3D打印技術(shù)輔助內(nèi)外側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折的療效分析

胡浩 曹開(kāi)學(xué) 黃攀 黃傳文 萬(wàn)玲玲 易利艷 浦飛飛

脛骨平臺(tái)骨折是創(chuàng)傷骨科較為常見(jiàn)的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，其發(fā)生率約占全身骨折的1.66%[1]。脛骨平臺(tái)骨折的治療旨在恢復(fù)關(guān)節(jié)面的平整和下肢力線，維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定，提高關(guān)節(jié)的活動(dòng)功能[2-3]。如果骨折復(fù)位不當(dāng)，將導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛、關(guān)節(jié)失穩(wěn)和創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生[4-5]。Schatzker分類將脛骨平臺(tái)骨折分為6種類型，SchatzkerⅥ型脛骨平臺(tái)骨折可發(fā)生明顯的骨折移位，因此多采用切開(kāi)復(fù)位內(nèi)外側(cè)雙鋼板內(nèi)固定治療[6]。脛骨平臺(tái)的解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，普通影像資料難以完全呈現(xiàn)骨折的病變情況[7]。脛骨平臺(tái)骨折存在個(gè)體化差異，手術(shù)時(shí)接骨板與骨面契合度不佳、螺釘位置不滿意等問(wèn)題[8]。3D打印技術(shù)能夠?qū)⑻摂M的二維圖像轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，可通過(guò)術(shù)前規(guī)劃打印骨折模型，預(yù)演手術(shù)操作、預(yù)彎內(nèi)固定裝置、設(shè)計(jì)置釘方向[9-10]。本研究擬分析3D打印技術(shù)輔助切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定聯(lián)合雙側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折的療效分析，為治療方案選擇提供臨床依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折；②膝關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，需行切開(kāi)復(fù)位；③開(kāi)放性骨折小于12 h；④骨折端肌肉收縮強(qiáng)烈。排除標(biāo)準(zhǔn)：①股骨或脛腓骨粉碎性骨折；②開(kāi)放性骨折污染嚴(yán)重者；③同側(cè)肢體有嚴(yán)重合并傷或膝關(guān)節(jié)后方軟組織受傷嚴(yán)重；④合并病理性骨折或骨代謝性骨病；⑤合并嚴(yán)重肝腎功能損害或心腦血管疾病。

1.2 一般資料

選取2018年6月至2020年6月我院連續(xù)性收治的脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折患者40例。其中，男27例，女13例；年齡21～63歲，平均年齡（36.13±2.15）歲；車禍傷24例，高處墜落傷12例，重物砸傷4例。利用隨機(jī)數(shù)表法將40例患者分成對(duì)照組（內(nèi)外側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療）和實(shí)驗(yàn)組（3D打印技術(shù)輔助內(nèi)外側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療），每組各20例。對(duì)照組男14例，女6例，年齡23～63歲，平均（36.28±2.23）歲；實(shí)驗(yàn)組男13例，女7例，年齡21～59歲，平均為（36.14±2.37）歲。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2018-IEC-0012），患者及家屬均簽署知情同意書。

1.3 手術(shù)方法

術(shù)前兩組患者都遵循診療常規(guī)進(jìn)行相關(guān)術(shù)前檢查，排除手術(shù)禁忌證，兩組手術(shù)均由同一手術(shù)醫(yī)師完成。3D打印技術(shù)輔助內(nèi)外側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療術(shù)前將膝關(guān)節(jié)CT薄層掃描數(shù)據(jù)（1 mm層厚，0.75 mm層間距，400/800 Hu窗位）以DICOM格式導(dǎo)入Mimic 14.0軟件。進(jìn)行膝關(guān)節(jié)三維重建和圖像編輯，將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)（湖北嘉一三維高科股份有限公司），采用光敏樹(shù)脂材料打印脛骨平臺(tái)骨折模型。術(shù)前打印1∶1的實(shí)物模型，觀察骨折具體情況，規(guī)劃手術(shù)方案，進(jìn)行手術(shù)預(yù)演。提前準(zhǔn)備內(nèi)固定材料，對(duì)鎖定鋼板進(jìn)行塑形，測(cè)量螺釘進(jìn)針?lè)较蚝吐葆旈L(zhǎng)度。

所有患者均采用倒“L”形后內(nèi)側(cè)入路聯(lián)合前外側(cè)入路手術(shù)治療。全身麻醉或連續(xù)硬膜外麻醉后，患者保持漂浮體位，俯臥進(jìn)行約15 cm長(zhǎng)后內(nèi)側(cè)倒“L”形切口，對(duì)深筋膜進(jìn)行切開(kāi)，保護(hù)隱神經(jīng)和隱靜脈，使用拉鉤將腓腸肌內(nèi)側(cè)頭牽向外側(cè)，注意保護(hù)后側(cè)的血管、神經(jīng)，骨膜下剝離暴露內(nèi)后側(cè)及后外側(cè)骨折塊，先對(duì)脛骨后外側(cè)平臺(tái)的骨折塊進(jìn)行復(fù)位，根據(jù)術(shù)前3D模型打印預(yù)演方案調(diào)整復(fù)位，以骨干骺端較完整的骨折塊為指示標(biāo)志，恢復(fù)平臺(tái)的高度，采用克氏針做臨時(shí)固定，后外側(cè)使用“T”形鎖定鋼板固定。然后再對(duì)后內(nèi)側(cè)骨折塊進(jìn)行復(fù)位，注意與后外側(cè)骨塊及干骺端的對(duì)位，復(fù)位滿意后采用直型后內(nèi)側(cè)鎖定鋼板固定。漂浮至仰臥位，取前外側(cè)切口，將脛骨外側(cè)關(guān)節(jié)干骺端骨折線完全暴露，切開(kāi)外側(cè)關(guān)節(jié)囊保護(hù)半月板，外側(cè)平臺(tái)骨折塊依據(jù)術(shù)前3D打印預(yù)演方案進(jìn)行調(diào)整復(fù)位，植骨，依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行固定。術(shù)后常規(guī)采用抗生素預(yù)防感染（頭孢唑林鈉2.0 g，2次／d，靜脈滴注），根據(jù)具體情況予以鎮(zhèn)痛等對(duì)癥治療。術(shù)后24 h拔除傷口引流，應(yīng)用低分子肝素鈉預(yù)防下肢靜脈血栓形成。兩組患者在術(shù)后當(dāng)天即可進(jìn)行股四頭肌等長(zhǎng)收縮等鍛煉，術(shù)后2周采用股四頭肌舒縮和連續(xù)被動(dòng)活動(dòng)鍛煉，術(shù)后6～8周可進(jìn)行部分負(fù)重，待骨折愈合及X線片顯示骨痂形成后可進(jìn)行完全負(fù)重。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

分析兩組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、傷口感染情況。術(shù)后6個(gè)月，根據(jù)X線平片對(duì)骨折部位的解剖復(fù)位情況進(jìn)行Rasmussen評(píng)分[11]：總分18分，18分記為優(yōu)，12～17分記為良，6～11分記為可，0～5分記為差。膝關(guān)節(jié)的功能評(píng)分[3]總分30分，27～30分記為優(yōu)，20～26分記為良，10～19分記為可，6～9分記為差?；颊叱鲈汉蠖ㄆ陂T診復(fù)查，以X線平片觀察骨折愈合情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組患者的基線資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性（見(jiàn)表1）。

表1 兩組患者的一般資料比較

40例患者術(shù)后隨訪8～26個(gè)月，平均14個(gè)月。與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量和透視次數(shù)均明顯減少（P＜0.05）。對(duì)照組的骨折愈合時(shí)間平均為（14.12±0.24）周，實(shí)驗(yàn)組為（14.34±1.05）周，兩組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組患者各有1例術(shù)后出現(xiàn)傷口滲液和延遲愈合，經(jīng)傷口換藥和抗感染治療后均愈合。術(shù)后6個(gè)月兩組患者的解剖位置評(píng)分和功能評(píng)分的優(yōu)良率比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 兩組患者術(shù)中及術(shù)后相關(guān)數(shù)據(jù)比較

典型病例：實(shí)驗(yàn)組患者，男，39歲，交通事故致左膝關(guān)節(jié)脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折（見(jiàn)圖1）。

圖1 A、B.術(shù)前正側(cè)位X線片及CT三維重建顯示骨折累及內(nèi)外側(cè)平臺(tái)及脛骨干；C、D.3D打印1∶1模型；E.倒“L”形后內(nèi)側(cè)入路；F.術(shù)后6個(gè)月復(fù)查，正側(cè)位X線片示骨折愈合良好，脛骨平臺(tái)寬度及高度恢復(fù)較為滿意

3 討論

脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折多為高能量損傷所致的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，關(guān)節(jié)面損傷嚴(yán)重，累及范圍大，塌陷嚴(yán)重，多并發(fā)膝關(guān)節(jié)周圍軟組織的損傷[11]。膝關(guān)節(jié)周圍解剖復(fù)雜，SchatzkerⅥ型脛骨平臺(tái)骨折的骨折塊較多，穩(wěn)定骨折塊的同時(shí)還需要恢復(fù)下肢力線。切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定是恢復(fù)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)功能的常用治療方式，但是手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于治療而言極具挑戰(zhàn)，倘若處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥[12]。因此，對(duì)脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折手術(shù)治療的要求較高，需要在術(shù)前進(jìn)行完善的手術(shù)規(guī)劃。

脛骨平臺(tái)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，X線片和CT三維重建僅能通過(guò)平面圖像了解骨折形態(tài)，術(shù)者難以獲取直觀的二維平面圖像構(gòu)想三維模型[7-8]。脛骨平臺(tái)手術(shù)過(guò)程中，需要對(duì)骨折形態(tài)、骨折碎片移位程度、骨折偏移方向和力線等較直觀了解。同時(shí)，在植入內(nèi)植物的過(guò)程中，由于個(gè)體差異，常導(dǎo)致內(nèi)固定鋼板與骨骼不相匹配，術(shù)中需對(duì)鋼板進(jìn)行二次塑型，以實(shí)現(xiàn)與骨結(jié)構(gòu)的匹配。術(shù)中多次調(diào)整螺釘方向和長(zhǎng)度也會(huì)增加術(shù)中透視次數(shù)，延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間。如果單純?yōu)榱耸中g(shù)效果，必將延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致皮瓣壞死、傷口感染、下肢深靜脈形成等風(fēng)險(xiǎn)[13]。因此，脛骨平臺(tái)骨折手術(shù)力求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成骨折復(fù)位和內(nèi)固定。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，尤其是在骨科的應(yīng)用日趨廣泛。3D打印在骨折模型制作、術(shù)前手術(shù)規(guī)劃、術(shù)前操作模擬和個(gè)體化內(nèi)固定物定制等方面具有諸多優(yōu)勢(shì)[9-10,14]。3D打印可制作出1∶1的實(shí)物模型，直視觀察骨折形態(tài)，測(cè)量骨折移位，了解骨折發(fā)生原因，明確骨折分型[15]。本研究術(shù)前在實(shí)體模型上預(yù)演手術(shù)，模擬手術(shù)操作，制定個(gè)性化的治療方案。術(shù)前定做個(gè)體化內(nèi)植物，預(yù)先塑型匹配，減少手術(shù)時(shí)間，繼而減少出血量，降低感染風(fēng)險(xiǎn)[16]。3D打印骨折模型有利于術(shù)者確定解剖標(biāo)記，熟悉骨折碎片移位和需復(fù)位方向，提前預(yù)彎內(nèi)固定鋼板，測(cè)量螺釘?shù)拈L(zhǎng)度和置釘方向[17]。3D打印輔助手術(shù)可減少術(shù)中螺釘穿入關(guān)節(jié)腔，避免螺釘損傷周圍組織，提高術(shù)中精準(zhǔn)復(fù)位固定，減少術(shù)中透視次數(shù)[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，3D打印實(shí)驗(yàn)組患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量和透視次數(shù)較對(duì)照組均明顯減少。同時(shí)，利用3D打印骨折模型向患者及家屬介紹骨折形態(tài)、手術(shù)目的、操作過(guò)程和治療效果，有利于使患者更加直觀了解骨折及手術(shù)效果，利于醫(yī)患溝通[19]。

本研究中，與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組患者的手術(shù)時(shí)間顯著縮短，術(shù)中出血量和透視次數(shù)明顯減少，3D打印技術(shù)在SchazkerⅥ型脛骨平臺(tái)骨折手術(shù)治療中的應(yīng)用與傳統(tǒng)手術(shù)相比，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。許國(guó)強(qiáng)等[20]對(duì)脛骨平臺(tái)患者采用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療，研究了3D打印技術(shù)對(duì)膝關(guān)節(jié)功能、運(yùn)動(dòng)功能及術(shù)后并發(fā)癥的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組患者術(shù)中出血量、膝關(guān)節(jié)功能及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分優(yōu)于對(duì)照組，創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥的發(fā)生率低于對(duì)照組。周武等[21]發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)手術(shù)相比，3D打印輔助手術(shù)治療復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折可顯著縮短手術(shù)時(shí)間，減少術(shù)中出血量，但術(shù)后6個(gè)月膝關(guān)節(jié)功能無(wú)明顯提高。葛志強(qiáng)等[22]評(píng)價(jià)了3D打印輔助切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)治療脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折的臨床效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)不僅可以提高骨折復(fù)位質(zhì)量和臨床療效，還可以減少手術(shù)創(chuàng)傷，有利于該型骨折的快速?gòu)?fù)位和微創(chuàng)治療。然而，本研究顯示對(duì)照組的平均骨折愈合時(shí)間與實(shí)驗(yàn)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后6個(gè)月兩組患者的解剖部位評(píng)分和功能評(píng)分的優(yōu)良率比較，差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。這也從一定程度上說(shuō)明，只要術(shù)者的操作熟練，在術(shù)前仔細(xì)閱讀CT三維重建影像資料，在一定程度上也可同樣獲得滿意的臨床療效。

綜上所述，3D打印輔助內(nèi)外側(cè)鎖定鋼板內(nèi)固定治療脛骨平臺(tái)SchatzkerⅥ型骨折的手術(shù)時(shí)間短、透視次數(shù)少、術(shù)中出血量低和術(shù)后并發(fā)癥少，患者術(shù)后骨折愈合良好，關(guān)節(jié)功能恢復(fù)滿意，值得臨床運(yùn)用及推廣。但是本研究也存在一些不足，如納入的研究對(duì)象樣本量較小，缺少大型多中心的隨機(jī)對(duì)照研究，未對(duì)比3D打印輻射量和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，缺乏相關(guān)生物力學(xué)研究。