3D打印技術(shù)在跟骨骨折手術(shù)治療中的應(yīng)用

黃家生+云致碩

[摘要]目的探討3D打印技術(shù)在跟骨骨折手術(shù)治療中的應(yīng)用效果。方法2014年7月～2015年6月期間在順德勒流醫(yī)院進(jìn)行跟骨骨折手術(shù)的58例患者的臨床資料，根據(jù)治療方式不同分為對(duì)照組和3D組，各29例。兩組患者均進(jìn)行常規(guī)的術(shù)前檢查，3D組在此基礎(chǔ)上給予3D打印技術(shù)。觀察并比較兩組患者手術(shù)時(shí)間，術(shù)中出血量，術(shù)后愈合時(shí)間，以及治療效果。結(jié)果3d組患者手術(shù)時(shí)間和手術(shù)出血量均低于對(duì)照組，愈合時(shí)間短于對(duì)照組，f檢驗(yàn)顯示，兩組在以上3指標(biāo)間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。3D組患者的優(yōu)良率為93.10%（27/29），而對(duì)照組優(yōu)良率為79.31%（23/29），3D組高于對(duì)照組，x²檢驗(yàn)顯示兩組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（x²=4.35，P<0.05）。結(jié)論術(shù)前制備骨骼3D打印模型和導(dǎo)向模型能夠降低手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量，促進(jìn)術(shù)后愈合，提高治療效果，安全高效。

[關(guān)鍵詞]跟骨骨折；3D打印技術(shù)；療效

跟骨骨折是最常見的跗骨骨折，因跟骨及周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部軟組織覆蓋質(zhì)量差，故治療困難，且后遺癥多，預(yù)后較差。目前修復(fù)前對(duì)骨折程度的了解大多來自于x射線平片及CT影像，需要醫(yī)生結(jié)合自己的臨床經(jīng)驗(yàn)，具有主觀性和差異性，因此修復(fù)前常不能制定出完整的骨折復(fù)位方案及內(nèi)固定方案，需要根據(jù)術(shù)中探查情況獲取更多信息?，F(xiàn)在通過CT機(jī)自帶的軟件對(duì)骨折進(jìn)行重建可以得到三維的圖像，但是，這種三維影像僅僅是可視化的，提供的信息有限，無法與醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng)，無法進(jìn)行虛擬手術(shù)。3D打印技術(shù)是一項(xiàng)新興制造技術(shù)，按照“分層制造、逐層疊加”的原理，每層圖像經(jīng)選擇性編輯和補(bǔ)洞處理，平滑處理，經(jīng)3D計(jì)算建立三維數(shù)字化模型，為術(shù)前評(píng)估提供精確信息，根據(jù)修復(fù)前評(píng)估及虛擬手術(shù)提供的數(shù)據(jù)制定最終的方案。

1資料與方法

1.1一般資料

選取我院2014年7月～2015年6月期間在順德市勒流醫(yī)院接受跟骨骨折手術(shù)患者58例患者的臨床資料，其中男41例，女17例，年齡28～69歲，平均（41.2±8.8）歲。所有患者均經(jīng)x線檢查符合跟骨骨折的診斷標(biāo)準(zhǔn)。所有患者均符合有SanderS分型Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ型，并有明顯關(guān)節(jié)面不平整。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1冶并血管神經(jīng)損傷。（2）開放性骨折。將所有患者根據(jù)治療方式的不同分為3D組和對(duì)照組各29例。兩組患者在年齡、性別、病情等一般資料方面比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表1。

1.2研究方法

對(duì)照組采用常規(guī)程序治療（術(shù)前x線、CT掃描一脫水消腫一手術(shù)一康復(fù)訓(xùn)練），3D組在對(duì)照組基礎(chǔ)上術(shù)前將29例跟骨骨折患者CT掃描圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics13.0軟件，建立跟骨三維數(shù)字化模型，對(duì)跟骨骨折模型進(jìn)行三維數(shù)據(jù)測(cè)量，在三維數(shù)字化模型上進(jìn)行開窗、骨塊復(fù)位、植骨的虛擬手術(shù)。

1.3觀察指標(biāo)

計(jì)算兩組手術(shù)時(shí)間，手術(shù)前后Bohler角、Gissane角改善情況，按照美國(guó)的足踝外科Maryland足部評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判術(shù)后療效。美國(guó)的足踝外科Maryland足部評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判術(shù)后療效，優(yōu)：90～100分，無疼痛，行走正常，恢復(fù)原來工作；良：75～89分，行走基本正常，可有輕微的行走痛，但恢復(fù)原來工作；可：50～74分，跟骨畸形復(fù)雜，足底有骨贅和足墊且損傷嚴(yán)重，有較明顯行走痛及輕微跛行，體力勞動(dòng)者需改變工種；差：<50分，術(shù)后感染、骨缺損、關(guān)節(jié)僵直。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理，兩組手術(shù)狀況等指標(biāo)比較均采用t檢驗(yàn)，兩組治療優(yōu)良率采用x²檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1兩組手術(shù)狀況比較

3D組患者手術(shù)時(shí)間和手術(shù)出血量均低于對(duì)照組，愈合時(shí)間短于對(duì)照組，t檢驗(yàn)顯示，兩組在以上3指標(biāo)問差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

2.2兩組治療效果的比較

3D治療組患者的優(yōu)良率為93.10%（27/29），而對(duì)照組優(yōu)良率為79.31%（23/29），3D組高于對(duì)照組，并且x²檢驗(yàn)顯示兩組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（x²=4.35，P<0.05）。見表3。

3討論

跟骨骨折多為高能量損傷所致，所以骨折大多波及跟距關(guān)節(jié)面，造成跟距關(guān)節(jié)面塌陷、骨質(zhì)缺損、跟骨變寬，非手術(shù)治療很難獲得骨折的解剖復(fù)位。即使復(fù)位也易再移位，而致跟骨高度丟失、寬度增大、跟骨關(guān)節(jié)面不平整等，從而導(dǎo)致跟骨畸形愈合和創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生，引起局部疼痛和關(guān)節(jié)功能喪失，嚴(yán)重影響患者行走、站立及跳躍功能。跟骨復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，劈裂、粉碎的骨折塊和塌陷缺損的關(guān)節(jié)面令手術(shù)方案的選擇有更多的不確定性。手術(shù)入路的選擇，復(fù)位的技巧，植骨的方式和量，鋼板和螺釘?shù)闹踩胛恢煤蛿?shù)量，合適的螺釘直徑、角度和長(zhǎng)度等這些問題都會(huì)成為醫(yī)生考量的重點(diǎn)。現(xiàn)在通過CT機(jī)自帶的軟件對(duì)骨折進(jìn)行重建可以得到三維的圖像，但是，這種三維影像僅僅是可視化的，提供的信息有限，無法與醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng)，無法進(jìn)行虛擬手術(shù)。如果在手術(shù)前，應(yīng)用3D打印技術(shù)獲得骨折損傷模型，將真實(shí)的骨折情況呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，通過模手術(shù)來完成復(fù)位和內(nèi)固定，進(jìn)一步評(píng)估固定強(qiáng)度和骨折的穩(wěn)定性，從而精確策劃復(fù)位方式和選擇內(nèi)固定裝置，會(huì)使治療策略的選擇更加合理、科學(xué)。

3D打印技術(shù)是20世紀(jì)80代后期開始逐漸興起的一項(xiàng)新興制造技術(shù)，他是指在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）模型或計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）等數(shù)據(jù)，通過材料的精確3D堆積，快速制造任意復(fù)雜形狀3D物體的新型數(shù)字化成型技術(shù)。通過軟件對(duì)組織進(jìn)行計(jì)算機(jī)三維重建，骨科醫(yī)師可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬及修復(fù)后結(jié)果預(yù)測(cè)，從而為患者制定最佳的修復(fù)方案，實(shí)驗(yàn)?zāi)M了復(fù)雜跟骨骨折塊的復(fù)位，記錄骨折塊的移動(dòng)數(shù)據(jù)和翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，開窗撬撥復(fù)位塌陷的骨塊，設(shè)計(jì)植骨模型，并進(jìn)行植骨，估算植骨量，有助于在臨床修復(fù)中對(duì)復(fù)位的精確掌握。

本研究結(jié)果顯示，3D組患者手術(shù)時(shí)間和手術(shù)出血量均低于對(duì)照組，愈合時(shí)間短于對(duì)照組（P<0.05）。表明將3D打印技術(shù)應(yīng)用于跟骨的手術(shù)治療中，能夠明顯縮短手術(shù)時(shí)間，縮短術(shù)后恢復(fù)時(shí)間。同時(shí)，3D治療組患者的優(yōu)良率為93.10%，而對(duì)照組優(yōu)良率為79.31%，3D組明顯高于對(duì)照組（x²=4.35，P<0.05）。即3D治療組具有更好的治療效果?？傊?，術(shù)前制備骨骼3D打印模型和導(dǎo)向模型能夠降低手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量，促進(jìn)術(shù)后愈合，提高治療效果，安全高效。