3D打印輔助截骨治療成人高弓足6例報(bào)告▲

錢 輝 劉宗寶 黃建平 祁連港 孟令杰 陳國(guó)兆

(蘇州大學(xué)附屬?gòu)埣腋坩t(yī)院手足外科，江蘇省張家港市 215600，電子郵箱：356801942@qq.com)

高弓足通常是指足縱弓異常增高[1]，負(fù)重時(shí)足踝部畸形，常合并有前后足多部位的畸形，如前足內(nèi)收、旋轉(zhuǎn)，中足跖屈、背側(cè)骨性隆起，后足跟骨傾斜角增大、內(nèi)外翻(伴或不伴馬蹄足)，以及爪形趾等。高弓足患者長(zhǎng)期步態(tài)不平衡，形成足底疼痛性胼胝體，畸形嚴(yán)重者可因患足外觀丑陋畸形而導(dǎo)致心理上出現(xiàn)自卑，嚴(yán)重影響日常生活和工作。手術(shù)是治療高弓足的有效手段，而依據(jù)不同病因及所合并的畸形，個(gè)體化選擇高弓足畸形矯正手術(shù)方式可有效保證手術(shù)療效[2]，進(jìn)而提高患者滿意度及改善生活質(zhì)量。近年來，3D打印技術(shù)已應(yīng)用到醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，并逐漸發(fā)展成熟。該技術(shù)可以客觀、精準(zhǔn)、立體、生動(dòng)地打印出1 ∶1的實(shí)物模型[3]，有助于臨床醫(yī)師術(shù)前規(guī)劃，在3D模型上模擬截骨、骨重建等，更加精準(zhǔn)地制定患者個(gè)體化治療手術(shù)方案。本研究探討3D打印輔助截骨治療成人高弓足的臨床療效。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2016年9月至2018年5月我科收治的6例高弓足患者，其中男2例，女4例，年齡17～68歲；先天性3例(均為雙足畸形)，創(chuàng)傷性后遺癥1例，脊髓灰質(zhì)炎后遺癥2例；均合并馬蹄足和(或)足內(nèi)翻。6例高弓足患者的一般臨床資料詳見表1。

表1 6例高弓足患者的一般資料

1.2 治療

1.2.1 術(shù)前評(píng)估及功能評(píng)定：術(shù)前充分評(píng)估患者一般情況，如有高血壓、糖尿病等內(nèi)科疾病應(yīng)術(shù)前控制穩(wěn)定；了解高弓足發(fā)病原因；專科查體，全面評(píng)估患肢情況，觀察有無典型畸形，包括爪形趾、第一跖列下沉、前足旋前內(nèi)收、中足跖屈、后足內(nèi)翻等。明確畸形部位及程度、高弓部位(前足高弓、中足高弓、后足高弓)、足部肌力，并通過步態(tài)分析評(píng)價(jià)足的柔軟性及功能損害程度；行影像學(xué)檢查，包括足踝部負(fù)重位正側(cè)位片、跟骨軸位片、足踝部CT+三維重建。

1.2.2 術(shù)前3D模擬截骨及模型打印：術(shù)前行雙足踝CT+三維重建(見圖1)，取得DICOM數(shù)據(jù)，由康力3D打印公司利用Mimics軟件處理，將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)出為原始三維影像模型，在三維影像模型上模擬截骨。采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(設(shè)備型號(hào)EOS P110，打印材料PA2200)3D打印骨重建后的1 ∶1模型(見圖2)。

圖1 術(shù)前足踝部CT+三維重建

圖2 3D打印骨重建后的1 ∶1模型

1.2.3 手術(shù)方法：針對(duì)不同部位及畸形嚴(yán)重程度，選擇不同術(shù)式(包括軟組織手術(shù)、截骨矯形術(shù)及關(guān)節(jié)融合術(shù)等)，必要時(shí)可多種術(shù)式聯(lián)合治療；對(duì)于內(nèi)固定的置入，則根據(jù)術(shù)前3D打印骨重建后的實(shí)體模型模擬手術(shù)操作，選擇合適的內(nèi)固定及合適長(zhǎng)度的螺釘。本組6例患者均行軟組織手術(shù)+截骨矯形術(shù)，保留了關(guān)節(jié)功能，見表2。

1.2.4 術(shù)后處理：術(shù)后踝關(guān)節(jié)中立位石膏固定，術(shù)后1個(gè)月去除石膏托，行踝關(guān)節(jié)主動(dòng)屈伸功能鍛煉，術(shù)后2個(gè)月攝片復(fù)查后進(jìn)行部分負(fù)重鍛煉。

表2 6例高弓足患者手術(shù)方式

注：病例3右足癥狀較重，僅行右足手術(shù)治療。

1.3 術(shù)后評(píng)價(jià) 于術(shù)前及術(shù)后末次隨訪時(shí)評(píng)估以下指標(biāo)。(1)疼痛評(píng)估：采用疼痛視覺模擬量表(Visual Analogue Scale，VAS)評(píng)分[4]評(píng)定患者術(shù)后疼痛改善情況，0～2分為優(yōu)，3～5分為良，6～8分為可，>8分為差。(2)足部功能評(píng)估：采用美國(guó)矯形足踝協(xié)會(huì)(American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS)踝-后足功能評(píng)分系統(tǒng)及中部足功能評(píng)分系統(tǒng)[5]評(píng)價(jià)患者術(shù)后足部功能改善情況，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為可，<70分為差。(3)影像學(xué)評(píng)價(jià)：采用負(fù)重位足X片中Hibbs角、Meary角評(píng)價(jià)手術(shù)療效。其中，Hibbs角為跟骨軸線與第一跖骨軸線的夾角，正常范圍為150°～175°，<150°提示高弓[6]；Meary角為側(cè)位距骨與第一跖骨軸線的夾角，正常為-4°～+4°，>4°提示高弓[6]。

2 結(jié) 果

6例患者術(shù)后均獲得隨訪，隨訪時(shí)間為12～29個(gè)月，平均15個(gè)月。6例患者術(shù)后重建效果滿意，足部畸形改善，行走步態(tài)穩(wěn)定，未出現(xiàn)骨不愈合等嚴(yán)重并發(fā)癥。末次隨訪時(shí)，患者VAS評(píng)分、AOFAS踝-后足及中部足功能評(píng)分均較前改善(見表3)：VAS評(píng)分為0～3分，其中7足為優(yōu)，1足為良；AOFAS踝與后足評(píng)分85～98分，其中7足為優(yōu)，1足為良；AOFAS中部足功能評(píng)分85～95分，其中7足為7例，1足為良1例。術(shù)后患者M(jìn)eary角、Hibbs角亦較術(shù)前明顯改善，見表4及圖3。

表4 6例患者手術(shù)前后Meary角及Hibbs角變化

圖3 高弓足患者手術(shù)前后負(fù)重位足X線表現(xiàn)

注：β、γ角分別代表Hibbs角、Meary角，術(shù)后均較術(shù)前改善。

3 討 論

高弓足是一類以足縱弓異常增高為主要改變的足部畸形，常合并其他1個(gè)或多個(gè)部位畸形，如爪形趾、前足內(nèi)收旋轉(zhuǎn)、中足跖屈以及后足馬蹄內(nèi)翻等。高弓足病因包括先天性、神經(jīng)肌肉性、創(chuàng)傷性[7]和原發(fā)性[8]，其中以神經(jīng)肌肉性疾病最常見，如Charcot-Marie-Tooth病[9]、脊髓灰質(zhì)炎、腦性癱瘓等。大部分高弓足患者需手術(shù)治療，成人高弓足矯正術(shù)式種類繁多，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：(1)軟組織手術(shù)，如跖腱膜松解(Steindler剝離)、Jones手術(shù)、腓骨長(zhǎng)肌轉(zhuǎn)位腓骨短肌、外側(cè)韌帶重建等；(2)截骨矯形術(shù)，如第一跖骨閉合背屈截骨(反Cotton截骨)、Dwyer跟骨截骨移位、跗骨間截骨等；(3)關(guān)節(jié)融合術(shù)，對(duì)于后足僵硬性畸形患者、關(guān)節(jié)面破壞骨關(guān)節(jié)炎形成的患者則需要采用三關(guān)節(jié)融合術(shù)等。臨床上需根據(jù)高弓足病因、畸形部位及嚴(yán)重程度，采用不同的手術(shù)方式治療，從而實(shí)現(xiàn)患者的個(gè)體化治療。

3D打印技術(shù)輔助治療具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)資料(如X線片、CT、MRI)相比，3D打印實(shí)體模型有助于手術(shù)醫(yī)師在術(shù)前更加深入、直觀地了解患者病足畸形程度，評(píng)估相應(yīng)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)以及預(yù)測(cè)術(shù)后效果。(2)通過實(shí)體打印模型的呈現(xiàn)，術(shù)前醫(yī)患溝通時(shí)能使患者及家屬更加直觀了解手術(shù)方案的設(shè)定以及存在的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，更好地獲得患者及家屬的理解，良好的醫(yī)患溝通能有效地緩解醫(yī)患矛盾，有利于促進(jìn)醫(yī)患關(guān)系和諧發(fā)展。(3)有利于制定個(gè)體化、精度化的手術(shù)方案。3D打印可以迅速地打印出足部病變部位的實(shí)物模型，并可以根據(jù)術(shù)者需要，在實(shí)物模型上進(jìn)行模擬截骨、模塊切除及骨重建等，有利于手術(shù)醫(yī)生做出最合理、最優(yōu)化的術(shù)前規(guī)劃，從而設(shè)計(jì)出更加精準(zhǔn)的個(gè)體化手術(shù)方案。(4)通過在3D實(shí)物模型上進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù)操作，可提高術(shù)者對(duì)手術(shù)的熟練度，從而在實(shí)際操作中降低手術(shù)中出血量，縮短手術(shù)時(shí)間[10-11]，減少醫(yī)護(hù)和患者對(duì)放射線的暴露時(shí)間及劑量[12-13]。同時(shí)，術(shù)者可以根據(jù)手術(shù)需求，制作個(gè)體化手術(shù)器械，提高手術(shù)成功率，減少并發(fā)癥的發(fā)生[14]。

畸形矯形手術(shù)往往需要截骨，在傳統(tǒng)的術(shù)前規(guī)劃中，術(shù)者大多通過術(shù)前影像學(xué)資料以及臨床經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)截骨范圍，因此截骨范圍的確定對(duì)于術(shù)者的臨床經(jīng)驗(yàn)要求較高。3D打印技術(shù)的運(yùn)用，可術(shù)前在需要截骨的部位模擬截骨，包括精準(zhǔn)定位、截除模塊大小、截除角度、模塊移動(dòng)距離等，待高弓畸形改善及后足力線的糾正后行模擬骨重建。本研究采用3D打印技術(shù)對(duì)高弓足患者進(jìn)行個(gè)體化術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)模擬，包括截骨方案設(shè)計(jì)、內(nèi)固定材料的選擇和預(yù)塑型等方面。其中，針對(duì)截骨后內(nèi)固定材料的選擇和預(yù)塑形，我們采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(設(shè)備型號(hào)EOS P110，打印材料PA2200)3D打印骨重建后的1 ∶1模型，根據(jù)實(shí)體模型模擬手術(shù)操作，選擇合適的內(nèi)固定及螺釘，在等大的模型上進(jìn)行評(píng)估、預(yù)彎及安裝測(cè)試后，在術(shù)中直接使用，從而降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)效率。本研究中的6例患者術(shù)后重建效果均滿意，足部畸形改善，行走步態(tài)穩(wěn)定，未出現(xiàn)骨不愈合等嚴(yán)重并發(fā)癥，末次隨訪時(shí)患者VAS評(píng)分、AOFAS踝-后足及中部足功能評(píng)分、Meary角、Hibbs角均較前改善，提示3D打印輔助截骨治療成人高弓足畸形臨床療效滿意。

當(dāng)然，3D打印技術(shù)輔助治療在高弓足手術(shù)中也存在著不足。雖然3D打印技術(shù)在術(shù)前設(shè)計(jì)截骨方案、模擬骨重建及內(nèi)固定選擇方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但高弓足手術(shù)治療除骨性手術(shù)外，還需考慮行跖筋膜松解、肌腱延長(zhǎng)或肌腱轉(zhuǎn)位術(shù)等軟組織手術(shù)，不能完全依賴于3D打印輔助截骨技術(shù)，而忽視肌力平衡在高弓足治療中的重要作用。

綜上所述，應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助截骨治療成人高弓足可獲得較好的療效，其在術(shù)前規(guī)劃截骨、內(nèi)固定材料選擇和預(yù)塑型、手術(shù)模擬操作等方面具有較多優(yōu)勢(shì)，可提高術(shù)者對(duì)手術(shù)的熟練度，從而縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)成功率，減少并發(fā)癥的發(fā)生。