紀(jì)振中 張 奕 李 焱 艾 卓

(湖北省武漢市普仁醫(yī)院骨科，武漢市 430000，電子郵箱：fmy2345@163.com)

脛骨遠(yuǎn)端位于干骺端，無肌肉附著，遭受外界暴力時(shí)極易引起骨折，影響下肢負(fù)重及穩(wěn)定性[1]。脛骨遠(yuǎn)端骨折多出現(xiàn)在高能量損傷后，復(fù)位要求高，制定合理的手術(shù)方案是確保復(fù)位良好的關(guān)鍵。目前，臨床上多采用微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療脛骨遠(yuǎn)端骨折，但由于脛骨遠(yuǎn)端生理解剖較為特殊，且骨折常累及脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面，治療上存在較大難度，難以做到良好的閉合復(fù)位[2]。傳統(tǒng)骨折手術(shù)常采用X線片、CT等二維影像設(shè)計(jì)手術(shù)治療方案，但由于二維平面圖像無法精確顯示骨折損傷情況，其在臨床中的應(yīng)用存在較大局限性。近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸被應(yīng)用于骨科的診療中[3-4]。3D打印技術(shù)通過術(shù)前重建、打印三維模型，模擬骨折情況，根據(jù)模型可以制定更加精確的個(gè)體化手術(shù)治療方案，獲得最大程度的滿意復(fù)位[5]。研究顯示，3D打印技術(shù)可以在術(shù)前明確內(nèi)置物固定的位置和角度，為術(shù)者提供更直觀的幫助，有利于其手術(shù)操作[6]。目前3D打印技術(shù)在脛骨遠(yuǎn)端骨折中運(yùn)用的研究報(bào)告尚少。本研究觀察3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療脛骨遠(yuǎn)端骨折患者的臨床療效，以及對(duì)血清堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)水平的影響，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2017年1月至2019年1月我院收治的64例脛骨遠(yuǎn)端骨折患者的臨床資料，其中男性40例，女性24例，年齡18～63(32.93±3.75)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)X線片檢查診斷為閉合性脛骨遠(yuǎn)端骨折；(2)有明確外傷史；(3)患者傷前雙側(cè)踝關(guān)節(jié)活動(dòng)正常；(4)臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)開放性骨折及脛骨近端骨折；(2)合并有嚴(yán)重心、肝、腎疾病者；(3)雙側(cè)骨折患者；(4)病理性骨折或陳舊性骨折；(5)既往接受過骨折治療或矯形手術(shù)的患者及嚴(yán)重骨質(zhì)疏松患者。根據(jù)治療方案將患者分為常規(guī)組29例和3D組35例，兩組患者的年齡、性別、傷側(cè)、受傷類型、骨折AO分型[7]、受傷至手術(shù)時(shí)間等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，具有可比性，見表1。

表1 兩組患者一般資料的比較

1.2 手術(shù)方法 常規(guī)組采用微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療：術(shù)前進(jìn)行常規(guī)消腫治療，行脛腓骨正側(cè)位X線片及CT檢查，確定骨折部位。根據(jù)術(shù)前X線及CT檢查圖像設(shè)計(jì)手術(shù)方案。患者取仰臥位，采用椎管內(nèi)麻醉后切開骨折部位，暴露骨折端，在X線透視下進(jìn)行復(fù)位，確認(rèn)復(fù)位滿意后，放置鋼板并用螺絲固定，縫合包扎傷口。

3D組采用3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療：術(shù)前進(jìn)行常規(guī)消腫治療，行脛腓骨正側(cè)位X線片及CT檢查，將患者CT圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 17.0醫(yī)學(xué)軟件(比利時(shí)Materialise公司)，建立3D模型?；紓?cè)CT圖像數(shù)據(jù)用于評(píng)估骨折的分型和程度，健側(cè)CT圖像數(shù)據(jù)用于模擬患側(cè)傷前影像，根據(jù)骨折類型及部位，進(jìn)行模擬復(fù)位。使用3D打印機(jī)(美國(guó)Stratasys公司)按照1 ∶1比例打印骨折模型，在3D骨折模型上進(jìn)行體外模擬手術(shù)復(fù)位過程，選擇合適鋼板并確定鋼板放置位置和螺絲釘位置，記錄合適的鋼板及螺絲釘?shù)男吞?hào)和尺寸；預(yù)先塑形鋼板確保其與脛骨完全貼附，模擬完成后將鋼板和螺絲釘消毒備用?；颊呷⊙雠P位，采用椎管內(nèi)麻醉，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的手術(shù)方案暴露骨折部位，沖洗清除周圍軟組織，將骨折斷端復(fù)位，置入預(yù)先塑形好的鋼板，X線透視下明確復(fù)位及鋼板位置良好，將克氏針及術(shù)前預(yù)備的螺絲釘置入合適位置進(jìn)行固定，縫合包扎傷口。見圖1、圖2。

圖1 3D重建及影像學(xué)圖像

圖2 3D打印左側(cè)脛腓骨遠(yuǎn)端骨折1 ∶1模型

手術(shù)均由同一組骨科醫(yī)師完成，術(shù)后24 h給予患者消腫抗炎、活血化瘀等藥物對(duì)癥治療，定期換藥，保持傷口干燥。所有患者均行高分子石膏踝關(guān)節(jié)外固定，抬高患肢。術(shù)后6～8周拆除石膏并拔出克氏針，取出內(nèi)固定物，逐漸進(jìn)行功能鍛煉，拆除石膏2周后可逐步過渡到負(fù)重鍛煉。術(shù)后1、3、6、12個(gè)月對(duì)兩組患者行雙側(cè)下肢X線片檢查，術(shù)后共隨訪24個(gè)月。

1.3 觀察指標(biāo) (1)記錄兩組患者手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量(采用紗布稱重法計(jì)算)和術(shù)中X線透視次數(shù)。(2)分別于術(shù)前和術(shù)后10 d，比較兩組患者血清ALP及TNF-α的水平：抽取患者空腹靜脈血5 mL，3 000 r/min離心5 min(離心半徑10 cm)，取上層血清，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)試劑盒(上海恪敏生物科技有限公司，批號(hào)：E-EL-H0109)檢測(cè)TNF-α水平，采用自動(dòng)生化分析儀及配套試劑盒(美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司，批號(hào)：476821)檢測(cè)ALP水平。(3)評(píng)價(jià)骨折復(fù)位質(zhì)量和記錄骨折愈合時(shí)間。骨折愈合標(biāo)準(zhǔn)：骨折局部活動(dòng)正常，無壓痛或叩擊痛；X線片檢查顯示骨折線模糊并有連續(xù)性骨痂通過。末次隨訪時(shí)，根據(jù)Burwell-Charnley復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)[8]評(píng)價(jià)復(fù)位質(zhì)量：① 解剖復(fù)位，即內(nèi)、外踝無內(nèi)外側(cè)移位及成角移位，縱向移位<1 mm；后踝向近側(cè)移位<2 mm；無距骨移位；② 復(fù)位可，即內(nèi)、外踝無內(nèi)外側(cè)移位及成角移位；外踝向后移位在2～5 mm之間，后踝向近側(cè)移位在2～ 5 mm之間，無距骨移位；③ 復(fù)位差，即任何內(nèi)、外踝向內(nèi)外側(cè)移位，外踝向后移位>5 mm或后踝向近側(cè)移位>5 mm，距骨移位。解剖復(fù)位率=解剖復(fù)位例數(shù)/總例數(shù)×100%。(4)踝關(guān)節(jié)功能。末次隨訪時(shí)，根據(jù)Baird-Jackson評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[9]評(píng)價(jià)兩組患者踝關(guān)節(jié)功能：優(yōu)為96～100分，良為91～95分，可為81～90分，差為80分及以下。踝關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率=(優(yōu)+良)例數(shù)/總例數(shù)×100%。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以(x±s)表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)(百分比)表示，比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者手術(shù)指標(biāo)的比較 3D組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及術(shù)中X線透視次數(shù)均短于或少于常規(guī)組(均P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者手術(shù)指標(biāo)的比較(x±s)

2.2 兩組患者手術(shù)前后血清ALP和TNF-α水平的比較 術(shù)前，兩組患者血清ALP和TNF-α水平比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。術(shù)后10 d，兩組患者血清ALP水平均高于術(shù)前，TNF-α水平均低于術(shù)前，且3D組患者血清ALP水平高于常規(guī)組，TNF-α水平低于常規(guī)組(均P<0.05)。見表3。

表3 兩組患者手術(shù)前后血清ALP和TNF-α水平的比較(x±s)

2.3 兩組患者骨折復(fù)位質(zhì)量和骨折愈合時(shí)間的比較 3D組解剖復(fù)位率高于常規(guī)組，骨折愈合時(shí)間短于常規(guī)組(均P<0.05)。見表4。

表4 兩組患者骨折復(fù)位質(zhì)量和骨折愈合時(shí)間的比較

2.4 兩組患者踝關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率的比較 3D組踝關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率為85.71%，高于常規(guī)組的62.07%(P<0.05)。見表5。

表5 兩組患者踝關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率的比較

3 討 論

脛骨遠(yuǎn)端骨折在臨床上較為常見，需要積極進(jìn)行手術(shù)治療，以達(dá)到解剖復(fù)位。由于脛骨遠(yuǎn)端骨折的骨折線靠近關(guān)節(jié)面，加之此處皮膚較薄，發(fā)生損傷后軟組織條件及骨折塊血運(yùn)差，易發(fā)生水腫，皮膚張力較高，因此，手術(shù)通常選擇在水腫消退、皮膚出現(xiàn)皺褶之后進(jìn)行[10]。目前脛骨遠(yuǎn)端骨折的治療方式主要為微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)，即通過常規(guī)的X線及CT檢查，確定骨折塊及其移位方向，選擇合適的手術(shù)入路，術(shù)中避免過度牽拉皮膚引起的傷口感染等不良事件，以期恢復(fù)脛腓骨力線和長(zhǎng)度，并輔以內(nèi)固定，促進(jìn)解剖復(fù)位[11-12]。但脛骨遠(yuǎn)端骨折解剖部位特殊，骨折情況與軟組織條件密切相關(guān)，對(duì)術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì)的要求較高，術(shù)前規(guī)劃合理的手術(shù)方案，可以最大限度地縮短骨折愈合時(shí)間，減少并發(fā)癥發(fā)生，促進(jìn)骨折愈合[13]。

3D打印技術(shù)通過計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)打印出與實(shí)體一致的模型，該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，為骨科治療中遇到的難題提供了新的解決思路。研究發(fā)現(xiàn)，采用3D打印模型輔助治療脛骨平臺(tái)骨折患者，可減少術(shù)中出血量，降低術(shù)后感染率，關(guān)節(jié)功能恢復(fù)更好[14]。還有研究表明，術(shù)前采用3D打印模型模擬跟骨骨折手術(shù)過程，可有效地縮短手術(shù)時(shí)間，減少創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率，促進(jìn)骨折愈合，恢復(fù)應(yīng)力平衡[15]。臨床研究顯示，在復(fù)雜的眼眶骨折手術(shù)中，采用3D打印輔助重建，可有效地減少手術(shù)時(shí)間，骨折區(qū)和內(nèi)置物之間的寬度、深度和面積也較傳統(tǒng)手術(shù)更低，且具有較高準(zhǔn)確性和安全性[16]。研究顯示，基于3D打印的股骨頭骨折手術(shù)，可減少手術(shù)時(shí)間和術(shù)中失血量及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率，3D打印在復(fù)雜骨科手術(shù)中具有潛在應(yīng)用價(jià)值[17]。本研究結(jié)果顯示，3D組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及X線透視次數(shù)均短于或少于常規(guī)組(均P<0.05)，提示3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療可明顯減少手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量及X線透視次數(shù)，對(duì)患者創(chuàng)傷更小。

骨形成因子和炎癥因子是影響骨折愈合的重要因素，ALP參與成骨作用，是影響骨折愈合的骨形成指標(biāo)之一：發(fā)生骨折時(shí)，骨折部位成骨細(xì)胞數(shù)量增多，釋放ALP進(jìn)入血液；骨折修復(fù)時(shí)，成骨細(xì)胞活性更強(qiáng)，大量ALP釋放入血，成骨能力增強(qiáng)[18]。TNF-α是重要的炎癥因子，參與誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，影響成骨細(xì)胞分化，延緩骨折愈合，并可直接作用于破骨細(xì)胞前體，破壞骨質(zhì)再生，引起骨或軟骨退變，術(shù)后應(yīng)積極降低炎癥因子水平，改善關(guān)節(jié)功能預(yù)后[19]。本研究結(jié)果顯示，術(shù)后10 d，兩組患者血清ALP水平均高于術(shù)前，TNF-α水平均低于術(shù)前，且3D組患者血清ALP水平高于常規(guī)組，TNF-α水平低于常規(guī)組(均P<0.05)。這說明兩種手術(shù)方式均可明顯提高脛骨遠(yuǎn)端骨折患者血清ALP水平，降低血清TNF-α水平，其中3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)對(duì)患者骨形成指標(biāo)及炎癥指標(biāo)的改善作用更顯著，這可能與3D打印通過構(gòu)建實(shí)體模型，提高鋼板與骨折復(fù)位平面的匹配度，手術(shù)精確性和安全性較高，從而提高成骨能力，降低炎癥反應(yīng)，促進(jìn)骨折愈合有關(guān)。

利用3D打印技術(shù)模擬的實(shí)體模型展示患者骨折情況，術(shù)前術(shù)者可在模型上進(jìn)行實(shí)際操作，設(shè)計(jì)合適的內(nèi)固定物尺寸，確定其置入位置、角度及長(zhǎng)度等指標(biāo)，為實(shí)際手術(shù)提供精確的參考；同時(shí)，術(shù)者還可根據(jù)實(shí)際操作需求打印骨折部位不同切面，以更加直觀地觀察該部位解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而提供精確的個(gè)體化手術(shù)治療方案[20-21]。本研究中我們于術(shù)前對(duì)3D組患者采用3D模型模擬手術(shù)復(fù)位過程，明確螺絲釘尺寸和角度，并對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)塑形，可最大限度地保證術(shù)中骨折部位血液供應(yīng)，并保護(hù)軟組織，結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)相比，3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療可更好地提高脛骨遠(yuǎn)端骨折患者解剖復(fù)位率和踝關(guān)節(jié)功能優(yōu)良率，縮短骨折愈合時(shí)間。脛骨遠(yuǎn)端骨折情況復(fù)雜，常規(guī)骨折復(fù)位加鋼板內(nèi)固定手術(shù)方式難度較大，且術(shù)后易發(fā)生畸形，3D打印技術(shù)可利用健側(cè)影像數(shù)據(jù)還原患側(cè)模型，術(shù)前對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)塑形，可確保術(shù)中對(duì)骨折精準(zhǔn)復(fù)位，使鋼板更好地貼附于骨骼，降低骨折復(fù)位難度，提高手術(shù)操作的安全性和精確性，促進(jìn)骨折愈合。

綜上所述，相較于單純微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)，3D打印結(jié)合微創(chuàng)鋼板內(nèi)固定術(shù)治療脛骨遠(yuǎn)端骨折能更好地提高患者骨形成能力，減輕機(jī)體炎癥反應(yīng)，促進(jìn)患者骨折愈合及功能恢復(fù)，療效確切，值得臨床推廣應(yīng)用。