3D打印技術在跟骨骨折手術治療中的應用

黃家生+云致碩

[摘要]目的探討3D打印技術在跟骨骨折手術治療中的應用效果。方法2014年7月～2015年6月期間在順德勒流醫院進行跟骨骨折手術的58例患者的臨床資料，根據治療方式不同分為對照組和3D組，各29例。兩組患者均進行常規的術前檢查，3D組在此基礎上給予3D打印技術。觀察并比較兩組患者手術時間，術中出血量，術后愈合時間，以及治療效果。結果3d組患者手術時間和手術出血量均低于對照組，愈合時間短于對照組，f檢驗顯示，兩組在以上3指標間差異均具有統計學意義（P<0.05）。3D組患者的優良率為93.10%（27/29），而對照組優良率為79.31%（23/29），3D組高于對照組，x²檢驗顯示兩組間差異具有統計學意義（x²=4.35，P<0.05）。結論術前制備骨骼3D打印模型和導向模型能夠降低手術時間和術中出血量，促進術后愈合，提高治療效果，安全高效。

[關鍵詞]跟骨骨折；3D打印技術；療效

跟骨骨折是最常見的跗骨骨折，因跟骨及周圍解剖結構復雜，局部軟組織覆蓋質量差，故治療困難，且后遺癥多，預后較差。目前修復前對骨折程度的了解大多來自于x射線平片及CT影像，需要醫生結合自己的臨床經驗，具有主觀性和差異性，因此修復前常不能制定出完整的骨折復位方案及內固定方案，需要根據術中探查情況獲取更多信息。現在通過CT機自帶的軟件對骨折進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，無法與醫生進行互動，無法進行虛擬手術。3D打印技術是一項新興制造技術，按照“分層制造、逐層疊加”的原理，每層圖像經選擇性編輯和補洞處理，平滑處理，經3D計算建立三維數字化模型，為術前評估提供精確信息，根據修復前評估及虛擬手術提供的數據制定最終的方案。

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院接受跟骨骨折手術患者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x線檢查符合跟骨骨折的診斷標準。所有患者均符合有SanderS分型Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ型，并有明顯關節面不平整。排除標準：（1冶并血管神經損傷。（2）開放性骨折。將所有患者根據治療方式的不同分為3D組和對照組各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計學意義（P>0.05），見表1。

1.2研究方法

對照組采用常規程序治療（術前x線、CT掃描一脫水消腫一手術一康復訓練），3D組在對照組基礎上術前將29例跟骨骨折患者CT掃描圖像數據導入Mimics13.0軟件，建立跟骨三維數字化模型，對跟骨骨折模型進行三維數據測量，在三維數字化模型上進行開窗、骨塊復位、植骨的虛擬手術。

1.3觀察指標

計算兩組手術時間，手術前后Bohler角、Gissane角改善情況，按照美國的足踝外科Maryland足部評分標準評判術后療效。美國的足踝外科Maryland足部評分標準評判術后療效，優：90～100分，無疼痛，行走正常，恢復原來工作；良：75～89分，行走基本正常，可有輕微的行走痛，但恢復原來工作；可：50～74分，跟骨畸形復雜，足底有骨贅和足墊且損傷嚴重，有較明顯行走痛及輕微跛行，體力勞動者需改變工種；差：<50分，術后感染、骨缺損、關節僵直。

1.4統計學處理

采用SPSS17.0統計軟件對數據結果進行處理，兩組手術狀況等指標比較均采用t檢驗，兩組治療優良率采用x²檢驗，P<0.05為差異具有統計學意義。

2結果

2.1兩組手術狀況比較

3D組患者手術時間和手術出血量均低于對照組，愈合時間短于對照組，t檢驗顯示，兩組在以上3指標問差異均具有統計學意義（P<0.05）。見表2。

2.2兩組治療效果的比較

3D治療組患者的優良率為93.10%（27/29），而對照組優良率為79.31%（23/29），3D組高于對照組，并且x²檢驗顯示兩組間差異具有統計學意義（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節面，造成跟距關節面塌陷、骨質缺損、跟骨變寬，非手術治療很難獲得骨折的解剖復位。即使復位也易再移位，而致跟骨高度丟失、寬度增大、跟骨關節面不平整等，從而導致跟骨畸形愈合和創傷性關節炎的發生，引起局部疼痛和關節功能喪失，嚴重影響患者行走、站立及跳躍功能。跟骨復雜的結構特點，劈裂、粉碎的骨折塊和塌陷缺損的關節面令手術方案的選擇有更多的不確定性。手術入路的選擇，復位的技巧，植骨的方式和量，鋼板和螺釘的植入位置和數量，合適的螺釘直徑、角度和長度等這些問題都會成為醫生考量的重點。現在通過CT機自帶的軟件對骨折進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，無法與醫生進行互動，無法進行虛擬手術。如果在手術前，應用3D打印技術獲得骨折損傷模型，將真實的骨折情況呈現在醫生面前，通過模手術來完成復位和內固定，進一步評估固定強度和骨折的穩定性，從而精確策劃復位方式和選擇內固定裝置，會使治療策略的選擇更加合理、科學。

3D打印技術是20世紀80代后期開始逐漸興起的一項新興制造技術，他是指在計算機控制下，根據物體的計算機輔助設計（CAD）模型或計算機斷層掃描（CT）等數據，通過材料的精確3D堆積，快速制造任意復雜形狀3D物體的新型數字化成型技術。通過軟件對組織進行計算機三維重建，骨科醫師可以在虛擬環境中進行模擬及修復后結果預測，從而為患者制定最佳的修復方案，實驗模擬了復雜跟骨骨折塊的復位，記錄骨折塊的移動數據和翻轉數據，開窗撬撥復位塌陷的骨塊，設計植骨模型，并進行植骨，估算植骨量，有助于在臨床修復中對復位的精確掌握。

本研究結果顯示，3D組患者手術時間和手術出血量均低于對照組，愈合時間短于對照組（P<0.05）。表明將3D打印技術應用于跟骨的手術治療中，能夠明顯縮短手術時間，縮短術后恢復時間。同時，3D治療組患者的優良率為93.10%，而對照組優良率為79.31%，3D組明顯高于對照組（x²=4.35，P<0.05）。即3D治療組具有更好的治療效果。總之，術前制備骨骼3D打印模型和導向模型能夠降低手術時間和術中出血量，促進術后愈合，提高治療效果，安全高效。