術(shù)中所用截骨導(dǎo)板由本院手術(shù)室術(shù)前1 d經(jīng)過嚴(yán)格的密封包裝及低溫等離子消毒，確認(rèn)消毒無菌符合標(biāo)準(zhǔn)后，手術(shù)當(dāng)天送至手術(shù)室備用。

1.5 手術(shù)方法

患者麻醉后，取平臥位，常規(guī)消毒鋪巾，患肢驅(qū)血帶驅(qū)血后止血帶控制。先取患者跟腱內(nèi)側(cè)縱行微創(chuàng)3 個小切口，注意保護(hù)神經(jīng)血管的同時，逐層切開皮膚、皮下組織，顯露跟腱，徹底松解跟腱后行跟腱“Z”形延長，見松解及延長徹底后，縫合跟腱關(guān)閉切口。改良Dwyer 截骨術(shù)：在從外踝尖沿第4 跖骨基底方向，縱行切開皮膚、皮下組織，顯露距下關(guān)節(jié)。將跟距骨間韌帶剪斷后，徹底松解距下關(guān)節(jié)，將三維重建打印導(dǎo)航模板置于距下關(guān)節(jié)，克氏針固定，沿導(dǎo)板方向截除帶關(guān)節(jié)軟骨楔形骨塊，足跟內(nèi)翻得到矯正，2 枚全螺紋空心釘固定。再沿同一切口行跟骰關(guān)節(jié)融合矯正前足內(nèi)收畸形，足踝微型鈦板固定。1枚3.5克氏針固定跟脛距跟關(guān)節(jié)，矯正爪形指后1 枚2.5 克氏針固定。第1 跖C 型臂X 線機(jī)透視見足部力線及內(nèi)置物位置可，再取足背2 個縱形切口將脛前肌腱轉(zhuǎn)移至骰骨，見足部力線矯正可后，大量生理鹽水沖洗創(chuàng)面，逐層縫合。術(shù)后均采用石膏固定。

1.6 術(shù)后處理

術(shù)后給予可拆卸支具固定、鎮(zhèn)痛、冰敷、按時換藥等對癥支持治療，麻醉過后即行足趾屈伸功能活動，術(shù)后次日復(fù)查X 線檢查再次確認(rèn)內(nèi)置物位置及融合角度，出院后定期隨訪復(fù)查，術(shù)后6 周復(fù)查X 線檢查，根據(jù)情況拔出克氏針行功能鍛煉，患肢穿跟腱靴部分負(fù)重行走。

1.7 隨訪及評價指標(biāo)

患者術(shù)后1、3、6、12、24 個月門診隨訪，復(fù)查行踝關(guān)節(jié)及足部X 線檢查，觀察截骨融合處愈合情況；末次隨訪時行負(fù)重位X線檢查及CT檢查，在3-matic 軟件中測量足部力線及距跟角、Saltzman 位脛跟角及距骨第1 跖骨角；同時術(shù)前和末次隨訪時記錄患者美國矯形外科足踝協(xié)會踝-后足評分（American Orthopaedic Foot and Ankle Society Ankle-Hindfoot score,AOFAS）、SF-36 評分、國際馬蹄足畸形研究學(xué)組（International Congenital Clubfoot Study Group,ICFSG）評分。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。AOFAS 評分、SF-36 評分、ICFSG 評分、距跟角、Saltzman位脛跟角經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均符合正態(tài)分布，以表示。采用配對樣本t檢驗(yàn)比較患者術(shù)前與末次隨訪時AOFAS評分、SF-36評分、ICFSG評分、距跟角、Saltzman位脛跟角。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有患者手術(shù)過程順利，均按術(shù)前計(jì)劃順利完成手術(shù)。術(shù)中所見的畸形特點(diǎn)與重建軟件及打印的三維模型中的馬蹄足畸形特點(diǎn)一致，根據(jù)術(shù)前計(jì)劃10例患者均使用導(dǎo)航模板行截骨融合完成了矯正及功能重建。

10例患者均獲得隨訪，隨訪時間7～24個月，平均隨訪（13.0±2.6）個月。1 例患者切口愈合不良，給予定期換藥后切口愈合，余患者切口愈合良好。隨訪過程中無感染、截骨處不愈合、假關(guān)節(jié)形成等并發(fā)癥發(fā)生。

10 例患者手術(shù)時間為50～70 min，平均（59±7）min；術(shù)中及術(shù)后出血量為100～150 ml，平均（100±10）ml。末次隨訪時10例患者AOFAS評分、SF-36評分、ICFSG評分、距跟角、Saltzman位脛跟角均較術(shù)前改善，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）。典型病例見圖2。

圖2 患者，男，35歲，因左側(cè)僵硬性馬蹄內(nèi)翻足（創(chuàng)傷后遺癥），負(fù)重時足外側(cè)疼痛，行距下關(guān)節(jié)、跟骰關(guān)節(jié)融合+脛前肌轉(zhuǎn)位+爪形趾矯正術(shù)

表1 10例患者術(shù)前與末次隨訪時各療效指標(biāo)比較（）

表1 10例患者術(shù)前與末次隨訪時各療效指標(biāo)比較（）

3 討論

3.1 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

21 世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的主要方向是個體化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化，這主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，依賴于醫(yī)學(xué)與多個學(xué)科的交叉融合，依賴于醫(yī)療工作者治療觀念的改變，計(jì)算機(jī)技術(shù)與人體解剖學(xué)的深度融合，使數(shù)字人體建模得以實(shí)現(xiàn)，從而使傳統(tǒng)的醫(yī)療診治模式得到一定程度的改變[6-8]。傳統(tǒng)的骨科診療模式的轉(zhuǎn)變也得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著數(shù)字化建模技術(shù)的飛速發(fā)展，可視人到物理人的轉(zhuǎn)變，使骨科醫(yī)師對患者的診治更加的直觀化，同時能加深對骨科生物力學(xué)的理解。數(shù)字化建?？焖?D 打印技術(shù)使骨科手術(shù)向個體化、微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化進(jìn)一步發(fā)展，尤其是術(shù)前規(guī)劃時截骨導(dǎo)板的制作，使骨科復(fù)雜的畸形矯正變得更加的簡便和直觀。術(shù)前通過數(shù)字化建模技術(shù)制作精準(zhǔn)截骨導(dǎo)板，能夠精確地確定術(shù)前的截骨大小及截骨平面，并能優(yōu)化術(shù)中內(nèi)置物的使用，能大大減少術(shù)中的出血量及手術(shù)時間，從而減少透視次數(shù)及透視時間，減少手術(shù)室的射線污染，降低術(shù)后的相關(guān)并發(fā)癥。數(shù)字化三維建模即3D打印技術(shù)，術(shù)前打印三維模型及截骨導(dǎo)板在髖、膝關(guān)節(jié)應(yīng)用較為廣泛[9-11]，然而在成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的應(yīng)用目前還較少，僅有少數(shù)的國外學(xué)者利用3D-MRI 技術(shù)治療馬蹄內(nèi)翻足，均取得了滿意的療效[12-14]。

3.2 僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的特點(diǎn)及治療

在過去的20多年里，隨著Ponseti石膏治療方法的發(fā)展，需要手術(shù)治療的馬蹄內(nèi)翻足越來越少，然而仍有一些采用保守治療的馬蹄足畸形患者發(fā)展至僵硬性馬蹄內(nèi)翻足，從而需要行手術(shù)治療，尤其是發(fā)展為成年僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的患者[15]。馬蹄內(nèi)翻足的畸形主要發(fā)生在距骨，而后足的畸形往往表現(xiàn)在后足的內(nèi)翻，治療上通過跟骨截骨或者距下關(guān)節(jié)融合術(shù)改變馬蹄內(nèi)翻足后足力線[16]。按照3D打印骨科手術(shù)導(dǎo)板的用途，可將導(dǎo)板分為釘?shù)缹?dǎo)板、截骨導(dǎo)板及其他系列導(dǎo)板3類[17-19]。

3.3 手術(shù)方式的選擇及體會

成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的病理改變決定了保守治療不能取得好的療效，甚至?xí)又夭∏榘l(fā)展，只能選擇手術(shù)治療[20]。骨性融合手術(shù)是傳統(tǒng)的治療嚴(yán)重馬蹄足畸形的術(shù)式，特別適用于治療僵硬性馬蹄足以及合并大范圍皮膚問題的畸形[21-22]。而三關(guān)節(jié)融合術(shù)是治療此類畸形的金標(biāo)準(zhǔn)。成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足合并后足的內(nèi)翻、前足內(nèi)收及高弓畸形。根據(jù)患者的畸形特點(diǎn)，徹底地糾正畸形需在行三關(guān)節(jié)融合術(shù)的同時行楔形截骨。傳統(tǒng)三關(guān)節(jié)融合時截骨往往憑術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)術(shù)者經(jīng)驗(yàn)的不同常常會導(dǎo)致不同的治療效果。術(shù)前的模擬截骨及導(dǎo)航模板的制作使手術(shù)時間明顯縮短，減少了手術(shù)創(chuàng)面及術(shù)中失血。3D打印技術(shù)術(shù)前在電腦軟件上即可測量出需截骨的角度及大小，根據(jù)截骨的角度及大小制作出截骨導(dǎo)板，從而減少由術(shù)者經(jīng)驗(yàn)不足所導(dǎo)致的誤差，從而使手術(shù)更加的精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化[23]。本研究主要根據(jù)術(shù)前患者馬蹄內(nèi)翻足后足畸形特點(diǎn)，制作截骨導(dǎo)板，對于合并前足內(nèi)收及中足高弓畸形的患者，可采用跟骰關(guān)節(jié)、距舟關(guān)節(jié)融合術(shù)。需要注意的是，由于成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足畸形復(fù)雜，而且跟骨外側(cè)壁凹凸不平，常規(guī)的貼骨截骨導(dǎo)板不能很好的貼合，從而減少了截骨準(zhǔn)確度。在術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板時，務(wù)必考慮到導(dǎo)板貼合的問題。本研究術(shù)前設(shè)計(jì)的楔形截骨導(dǎo)板置于距下關(guān)節(jié)間隙，能增大截骨的準(zhǔn)確性，并且不存在貼合的問題。截骨導(dǎo)板截骨實(shí)際效果與術(shù)前計(jì)劃相比，具有較高的準(zhǔn)確性。僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的手術(shù)治療，在行骨性手術(shù)的同時，往往需要同時行肌腱移位的手術(shù)，以達(dá)到軟組織的平衡，預(yù)防畸形的復(fù)發(fā)。在行距下關(guān)節(jié)融合及肌腱轉(zhuǎn)位后，可行克氏針固定脛距跟關(guān)節(jié)，可有利于移位的肌腱更好地愈合。

3.4 數(shù)字化技術(shù)在僵硬性馬蹄內(nèi)翻足治療中的應(yīng)用前景

數(shù)字化技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尤其在骨科學(xué)的飛速發(fā)展為復(fù)雜畸形骨骼的截骨矯形及功能重建提供了新的思路。成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足涉及的骨骼較多，且其復(fù)雜的生物力學(xué)及骨骼之間復(fù)雜的構(gòu)造，很難從二維空間顯示其復(fù)雜的解剖關(guān)系，數(shù)字化三維建模技術(shù)能在建模軟件中精確重建出馬蹄內(nèi)翻足的三維模型，并能在模型中測量各個骨骼的解剖特點(diǎn)及骨與骨之間的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，使骨科醫(yī)師對馬蹄內(nèi)翻足畸形的特點(diǎn)及治療更加的精準(zhǔn)。根據(jù)三維模型制作出的截骨導(dǎo)板，能大大縮短手術(shù)時間，減少出血量。且打印出的三體立體模型能直觀的與患者及家屬溝通。本項(xiàng)研究僅為成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足數(shù)字化三維重建的初步嘗試，如何在此基礎(chǔ)上利用有限元生物力學(xué)分析及對僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的軟組織的力學(xué)分析仍需進(jìn)一步研究。

本項(xiàng)研究不足之處：樣本量較少，且僅為成人僵硬性馬蹄內(nèi)翻足數(shù)字化三維重建的初步嘗試，如何在此基礎(chǔ)上利用有限元生物力學(xué)分析及對僵硬性馬蹄內(nèi)翻足的軟組織的力學(xué)分析仍需進(jìn)一步研究。