3D 打印技術在兒童肘內翻治療中的應用＊

鄒俊 ，熊春鳳 ，郭晨 ，熊斌 ，吳欣樂 ，吳志顯

(1、江西省兒童醫院骨科，南昌 330006；2、江西省余干縣人民醫院骨科，上饒 335100)

肘內翻畸形是小兒肱骨遠端骨折最常見的并發癥，其發病率約為30%(4%-58%)[1]，嚴重的肘內翻畸形易導致肘關節活動受限、關節不穩定和遲發性尺神經麻痹等。目前治療肘內翻的手術方式均為肱骨遠端截骨矯形術，并且多是在術前X片上設計手術方案，手術效果也有較大區別。隨著近些年3D打印技術廣泛運用于骨科[2-5]。我院自2014年首次應用該項技術治療肘內翻畸形，內翻手術前采用該項技術的適應癥：肘內翻無進展、內翻角度小于30°、無關節活動受限、年齡大于3歲、初次手術的患兒。術前在CT三維重建的基礎上，通過3D打印制作更加直觀的實物模型，術前在模型上行預手術，并將手術方案應用到實際手術中。至今已完成21例，臨床效果滿意，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2014年5月-2016年5月在我院治療肘內翻畸形的患兒中應用3D建模共21例，男12例，女9例；年齡3-11歲，平均7歲；右側15例左側6例，所有病例均為肱骨髁上骨折畸形愈合所致，肘內翻矯形手術距骨折時間6個月-5年，平均 3.5年。術前肘內翻 14°-32°，平均 25°，其中有 1例肘關節屈曲功能較健側有約20°受限，其余屈伸與前臂旋轉無明顯受限，遠端肢體活動與感覺正常。

1.2 治療方法

1.2.1 術前準備 攝雙肘1：1標準正側位片及患側CT，采集患兒肘關節薄層CT掃描數據，以DICOM格式導入Mimics14.0軟件中進行三維重建，并轉化為STL格式文件，而后導入3D打印軟件MarkerBot中，調整打印方位并打印出1：1實物模型。

1.2.2 預手術 術前在模型上測量冠狀面肘內翻角，矢狀面肱骨遠端前傾角，并算出應予矯正的角度，截骨角度=肘內翻角+健側提攜角[6，7]，截骨平面選擇：肱骨冠狀窩頂點至內上髁上緣連線，向近端截取三角骨塊，注意尺側不予截斷，最后選擇合適內固定。

1.2.3 手術方法 取肘關節外側切口，顯露肱骨外髁.冠狀窩及髁上部位，按術前設計的截骨方式，用克氏針于肱骨遠端外側截骨部位定位，肱骨冠狀窩頂點至內上髁上緣連線作為截骨線，先用骨鋸截至肱骨尺側，接近內上髁上緣改為骨鑿，保持骨皮質連續，應用內上髁連續骨皮質作為鉸鏈將橈側截骨部位閉合，截骨后將前臂伸直，手掌朝上，固定截骨近端，將前臂逐漸外展，使截骨部位閉合，然后選擇在模型上使用的預彎好的鋼板放置在橈側固定，經模擬手術驗證截骨的準確性與內固定是否合適，對部分驗證效果不佳者修正設計，直至滿意（本研究中出現內側骨皮質完全截斷時，分別在遠、近端鉆入2枚2mm克氏針控制骨塊旋轉，閉合截骨面。）。

1.2.4 術后處理 術后用石膏托將肘關節固定于伸直旋后位，2周后改為屈肘位石膏繼續固定4周，攝片證實截骨處骨痂生長滿意后去除石膏行功能鍛煉。

圖1 左肘內翻患兒術前大體像；圖2術前三維CT；圖3 1：1比例3D打印模型；圖4術前在模型上選定部位，角度截骨；圖5截骨矯形后內固定；圖6實際手術中截骨；圖7術中矯形內固定后X片；圖8術后3月復診X片；圖9術后半年大體像矯形效果滿意

2 結果

本組手術時間45-55mim，平均48min，術中失血量20-35ml，平均29ml，21例均獲得隨訪20-32個月，平均24個月。所有患兒截骨部位均獲得骨性愈合，肘內翻矯正度25-15°，平均21°，矯形效果滿意，無一例行尺神經移位術。內固定取出時間4-6個月，平均5個月。術后未出現神經損傷癥狀。療效依據肘關節功能Flynn評分標準[9]（即把提攜角和功能喪失度同健側對比，優 0°-5°，良 6°-10°，可11°-15°，差＞15°）并綜合屈伸功能評價：優 16 例，良3例，可2例，優良率90.5%。末次隨訪時提攜角3°-15°（8.3±2.1）°，肘關節屈伸活動 0°-130°，外觀與術前明顯改觀，無神經損傷癥狀/截骨不愈合、內固定松動斷裂、截骨角度丟失、關節功能受限、內上髁壞死或早閉、骨化性肌炎等并發癥。

3 討論

兒童肘內翻畸形常常發生于肱骨髁上骨折錯誤的治療之后，目前多數學者認為骨折復位不良、骨折遠端尺偏伴有旋前畸形、內側柱塌陷是導致畸形的主要原因。肘內翻可造成肘關節周圍一系列病理改變，長期進展會出現神經癥狀；手術治療不僅能改變畸形外觀，重建肘關節運動軸，穩定肘關節，防止病理改變進展，還能預防遲發性尺神經麻痹發生，遠期可提高生活質量，因此手術治療肘內翻目前已普遍得到大家認同。手術時機選擇多在骨折愈合后出現肘內翻后，Husban等[11]及Cho等[12]認為骨折愈合后需要觀察6-12個月，待肘關節畸形出現，并且關節功能恢復后再進行手術。本組手術一般選擇在骨折后6個月發現畸形，肘關節功能有所改善后進行。肘內翻手術治療可采用多種方法，如肱骨遠端穹窿截骨、三平面截骨、階梯截骨和楔形截骨[10]。現越來越多的學者認為肘內翻畸形是一種“三維畸形”，包括冠狀面的內翻畸形、矢狀面的過伸畸形、水平面的內旋畸形[13]。以往手術治療，截骨部位，平面選擇只能在手術中制定，對于經驗不夠豐富的醫師往往出現截骨后肘內翻畸形矯正過度或不足，；或者是截骨矯形過程中不注重矢狀面的角度使得斷端冠狀面對位良好，矢狀面出現后傾，從而造成術前、術后屈伸功能的改變；還有多見的是截骨后外側截骨兩端常無法整齊對合，骨突明顯；截骨后內固定選擇上克氏針固定偶爾出現退針、截骨角度丟失等風險。

3D打印技術依據患兒的肘關節CT掃描數據，進行三維重建，并轉化為STL格式文件，而后導入3D打印軟件MarkerBot中，調整打印方位并打印出1：1實物模型。患兒畸形的肘關節立體呈現在手術醫師和患兒家屬面前，便于醫患間更好的溝通。對于醫生來說，術前精確設計手術截骨成為可能。手術醫師可通過在模型上進行預手術，從測量內翻角度開始，手術截骨部位、截骨角度、截骨方向等都能精準把控，能做到矯形術后上肢力線改善情況心中有數，能選擇最合適的內固定（例如截骨部位靠近肱骨髁上可選擇克氏針或拉力螺釘，截骨部位較高可選擇鋼板[8]。術前我能還對使用鋼板的病例進行預彎，并使用至手術中，鋼板貼合滿意）。該項技術的引入使得以前手術醫師術中需測量，定位的步驟能在術前完成，與以往該手術相比明顯縮短了手術時間，減少了出血量與放射暴露時間，降低了麻醉風險，提高了手術效率，尤為重要是縮短了年輕醫師對肘內翻治療的學習曲線。本研究21例患者均沒有發生嚴重并發癥，術后肘關節外型明顯改善，關節功能較術前改善。

由于兒童骨骼中有骨骺的結構，術前CT掃描中骨骺不顯影，3D打印技術未能在兒童骨科廣泛應用，在此研究中制作的模型未能區別不同骨骼結構，并脫離肌肉、韌帶等軟組織附著，與真實的手術操作有一定差距。應用不同打印材料制作出更加符合兒童骨骼特點的模型，應用到兒童骨科其他病例的治療上去。

3D打印作為一項前沿技術被引入醫學領域，是醫生與患者的福音，利用它制定的手術治療方案更為安全，便捷，全面；對患者損傷更小，術后恢復更快，矯形效果更佳[14，15]。3D打印技術在肘內翻治療中的應用，給了兒童骨科醫生啟示，提供了又一條途徑認識肘內翻，隨著該項技術不斷進步改善，本研究認為3D打印技術在兒童骨科領域值得推廣。