3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)治療股骨多段骨折

馬肅霜，陳 勁，鐘 華，李建煒，肖 剛，梁 波，李德強(qiáng)，阮國強(qiáng)，黃 艷，趙 寧

3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)治療股骨多段骨折

馬肅霜，陳 勁，鐘 華，李建煒，肖 剛，梁 波，李德強(qiáng)，阮國強(qiáng)，黃 艷，趙 寧

目的探討3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)個性化治療股骨多段骨折的臨床療效。方法回顧性分析湛江中心人民醫(yī)院2013年1月至2015年12月收治的9例股骨多段骨折患者的臨床資料。根據(jù)患者術(shù)前CT掃描數(shù)據(jù)重建股骨多段骨折模型，借助3D打印技術(shù)打印1∶1實物模型，直接在模型上標(biāo)記骨折線，清晰辨認(rèn)移位骨折塊，制訂個性化固定方案并組裝好橋接內(nèi)固定系統(tǒng)各個模塊，然后采用MIPPO技術(shù)進(jìn)行內(nèi)固定手術(shù)。記錄手術(shù)時間、術(shù)中出血量、住院時間、骨折愈合時間及并發(fā)癥發(fā)生情況，采用Harris髖關(guān)節(jié)功能評分及Lysholm膝關(guān)節(jié)評分評估末次隨訪時患肢髖膝關(guān)節(jié)功能。結(jié)果手術(shù)時間（159±29）min，術(shù)中出血量（544±133）mL，住院時間（17±4）d。隨訪時間6～33個月（平均19個月）?；颊呔@骨性愈合，骨折愈合時間（8.6±1.9）個月。末次隨訪Harris髖關(guān)節(jié)功能評分優(yōu)7例、良2例，Lysholm膝關(guān)節(jié)評分優(yōu)6例、良2例、差1例。1例術(shù)后出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)僵硬，二期取出內(nèi)固定時行膝關(guān)節(jié)松解術(shù)。隨訪期間無傷口感染、骨不愈合、內(nèi)固定松動斷裂并發(fā)癥發(fā)生。結(jié)論3D打印輔助橋接內(nèi)固定個性化精準(zhǔn)手術(shù)具有用時短、出血量少、安全可靠、功能恢復(fù)滿意等特點，是治療股骨多段骨折的較好選擇。

股骨骨折；骨折固定術(shù)，內(nèi)；外科手術(shù)，計算機(jī)輔助；3D打印；橋接式內(nèi)固定

股骨多段骨折是一種比較嚴(yán)重的創(chuàng)傷，受傷機(jī)制為多個方向暴力致股骨在不同平面多處骨折[1]。目前隨著高能量損傷病例的不斷增多，此類骨折的發(fā)生率也在增加，診治方面亦存在許多爭議[2-3]。2013年1月至2015年12月，我科對收治的9例股骨多段骨折患者采用3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)個性化治療，臨床效果良好，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：①X線或CT檢查診斷為股骨多段骨折或股骨干合并同側(cè)股骨粗隆或股骨頸骨折。②采取3D打印輔助橋接內(nèi)固定手術(shù)治療。③隨訪時間不低于6個月，隨訪資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①開放性損傷伴皮膚軟組織缺損，需皮瓣修復(fù)；②合并股骨頭骨折、股骨髁間或單髁骨折；③股骨病理性骨折；④伴有嚴(yán)重心腦肺基礎(chǔ)疾病，無法耐受手術(shù)；⑤凝血功能障礙。

9例患者中男8例，女1例；年齡16～55歲，平均（34±13）歲。受傷原因：交通傷7例、高處墜落傷2例；損傷側(cè)別：左側(cè)6例、右側(cè)3例；骨折類型：股骨干多段骨折6例、股骨干合并粗隆間骨折1例、股骨干合并股骨頸骨折2例；合并傷：肺挫傷3例、顱腦損傷3例、肝挫裂傷1例、多發(fā)肋骨骨折1例。受傷至手術(shù)時間4～15 d，平均（8±4）d。

1.2 術(shù)前準(zhǔn)備

采用64排螺旋CT機(jī)（Siemens公司，德國）行股骨全長CT掃描骨重建，采集DICOM數(shù)據(jù)，輸入Mimics 10.0軟件重建股骨三維模型，并對骨折進(jìn)行模擬復(fù)位，將復(fù)位好的三維模型輸出STL文件，再導(dǎo)入Raise 3D F2 3D打印機(jī)（上海復(fù)翔信息科技有限公司），1∶1打印股骨骨折實物模型，在模型上標(biāo)記骨折線，制定個性化固定方案，結(jié)合骨折特點預(yù)先設(shè)計并確定橋接式內(nèi)固定系統(tǒng)所需要的各種模塊、螺釘長度及組裝方式。完善各項術(shù)前檢查，排除手術(shù)禁忌證。多發(fā)傷患者術(shù)前請相關(guān)科室會診評估，腦出血及肺挫傷患者待情況穩(wěn)定1周后擇期手術(shù)，肝挫裂傷患者待情況穩(wěn)定14 d后擇期手術(shù)治療。

1.3 手術(shù)方法

采用昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院熊鷹教授設(shè)計的橋接式內(nèi)固定系統(tǒng)，主要包括連接塊、連接棒、固定螺釘、鎖定螺釘[4-5]。連接塊內(nèi)部設(shè)有平行于固定塊平面的連接鉤，可與連接棒滑動配合；垂直于連接塊主平面設(shè)有螺釘孔，連接槽與螺釘帽局部交叉；固定螺釘或鎖定螺釘與螺釘孔配合，螺釘之錐帽緊壓于連接棒上。

患者采用硬膜外或氣管插管全身麻醉，取仰臥位，患肢牽引床牽引維持復(fù)位（患肢輕度屈髖內(nèi)收），常規(guī)消毒鋪巾。根據(jù)復(fù)位情況，在股骨大粗隆外側(cè)作一5～8 cm切口，顯露粗隆外側(cè)及后側(cè)，注意保留骨膜，避免過分剝離。于股骨外髁外側(cè)作一5～8 cm皮膚切口，逐層切開，于股外側(cè)肌和髂脛束之間的間隙進(jìn)行分離并顯露股骨外側(cè)髁。將預(yù)先組裝好的橋接系統(tǒng)經(jīng)兩窗口骨膜外插入，預(yù)先標(biāo)記好中央滑塊在體表的位置，可在標(biāo)記處附近用2.5 mm克氏針探及滑塊釘口，C型臂X線機(jī)透視下經(jīng)皮植入中央滑塊的各個螺釘。如術(shù)中閉合復(fù)位困難，尤其合并粗隆下骨折時，可在骨折部作一5～9 cm小切口，直視下行骨折復(fù)位，用持骨鉗或點式復(fù)位鉗維持復(fù)位后再插入橋接式內(nèi)固定系統(tǒng)。骨折遠(yuǎn)近端各以至少3枚卡塊及螺釘固定，根據(jù)骨折塊具體情況，必要時附加掛鉤型卡塊，對大的骨折塊進(jìn)行固定，提高固定的整體穩(wěn)定性。術(shù)中骨折復(fù)位及內(nèi)固定位置透視滿意后沖洗傷口，常規(guī)放置負(fù)壓引流管。

1.4 術(shù)后處理

術(shù)后24～48 h拔除引流管，術(shù)后1 d行下肢肌肉主動等長收縮訓(xùn)練，術(shù)后2 d逐漸開始下肢肌力及關(guān)節(jié)功能鍛煉，術(shù)后1周患肢部分負(fù)重鍛煉，待骨折愈合后開始完全負(fù)重鍛煉。術(shù)后定期復(fù)查X線片。

1.5 觀察指標(biāo)

記錄手術(shù)時間、術(shù)中出血量、住院時間、骨折愈合時間及并發(fā)癥發(fā)生情況，采用Harris髖關(guān)節(jié)功能評分及Lysholm膝關(guān)節(jié)評分評估末次隨訪時患肢髖膝關(guān)節(jié)功能[6-7]。

2 結(jié)果

手術(shù)時間（159±29）min，術(shù)中出血量（544± 133）mL，住院時間（17±4）d。隨訪時間6～33個月（平均19個月）。隨訪期間患者均獲骨性愈合，骨折愈合時間（8.6±1.9）個月。末次隨訪Harris髖關(guān)節(jié)功能評分優(yōu)7例、良2例，Lysholm膝關(guān)節(jié)評分優(yōu)6例、良2例，差1例。1例術(shù)后膝關(guān)節(jié)僵硬，二期取出內(nèi)固定時行膝關(guān)節(jié)松解術(shù)，術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能良好。隨訪期間無傷口感染、骨不愈合、內(nèi)固定松動斷裂并發(fā)癥發(fā)生。典型病例見圖1。

3 討論

股骨多段骨折一般為高能量損傷所致，往往合并有顱腦或胸、腹腔等其他臟器損傷。受傷時膝部或大腿遠(yuǎn)端首先受到強(qiáng)大的撞擊，特別是在髖關(guān)節(jié)屈曲外展時，股骨受縱向傳導(dǎo)暴力致股骨中、下段及周圍骨折；而當(dāng)力量傳導(dǎo)至股骨近端時，由于能量大部分被股骨干吸收，僅小部分傳至股骨近端，故股骨頸骨折和粗隆骨折移位程度較小[8]。有文獻(xiàn)報道此類病例占全部股骨干骨折的5%～6%，但股骨頸骨折的漏診率卻高達(dá)13%～31%[9-10]。因此年輕患者受較大暴力創(chuàng)傷時建議行股骨全長CT或骨盆正位X線片檢查，以最大程度地避免漏診。

股骨多段骨折多為粉碎性骨折，涉及范圍廣，鄰近關(guān)節(jié)時骨折線位置高，應(yīng)用傳統(tǒng)釘板系統(tǒng)或髓內(nèi)釘常難以妥善固定關(guān)鍵骨塊，內(nèi)固定物的選擇范圍受限[11]。目前針對粗隆間骨折合并股骨干骨折，有學(xué)者主張采用重建釘、γ-3釘或加長PFNA-Ⅱ[11-13]，可實現(xiàn)對股骨干及粗隆間骨折的可靠固定。但對于粗隆下骨折，骨折近端由于受到髂腰肌牽拉作用，向前方移位明顯，故閉合復(fù)位難度較大，往往需要輔助切口，破壞髓外血供，增加骨折延遲愈合及骨不連的風(fēng)險，容易發(fā)生下肢旋轉(zhuǎn)畸形。此外，對于一些非典型股骨干骨折，如股骨前弓過大、髓腔過小等，存在現(xiàn)有市售髓內(nèi)釘難以匹配等問題[14]。

圖1 3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)治療同側(cè)股骨干合并粗隆間骨折手術(shù)前后圖片（男，45歲，車禍傷，骨牽引1周后施術(shù)，術(shù)中出血量400 mL，手術(shù)時間150 min）1A術(shù)前X線片 1B術(shù)前CT重建1C采用Mimics軟件進(jìn)行重建及計算機(jī)模擬復(fù)位 1D 3D打印骨折復(fù)位后模型 1E術(shù)前模擬手術(shù)1F根據(jù)組裝好的內(nèi)固定系統(tǒng)體表投影設(shè)計切口，經(jīng)皮微創(chuàng)植入內(nèi)固定物 1G術(shù)后1周復(fù)查X線片，骨折對位對線良好，內(nèi)固定位置滿意 1H術(shù)后1周手術(shù)切口圖片 1I術(shù)后10個月復(fù)查X線片，可見大量骨痂形成，骨折已愈合 1J術(shù)后10個月髖膝關(guān)節(jié)功能圖片

橋接組合式骨折內(nèi)固定裝置的設(shè)計基于微創(chuàng)和生物內(nèi)固定治療理念，是股骨干粉碎骨折治療的一種新選擇[5]。研究顯示，該系統(tǒng)在治療股骨干骨折時骨折區(qū)域上的應(yīng)力小于金屬鎖定接骨板釘系統(tǒng)（最大應(yīng)力比釘板系統(tǒng)小19.2%[4]），骨折愈合速度更快，效果更好，內(nèi)固定折彎及斷裂的發(fā)生率也更低；此外，可根據(jù)不同的骨折類型及臨床需要，個性化設(shè)計組合方式，形成類似于內(nèi)固定支架的多維固定，抗剪切、抗旋及抗彎作用強(qiáng)大，可以實現(xiàn)對骨折端堅強(qiáng)可靠的固定。初步臨床應(yīng)用結(jié)果證實，橋接式內(nèi)固定系統(tǒng)在股骨骨折的治療上具備操作靈活、適應(yīng)證廣、臨床療效滿意的特點[4-5,15]；而對于四肢其他部位的骨折，該系統(tǒng)也有較好的臨床應(yīng)用價值[16-17]。

為更好地制定手術(shù)規(guī)劃、提高治療效果，既往多借助術(shù)前CT評估骨折類型及移位情況，但CT掃描對于骨塊移位情況的顯示并不直觀。隨著數(shù)字骨科技術(shù)的迅速興起和發(fā)展，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于3D實物模型規(guī)劃與模擬手術(shù)、建立手術(shù)導(dǎo)向模板，設(shè)計個體化內(nèi)植物或人工關(guān)節(jié)假體等[18-19]。而在對股骨多段骨折的手術(shù)治療中，3D打印技術(shù)能夠更準(zhǔn)確地評估骨折移位情況，輔助制定精確化、個性化手術(shù)方案[20]；模擬手術(shù)以幫助術(shù)者更好地選擇內(nèi)固定裝置。

孟慶峰等[21]應(yīng)用3D打印快速成型模型指導(dǎo)股骨遠(yuǎn)端骨折的手術(shù)治療，與對照組的比較研究結(jié)果顯示，3D打印輔助手術(shù)在手術(shù)時間、并發(fā)癥發(fā)生率、手術(shù)復(fù)位質(zhì)量、術(shù)中出血量、骨折愈合時間等方面具有明顯優(yōu)勢；Park等[14]的研究結(jié)果則表明，利用3D打印進(jìn)行非典型股骨骨折模擬手術(shù)有助于選擇合適的內(nèi)固定系統(tǒng)，提高手術(shù)成功率；本研究結(jié)果亦顯示，在3D打印技術(shù)的輔助下，橋接式內(nèi)固定手術(shù)時間短，失血少，并發(fā)癥發(fā)生率也較低?？傊?，3D打印輔助橋接內(nèi)固定系統(tǒng)為治療股骨多段骨折提供了一種新的解決方案。

[1]Neumann MV,Südkamp NP,Strohm PC.Management of femoral shaft fractures[J].Acta Chir Orthop Traumatol Cech, 2015,82(1):22-32.

[2]G?nsslen A1,G?sling T,Hildebrand F,et al.Femoral shaft fractures in adults:treatment options and controversies[J]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech,2014,81(2):108-117.

[3]L?gters T,Windolf J,Flohé S.Fractures of the shaft of the femur[J].Unfallchirurg,2009,112(7):635-650.

[4]熊鷹,李群輝,柳百煉,等.橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)與鎖定接骨板釘系統(tǒng)在股骨骨折應(yīng)用中的有限元分析[J].中國組織工程研究,2012,16(30):5516-5519.

[5]趙烽,熊鷹,張仲子,等.橋接組合式內(nèi)固定治療股骨骨折的效果及生物力學(xué)特征[J].中國組織工程研究,2014,18(13): 2127-2132.

[6]Harris WH.Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabularfractures:treatmentby mold arthroplasty:an end-result study using a new method of result evaluation[J]. J Bone Joint Surg Am,1969,51(4):737-755.

[7]Tegner Y,Lysholm J.Rating systems in the evaluation of knee ligament injuries[J].Clin Orthop Relat Res,1985(198): 43-49.

[8]Wolinsky PR,Johnson KD.Ipsilateral femoral neck and shaft fractures[J].Clin Orthop Relat Res,1995(318):81-90.

[9] Watson JT,Moed Br.Ipsilateral femoral neck and shaft fractures:complications and their tretment[J].Clin Orthop Relat Res,2002(399):78-86.

[10]王捷,張鐵良,于建華,等.股骨干骨折合并同側(cè)股骨頸骨折的手術(shù)治療[J].中華骨科雜志,2006,26(5):309-312.

[11]潘界恩,周曉,盛建明,等.加長Ⅱ代亞洲型股骨近端防旋髓內(nèi)釘治療股骨中上段復(fù)雜多段骨折的近期療效[J].臨床骨科雜志,2015,18(2):194-197.

[12]陳文鈞,姜建元,周建偉.重建交鎖髓內(nèi)釘治療股骨多段骨折[J].骨與關(guān)節(jié)損傷雜志,2000,15(6):425-426.

[13]Dou?a P,Bartoní?ek J,Pavelka T,et al.Ipsilateral fractures of the proximal femur and femoral shaft[J].Acta Chir Orthop Truamatol Cech,2010,77(5):378-388.

[14]Park JH,Lee Y,Shon OJ,et al.Surgical tips of intramedullary nailing in severely bowed femurs in atypical femur fractures:simulation with 3D printed model[J].Injury,2016, 47(6):1318-1324.

[15]熊鷹,陸繼鵬,李群輝,等.橋接組合式金屬內(nèi)固定植入系統(tǒng)對犬骨折愈合的影響[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù), 2011,15(30):5556-5560.

[16]熊鷹,陸繼鵬,王大興,等.橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)治療肱骨及脛骨骨折的臨床應(yīng)用研究[J].中國矯形外科雜志,2010, 18(14):1209-1211.

[17]陳建軍,韓慶,王順軍,等.橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)治療肱骨干中下段骨折不愈合的療效觀察[J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志,2014,29(9):943-944.

[18]吳帆,王立軍,崔慧先.3D打印技術(shù)在創(chuàng)傷骨科中的應(yīng)用進(jìn)展[J].臨床誤診誤治雜志,2015,28(10):113-116.

[19]林海濱,黃文華,陳宣煌,等.基于3D打印和接骨板標(biāo)準(zhǔn)件庫數(shù)字化的股骨遠(yuǎn)端骨折內(nèi)固定[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2016,96 (5):344-348.

[20]劉琨,趙汝崗,張強(qiáng).3D打印技術(shù)在骨科的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中華創(chuàng)傷骨科雜志,2015,17(1):63-66.

[21]孟慶峰,韓基雄,汪少源,等.3D打印技術(shù)在股骨遠(yuǎn)端骨折治療中的應(yīng)用[J].中日友好醫(yī)院學(xué)報,2016,30(5):295-297.

（本文編輯：白朝暉）

投稿注意事項

為了及時與作者溝通或處理有關(guān)稿件的相關(guān)問題，希望大家在投稿時注意以下事項：

1.歡迎網(wǎng)上投稿（本刊E-mail：cjorth@126.com或cjocbs@126.com），若以打印件投稿，請同時將WORD版文稿發(fā)送至本刊E-mail；

2.請在來稿同時，郵寄專家審稿費用50元整和單位投稿介紹信（郵寄地址：廣州市流花路111號1號樓4樓骨科編輯部，郵編：510010），以方便及時處理；

3.請務(wù)必在稿件上注明第一作者的常用聯(lián)系方式（手機(jī)號碼、E-mail）及具體通訊地址；

4.文稿若為基金項目，請注明基金項目及編號；

5.本刊聯(lián)系方式：（020）88654550（電話、傳真），（020）36652180。

3D printing-assisted bridge combined internal fixation system for the treatment of multiple fractures of the femur

MA Sushuang*,CHEN Jin,ZHONG Hua,LI Jianwei,XIAO Gang,LIANG Bo,LI Deqiang,RUAN Guoqiang,HUANG Yan,ZHAO Ning.*Department of Trauma Orthopaedics,Central People's Hospital of Zhanjiang,Zhanjiang,Guangdong 524037,China.

ZHONG Hua,E-mail:zhong8099@163.com

ObjectiveTo explore the clinical effects of 3D printing-assisted bridge combined internal fixation system in individualized treatment of multiple femoral fractures.MethodsA retrospective study involved clinical data of 9 patients with multiple femoral fractures treated from January 2013 to December 2015 in Central People's Hospital of Zhanjiang.Reconstruction model of multiple femoral fracture was made according topreoperative CT scanning,1:1 physical model was printed by the assistance of 3D printing technology,and then the fracture line was marked on the models directly,so as to determine the dislocated fracture fragment clearly. Individualized fixation program was formulated,and modules of bridge combined fixation system were fixed well before the surgery.After that,internal fixation was performed with MIPPO technique.Operation time, intraoperative estimate blood loss,hospitalization stay,fracture healing time and complications were recorded,hip and knee joint functions at the last follow-up were evaluated by Harris hip scoring and Lysholm knee scoring system respectively.ResultsThe average operation time was(159±29)min,the average intraoperative estimate blood loss was(544±133)mL,and the average hospitalization stay was(17±4)d.The patients were followed up for 6 to 33 months,with an average of 19 months.All patients obtained bone union,with the bone healing time of(8.6±1.9)months.At the latest follow-up,according to Harris hip scoring system,there was excellent in 7,good in 2 cases;As for Lysholm knee score,there was excellent in 6,good in 2,poor in 1 case.One patient had stiff knee joint and underwent knee arthrolysis,the internal fixation was also removed at the same time. During the follow-up period,there were no complications of surgical site infection,bone nonunion,loosening or rupture of internal fixation.ConclusionsIndividualized precision surgery with 3D printing-assisted bridge combined internal fixation system has the advantages of short operation time,less bleeding,safe and reliable procedures,satisfactory functional recovery,and so on.As a result,it is a good choice for the treatment of multiple femoral fractures.

Femoral fractures;Fracture fixation,internal;Surgery,computer-assisted;Three-dimensional printing;Bridge combined internal fixation

R683.421，R687.32 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

A < class="emphasis_bold">文章編號：1674-666X(2017)02-098-06

1674-666X(2017)02-098-06

2017-01-23；

2017-03-05）

10.3969/j.issn.1674-666X.2017.02.006

廣東省自然科學(xué)基金項目（2014A030307012）；湛江市財政資助項目（2015A06011）；湛江市財政資助項目（2014C01026）

524037廣東，湛江中心人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科（馬肅霜，陳勁，鐘華，李建煒，肖剛，梁波，李德強(qiáng)，阮國強(qiáng)，趙寧），麻醉科（黃艷）

鐘華，E-mail：zhong8099@163.com