袁功武，聶 宇，劉曦明，蘭生輝，蔡賢華

脛骨平臺骨折是一種常見的關節(jié)內骨折，約占成人全身骨折的1.66%[1]，主要是由高能量損傷所致，但對骨質疏松的老年人低能量損傷也可導致[2]，并且高能量損傷常與骨折不愈合、感染、關節(jié)功能障礙、創(chuàng)傷性關節(jié)炎等并發(fā)癥有關[3]。復雜脛骨平臺骨折移位明顯，多數(shù)伴有關節(jié)面的塌陷、膝關節(jié)周圍韌帶及半月板損傷，個體差異大。關節(jié)內骨折，手術治療是一種較好的復位方法[4]，但脛骨平臺周圍解剖結構復雜，周圍皮膚軟組織損傷嚴重，手術想要恢復關節(jié)面的平整，達到良好的解剖復位并不容易，手術難度較大，容易發(fā)生肢體畸形、關節(jié)功能障礙、長期疼痛等并發(fā)癥[5]。復雜脛骨平臺的骨折復位，內固定的選擇、放置位置、螺釘方向均會影響手術的時間、出血量及并發(fā)癥發(fā)生率，因此準確的術前診斷、合適的內固定選擇、手術操作模擬可以提高手術效率。

近年來隨著計算機技術及3D打印技術的迅猛發(fā)展，3D打印技術越來越多的應用于骨折的治療，利用三維重建技術可為患者提供直觀的實物骨折模型，制定詳細的術前規(guī)劃，模擬術中操作，評估術中可能存在的風險，預測手術效果[6]。本研究回顧性分析了筆者醫(yī)院借助3D打印技術手術治療復雜脛骨平臺骨折和傳統(tǒng)手術方法治療復雜脛骨平臺骨折兩組病例資料，從手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)、Rasmussen評分及HSS功能評分等方面比較采用3D打印技術輔助手術與傳統(tǒng)手術方法治療復雜脛骨平臺骨折的特點與療效。

臨床資料

1 一般資料

回顧性分析筆者醫(yī)院2013年12月—2016 年9月收治的51例復雜脛骨平臺骨折患者資料，排除了開放性骨折、多發(fā)骨折、合并嚴重血管神經損傷、合并其他器官損傷的患者。其中3D打印輔助手術組19例，男性12例，女性7例；年齡21～65歲，平均44.7歲；Schatzker V型骨折11例，Ⅵ型8例，按致傷原因：道路交通傷12例，高處墜落傷2例，重物砸傷5例。受傷至手術時間6～15d，平均7.6d；平均隨訪15.8個月。傳統(tǒng)手術組32例，男性19例，女性13例；年齡19～62歲，平均47.1歲；Schatzker V型骨折22例，Ⅵ型10例；致傷原因：道路交通傷18例，高處墜落傷5 例，重物砸傷9例；受傷至手術時間5～16d，平均7.8d；平均隨訪15.4個月。兩組患者的年齡、性別等一般資料差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。兩組患者手術均由筆者科室下肢創(chuàng)傷團隊完成。

2 打印3D模型及術前模擬操作

收集2013年12月—2016年9月3D打印組患者脛骨平臺骨折(1.0mm)CT掃描數(shù)據(jù)，以Dicom數(shù)據(jù)格式導入Mimics 14.0軟件(Materialise公司，比利時)進行脛骨平臺的三維重建，再以STL格式輸入至3D打印機(MakerBot公司，美國)，設置好打印方位，打印出與實際骨折1∶1大小的骨折模型。在3D打印模型上可以非常清楚、直接地觀察到骨折的粉碎、移位程度和關節(jié)面的塌陷等，能夠在體外模擬骨折的復位，選擇出最佳的復位方式以及決定是否需要克氏針輔固定、是否需要植骨等。在復位后嘗試用鋼板螺釘來固定，調整鋼板放置位置、螺釘方向及有無穿出關節(jié)面等，這樣可以在術前將合適的鋼板預彎，然后將預彎的鋼板及尺寸最適合的螺釘一起消毒待手術時直接使用。

3 手術操作及術后處理

患者全身麻醉或腰硬聯(lián)合麻醉后，取仰臥位或漂浮體位于可透視床，常規(guī)消毒鋪無菌巾。根據(jù)不同骨折類型選取不同的手術切口，逐層分離軟組織至顯露骨折端及關節(jié)面。3D打印輔助手術組按術前設計的方法進行骨折復位，透視見骨折復位滿意后需要植骨則植骨，直接放置并固定術前選擇的鋼板及螺釘。傳統(tǒng)手術組需根據(jù)骨折類型，先復位平臺骨折較簡單的一側，以其為復位標志再復位骨折嚴重的一側；克氏針臨時固定透視見骨折復位滿意后，選擇長度合適的鎖定鋼板、聯(lián)合支撐鋼板，根據(jù)透視結果調整鋼板及螺釘位置和方向，依據(jù)術中具體情況決定是否植骨。術后固定并抬高患肢，以減輕傷口周圍軟組織腫脹。鼓勵患者早期不負重進行膝關節(jié)被動活動和股四頭肌等長收縮運動。術后1.5～2個月開始部分負重，骨折愈合后才完全負重。

4 觀察指標

術后1、2、3、6個月及之后每3個月門診復查隨訪，觀察骨折愈合情況，每次復查時拍攝正位及側位X線片，評估骨折愈合情況、鋼板和螺釘?shù)奈恢眯螒B(tài)。分別詳細記錄兩組患者手術時間、術中出血量、術中透視次數(shù)，隨訪觀察骨折愈合情況，采用影像學Rasmussen評分[7]評價術后X線片上骨折復位及愈合效果，該評分從平臺塌陷、平臺增寬、膝內外翻等方面進行評價。術后12個月時采用HSS評分標準進行膝關節(jié)功能評分[8 ]。

5 統(tǒng)計學分析

結 果

所有術前3D打印的骨折模型均成功用于確定脛骨平臺的骨折類型及嚴重程度，術前預彎的鋼板及選擇的螺釘均直接應用術中固定骨折，非常貼合。3D打印輔助手術組的手術時間比傳統(tǒng)手術組短(P<0.05)，術中出血量3D打印組比傳統(tǒng)手術組少(P<0.05)，術中透視次數(shù)3D打印組也比傳統(tǒng)手術少(P<0.05)。本研究兩組患者均獲得隨訪，隨訪時間8～22個月，平均15個月。通過隨訪發(fā)現(xiàn)，兩組患者膝關節(jié)功能均逐漸改善，3D打印輔助手術組平均Rasmussen評分、HSS評分與傳統(tǒng)手術組Rasmussen評分、HSS評分差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

通過3D打印獲得1∶1的骨折模型，然后在體外模擬手術，外側“L”型、內側“T型”鋼板(常州華森醫(yī)療器械有限公司)固定；在實際手術中，借助該模型指導手術。術后復查X線片顯示骨折復位固定滿意，鋼板和螺釘處于良好位置。隨訪13個月，隨訪期間，無任何手術并發(fā)癥，HSS評分為90。典型病例見圖1。

表1 兩組患者手術時間、出血量、術中透視次數(shù)、影像學評分及膝關節(jié)功能評分的比較

圖1 患者女性，36歲，交通事故致右膝關節(jié)脛骨平臺骨折，Schatzker Ⅵ型。a～e.術前正、側位X線片及CT片顯示骨折累及內、外側平臺及脛骨干;f、g.在Mimics軟件重建脛骨平臺骨折，并打印3D模型；h.術前模擬骨折復位及固定；i、j.術后正、側位X線片示骨折復位良好；k、l.術后12個月復查，正、側位X線片示骨折愈合、脛骨平臺寬度及高度良好;m.術后12個月時患者膝關節(jié)功能恢復滿意

討 論

脛骨平臺是下肢重要的承重關節(jié)面，復雜脛骨平臺骨折影響下肢承重及穩(wěn)定性，嚴重影響膝關節(jié)的屈伸功能。復雜脛骨平臺骨折屬于關節(jié)內骨折，手術治療是一種較好的復位方法。脛骨平臺骨折的外科治療目的是恢復關節(jié)面，糾正下肢的力線，維持膝關節(jié)的穩(wěn)定[9]，因此切開復位內固定術仍然是治療復雜脛骨平臺骨折的基本方法，也是治療脛骨平臺骨折非常成功的方法。但是切開復位內固定會導致相對較高的并發(fā)癥發(fā)生率，例如手術傷口感染等，手術持續(xù)時間是手術傷口感染的重要危險因素[10]。理想的解剖復位對脛骨平臺的治療至關重要，骨折復位不理想會大大增加術后膝關節(jié)創(chuàng)傷性關節(jié)炎發(fā)生的風險，脛骨平臺骨折非手術治療絕對不是理想的選擇[11]。由于復雜脛骨平臺骨折由高能量損傷所致，皮膚軟組織條件往往較差，其解剖結構復雜，術中透視條件有限等，治療困難棘手，仍是骨折醫(yī)師面臨的一個難題。前人有許多研究關于復雜脛骨平臺的包括分型“三柱理論”、“改良Schatzke”等，手術入路選擇,內固定選擇，像單側鋼板治療Schatzker Ⅵ型脛骨平臺骨折等，提高了骨科醫(yī)生對復雜脛骨平臺的認識和重視[12-15]。

隨著科技的進步及人們物質生活水平的提高，患者及家屬對骨折的治療及其預后的期待在不斷的提高。個性化手術被認為是最適合患者的最佳手術方式。嚴格和準確的術前計劃可以提高手術成功率[16]，在術前做好手術器械、手術入路、手術內植物等多方面的準備工作，這對個性化手術至關重要。傳統(tǒng)的術前規(guī)劃通常使用二維圖像，如X線、CT和MRI進行，手術的實施取決于骨科醫(yī)生個人的手術技巧和熟練程度，從而導致手術效果參差不齊。3D打印技術是近年來臨床骨科的新技術，逐步被用于制定各種復雜手術的術前計劃及進行手術操作練習，并且在骨科應用的越來越成熟[17]，能快速建立一個完整的個體化的模型，并能準確地反映骨折情況，使醫(yī)生能夠直觀的觀察到骨折，進行一些測量，甚至可以進行模擬手術。雖然三維CT等可以給予醫(yī)生三維的圖像來觀察骨折情況，但3D打印技術可以帶來更加直觀、立體的模型幫助醫(yī)生詳細地了解骨折移位情況。借助3D打印技術對骨盆髖臼骨折進行術前內固定預制，模擬術中操作，獲得了滿意的臨床療效[18]。

在本研究中，借助3D打印技術在術前打印復雜脛骨平臺骨折模型，筆者比較了3D打印技術輔助手術與傳統(tǒng)手術治療復雜脛骨平臺骨折的效果，雖然隨訪膝關節(jié)功能評分的優(yōu)勢未顯示出統(tǒng)計學意義，但是借助3D打印技術可以減少手術時間、術中出血量及術中透視次數(shù)。減少了術中選擇鋼板、鋼板折彎、選擇合適長度螺釘?shù)臅r間；依據(jù)術前規(guī)劃復位，減少了術中透視次數(shù)。不必過于暴露周圍軟組織，縮短了手術時間從而減少了術中出血量。良好的復位是獲得良好功能的前提，在3D打印技術輔助下，幫助術者手術，兩組均能獲得較好的骨折復位及堅強的固定，在適度的功能鍛煉下，均獲得滿意的功能。

與傳統(tǒng)的外科手術方式相比，3D打印輔助技術具有以下優(yōu)點：(1)3D打印可以打印出1∶1的骨折模型，便于手術醫(yī)生在術前對骨折做一個細致的觀察和精確的測量[19]，對骨折有一個更加全面的理解，包括骨折的類型、移位方向及程度、關節(jié)面的塌陷程度等。因此，3D打印技術可以為術前規(guī)劃及手術方案的制定提供巨大的幫助。(2)3D打印技術可以更好的幫助醫(yī)生對患者制定個性化的手術方案[20]，復雜脛骨平臺骨折每個骨折都不盡相同，手術方式也不盡相同。對于骨科醫(yī)生，選擇一種最適合患者的手術方式，包括手術入路、內固定的選擇等均比較棘手，3D打印技術可以很好的幫助醫(yī)生在術前針對每個骨折選擇最合適的手術方式。(3)在3D打印技術輔助下，醫(yī)生在術前可以模擬術中復位，并選擇最適合的鋼板固定。骨折類型的不同，內固定選擇也不同。在術前模擬復位后，選擇的鋼板不一定就能完全貼合，以往均需在術中進行選擇并折彎及塑形，延長了手術時間。筆者在術前選擇好了鋼板后進行預彎，滅菌后術中直接使用，大大減少了手術時間。規(guī)劃好了螺釘?shù)臄?shù)量及方向，測量了螺釘?shù)拈L短，術中可以直接使用。減少軟組織的剝離，保護周圍的軟組織血供，減少術后感染的風險、畸形愈合及下肢血栓形成，促進治療。(4)3D打印輔助技術不需要精密昂貴的儀器和反復的射線檢查，按照術前計劃逐步實施手術，減少了術中透視的次數(shù)。(5)讓患者及家屬更好的理解病情及手術，醫(yī)生與患者的交流也是治療中重要的一部分，增進患者的了解，獲得家屬更多的理解[21]，更好的配合醫(yī)生的治療。

綜上所述，與傳統(tǒng)手術比較，應用3D 打印技術輔助手術治療復雜脛骨平臺骨折臨床療效優(yōu)勢明顯，可以縮短手術時間，減少術中出血量和術中透視次數(shù)。但復雜脛骨平臺骨折移位程度嚴重、附近解剖結構復雜，扎實的理論基礎和豐富的手術經驗仍然是復雜脛骨平臺骨折良好療效的保障。借助3D打印模型于體外進行模擬操作，沒有周圍軟組織覆蓋，與術中實際手術操作仍有差距；并且3D 打印骨折模型需一定的時間，難以運用于急診手術，需進一步研究來改進，以便更好的應用于臨床。

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