數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療過伸性脛骨平臺骨折

留成勝，謝 偉，段 媛，李旱雨，聶 俊，吳向科，馮繼華，毛曉暉

2017年10月～2019年9月，我科采用數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療16例過伸性脛骨平臺骨折患者，療效良好，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料本組16例(18膝)，男11例，女5例，年齡19～68歲。均為閉合骨折。行X線及CT檢查明確診斷為過伸性脛骨平臺骨折，骨折Schatzker分型：Ⅴ型7膝，Ⅵ型 11膝。致傷原因：交通事故傷10例，摔傷2例，高處墜落傷3例，重物壓傷1例。合并傷：腰椎骨折3例，同側腓骨頭頸部骨折4例。傷后至手術時間為3～14 d。

1.2 術前三維重建模擬采用螺旋CT掃描，完善患者脛骨平臺CT數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以Dicom格式導入Mimics 17.0軟件進行三維重建，通過軟件測量工具測量脛骨平臺后傾角和內(nèi)翻角，同時對骨折塌陷深度、骨折塊移位距離進行精準測量。在Mimics軟件的三維重建模型上模擬手術，確定骨折復位順序及高度，復位后測量脛骨平臺后傾角和內(nèi)翻角，確定鋼板置入位置。根據(jù)模擬骨折復位、內(nèi)固定情況等制定手術方案。

1.3 手術方法根據(jù)術前制定的方案進行手術。硬膜外麻醉或全身麻醉?；颊哐雠P位，膝關節(jié)屈曲30°～45°。做膝關節(jié)前外側和內(nèi)側聯(lián)合切口，兩切口距離>7 cm，前外側切口骨膜下剝離部分脛骨前肌，內(nèi)側切口注意保護鵝足腱和膝內(nèi)側副韌帶。根據(jù)術前數(shù)字化三維重建模型中測量的骨折塊移位、前方皮質及內(nèi)側皮質塌陷數(shù)據(jù)，關節(jié)面外側緣完整的患者選擇脛骨平臺關節(jié)線為參照點，關節(jié)面外側緣粉碎性骨折的患者選擇脛骨結節(jié)或相對外緣完整部位為參照點，再次測量各數(shù)據(jù)。使用撐開復位鉗或者多枚克氏針撐開前方及內(nèi)側塌陷壓縮骨折實現(xiàn)骨折復位，糾正脛骨平臺后傾角和內(nèi)翻角。比較復位前后數(shù)據(jù)與三維重建模擬復位前后數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)復位不足。C臂機透視確認骨折復位滿意后，放置3.5 mm脛骨近端內(nèi)、外側解剖型鋼板，并用螺釘固定。放置引流管，關閉切口。

1.4 術后處理給予預防感染、鎮(zhèn)痛及抗凝等對癥處理。術后24～48 h拔除引流管。術后第1天行肌肉等長收縮，1～2 d開始指導患者膝關節(jié)被動功能鍛煉；術后3～4 d開始膝關節(jié)主動屈伸功能鍛煉，在無痛或輕微疼痛下行膝關節(jié)最大范圍屈伸活動，每天3～4次，每次約20 min，以后逐漸增加鍛煉時間。出院后囑患者1個月內(nèi)膝關節(jié)屈曲達120°，伸直達0°；2個月開始扶拐部分負重，3～4個月完全負重。

1.5 觀察指標與療效評價① 記錄手術時間、術中出血量及術后并發(fā)癥發(fā)生情況。② 觀察術后骨折復位、固定及愈合情況。③ 測量術后脛骨平臺后傾角及內(nèi)翻角。④ 采用膝關節(jié)Rasmussen和HSS評分評價術后骨折愈合及膝關節(jié)功能。

2 結果

手術時間51～139(92.5±24.4)min，術中出血量30～190(85.0±39.0)ml。切口均一期愈合?；颊呔@得隨訪，時間6～29個月。隨訪期間均未發(fā)生內(nèi)固定物松動、斷裂等并發(fā)癥。1例術后出現(xiàn)創(chuàng)傷性關節(jié)炎，行走時疼痛，休息時無疼痛，上下樓梯需扶拐，予口服非甾體類藥物及氨基葡萄糖片后癥狀減輕，隨訪1年癥狀消失。骨折均愈合，時間 11～17(14.0±1.5)周。脛骨平臺后傾角及內(nèi)翻角：術后第2天、6個月、末次隨訪時均較術前改善，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；術后各時間段比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；見表1。術后6個月，膝關節(jié)Rasmussen評分12～18(16.3±1.4)分，HSS評分69～95(87.8±5.0)分；采用HSS評分評價膝關節(jié)功能：優(yōu)14膝，良3膝，可1膝，優(yōu)良率為17/18。末次隨訪時，膝關節(jié)活動度：伸直-5°～5°，屈曲120°～140 °。

表1 手術前后脛骨平臺后傾角、內(nèi)翻角比較

典型病例見圖1～3。

3 討論

3.1 過伸性脛骨平臺骨折的特點過伸性脛骨平臺骨折臨床報道少見，F(xiàn)iroozabadi et al[1]認為，Schatzker分型、OTA/AO分型及Moore分型均未明確闡述這類骨折損傷的特點及機制，他認為過伸性脛骨平臺骨折的特點是脛骨平臺后傾角丟失，前方皮質壓縮合并內(nèi)翻畸形，后方皮質張力性骨折;骨折線貼近關節(jié)面，復位難度大，同時復位后內(nèi)固定把持力差，容易造成治療失?。欢以谶^伸性損傷中，腘血管損傷、骨筋膜室綜合征及腓總神經(jīng)損傷的并發(fā)癥發(fā)生率高于非過伸性損傷。我們認為，治療過伸性脛骨平臺骨折的關鍵是恢復脛骨平臺后傾角和內(nèi)翻角，同時進行前方或前內(nèi)側壓縮骨質的重建和有效支撐固定。由于過伸性脛骨平臺骨折復雜，制定詳細的術前規(guī)劃以及個性化手術治療是手術成功的關鍵。

圖1 患者，女，61歲，左膝過伸性脛骨平臺骨折，采用數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療 A.術前X線片，顯示左側脛骨平臺后傾角-5°，內(nèi)翻角80°；B.術前數(shù)字化三維重建模型，測量脛骨平臺后傾角-5.89°，內(nèi)翻角79.61°；C.術前模擬手術，模擬復位后測量脛骨平臺后傾角7.92°，內(nèi)翻角86.72°；D.術后2 d X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好；E.術后6個月X線片，顯示脛骨平臺后傾角及內(nèi)翻角良好；F.鋼板拆除后X線片，顯示骨折愈合，脛骨平臺后傾角及內(nèi)翻角良好 圖2 患者，男，61歲，右膝過伸性脛骨平臺骨折，采用數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療 A.術前X線片，顯示右側脛骨平臺后傾角-8°；B.術后2 d X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好；C.術后6個月X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好，復位無丟失，骨折愈合良好；D.術后12個月X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好，復位無丟失，骨折愈合良好

3.2 數(shù)字化三維重建模擬輔助手術以往的手術在處理過伸性脛骨平臺骨折復位時，是通過經(jīng)驗復位和C臂機透視復位[2-3]，但這存在復位不良或復位過度的風險，且復位質量與術者的經(jīng)驗以及術者對術中透視影像的評估密切相關。將數(shù)字化技術應用于骨科手術中，術前可對骨折進行三維重建、數(shù)據(jù)測量、模擬手術，并對手術方案、內(nèi)固定位置等進行反復模擬，實現(xiàn)了計算機輔助規(guī)劃手術與手術技術優(yōu)化[4-6]。Mimics軟件是目前應用廣泛和成熟的醫(yī)學三維圖像處理軟件[7]。本研究通過CT掃描脛骨平臺獲取數(shù)據(jù)后，在Mimics軟件中獲取數(shù)字化三維重建模型，并在模型上模擬手術獲得數(shù)據(jù)，實際手術時，可將復位前后數(shù)據(jù)與三維重建模擬復位前后數(shù)據(jù)進行比較，避免出現(xiàn)復位不足。我們認為數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療過伸性脛骨平臺骨折有如下優(yōu)點：① 數(shù)字化三維重建技術可實現(xiàn)術前全面評估，更直接觀察骨折形態(tài)，更全面掌握骨折具體細節(jié)，確定骨折移位、壓縮、粉碎程度。② 可在數(shù)字化三維重建模型上模擬復位，測量需要糾正的脛骨平臺后傾角和內(nèi)翻角，術中可根據(jù)術前數(shù)據(jù)指導手術，實現(xiàn)微創(chuàng)、精準化復位、個性化手術。而且術前可反復模擬手術，使得術中操作更加嫻熟，節(jié)約手術時間。③ 術中根據(jù)術前規(guī)劃進行復位，可實現(xiàn)精準復位，減少術中透視次數(shù)和術中出血，縮短手術時間，保護骨折端血運，降低創(chuàng)傷性關節(jié)炎發(fā)生率。④ 數(shù)字化三維重建模型直觀、立體，患者術前可了解骨折情況，利于醫(yī)患進行手術方案溝通和交流。⑤ 通過對數(shù)字化三維重建模型的觀察、分析并模擬手術，可有效縮短低年資醫(yī)師學習曲線。

圖3 患者，男，48歲，左膝過伸性脛骨平臺骨折，采用數(shù)字化三維重建模擬輔助手術治療 A.術前X線片，顯示左側脛骨平臺粉碎性骨折，過伸損傷，前方皮質壓縮塌陷，脛骨平臺后傾角-5°；B.術前數(shù)字化三維重建模型，測量脛骨平臺后傾角-5.49°；C.術前模擬手術，模擬復位后測量脛骨平臺后傾角8.57°；D.復位前后模型疊加三維重建圖像及復位撐開高度測量；E.術后2 d X線片，顯示脛骨平臺復位良好，脛骨平臺后傾角良好；F.術后2個月X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好，復位無丟失，骨折線模糊；G.術后6個月X線片，顯示脛骨平臺后傾角良好，復位無丟失，骨折愈合良好；H.術后12個月X線片，顯示脛骨平臺骨折復位無丟失，骨折愈合良好，脛骨平臺后傾角良好

3.3 治療體會① 在數(shù)字化三維重建模型上測量骨折塌陷深度、骨折移位距離，同時設置參照點，可通過同一參照點測量復位前后數(shù)據(jù)差值，得到需復位的骨折塌陷深度、骨折移位距離數(shù)據(jù)；粉碎性骨折患者可選擇多個參照點，以減少測量誤差。② 在模擬手術及術中測量數(shù)據(jù)的參照點選擇上，我們的經(jīng)驗是，對于關節(jié)面外側緣完整的患者參照點選擇在關節(jié)線，對于關節(jié)面外側緣粉碎性骨折的患者參照點選擇在脛骨結節(jié)或在相對外緣完整部位。③ 在數(shù)字化三維重建模型上模擬手術時，通過對撬棒、骨刀等復位工具插入深度的精準測量，術中骨折復位時可避免撬棒、骨刀插入過深造成關節(jié)面進一步損傷。我們建議，復位時聯(lián)合使用寬骨刀和多枚克氏針協(xié)助撬撥復位，也可以采用“松土法”“抖動法”實現(xiàn)骨折復位。④ 可在數(shù)字化三維重建模型上測量前方壓縮皮質解剖復位時需復位的高度，預估骨質丟失嚴重患者所需的植骨量。對于復位后骨缺損高度>1.5 cm或者老年骨質疏松患者，建議行自體髂骨結構性植骨；對于復位后骨缺損高度0.5～1.5 cm的患者，可選用同種異體骨進行植骨；對于復位后骨缺損高度<0.5 cm者，可不植骨。⑤ 本研究采用3.5 mm脛骨近端內(nèi)、外側解剖型鋼板進行固定，能滿足患者早期功能鍛煉的目的，隨訪過程中復位無丟失，術后第2天、6個月、末次隨訪時脛骨平臺后傾角5°～10°，與張毅杰 等[8]報道的結果相似。⑥ 本研究中1例出現(xiàn)創(chuàng)傷性關節(jié)炎，分析原因可能由于脛骨平臺關節(jié)面粉碎，關節(jié)軟骨損傷嚴重，術中雖解剖復位，但軟骨再生能力差，軟骨下骨裸露導致關節(jié)退變加速。