3D打印輔助經(jīng)尺骨鷹嘴截骨治療肱骨髁間骨折

毛兆虎，韓康，于興勝，劉華，王平山*

(1.中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九六〇醫(yī)院脊髓修復(fù)科，山東 濟(jì)南 250031；2.中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九六〇醫(yī)院骨創(chuàng)科，山東 濟(jì)南 250031)

肱骨髁間骨折是一種涉及肘關(guān)節(jié)的嚴(yán)重?fù)p傷，約占成人全身骨折的1%[1]，因其碎裂移位嚴(yán)重，手法整復(fù)難以達(dá)到解剖復(fù)位，一般都采取手術(shù)治療[2-4]，然而不恰當(dāng)?shù)闹委熁蚴切g(shù)后長時間制動都將嚴(yán)重影響肘關(guān)節(jié)功能[1-4]。

解剖復(fù)位、堅強(qiáng)內(nèi)固定，以便進(jìn)行早期功能鍛煉是肱骨髁間骨折手術(shù)治療的主要目的[4]，經(jīng)尺骨鷹嘴截骨入路已成為臨床醫(yī)師最常用的顯露方法[5-6]。然而實踐中，由于其骨折程度的復(fù)雜性，常規(guī)影像技術(shù)不能完全顯示骨折的解剖形態(tài)，從而影響術(shù)前計劃的制定，最終導(dǎo)致手術(shù)耗時費(fèi)力、骨折復(fù)位不良、內(nèi)固定失效等嚴(yán)重后果[4]。所以，如果術(shù)前能夠精確評估骨折類型，明確尺骨鷹嘴截骨的位置，大致明確手術(shù)方式及需要內(nèi)植物的種類及型號，將會大大提高手術(shù)效率，改善患者的治療效果和預(yù)后。

近年來，隨著數(shù)字科技的不斷發(fā)展，3D打印在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用日臻完善，其效果也令人鼓舞[7-8]。術(shù)前術(shù)者可以利用3D打印制作逼真直觀的骨折模型、模擬骨折復(fù)位、選取合適的內(nèi)植物，從而周全術(shù)前計劃，便于醫(yī)患溝通，為最終順利完成手術(shù)保駕護(hù)航[1，9-12]。

本研究旨在通過回顧分析我院應(yīng)用3D打印輔助經(jīng)尺骨鷹嘴截骨治療的肱骨髁間骨折患者臨床資料，總結(jié)探討3D打印技術(shù)治療肱骨髁間骨折的特點(diǎn)及其優(yōu)越性。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：a)單側(cè)肱骨髁間骨折，AO/ASIF分型均為C型；b)采用3D打印輔助經(jīng)尺骨鷹嘴截骨治療；c)主要評價指標(biāo)為術(shù)后骨折復(fù)位愈合情況及肘關(guān)節(jié)功能；d)回顧性研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：a)年齡>70歲；b)開放性肱骨髁間骨折；c)合并其他重要臟器損傷；d)合并重要神經(jīng)、血管損傷；e)合并嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病。

1.2 一般資料 2015年1月至2018年1月，共有23例患者于我院接受3D打印輔助經(jīng)尺骨鷹嘴截骨治療肱骨髁間骨折并獲得隨訪。其中，男14例，女9例；年齡17～68歲，平均39.8歲；左側(cè)13例，右側(cè)10例；摔傷10例，車禍傷9例，墜落傷4例。骨折類型按AO/ASIF分型，均為C型，其中C1型5例，C2型6例，C3型12例；均為閉合性骨折。受傷至手術(shù)時間2～19 d，平均7.2 d。

1.3 骨折模型制備及術(shù)前計劃 本組23例患者術(shù)前均行肘關(guān)節(jié)CT掃描，將所得Dicom圖像數(shù)據(jù)刻錄光盤后輸入MimicsResearch軟件，重建患肢骨性肘關(guān)節(jié)三維模型，將保存為Stl的文件導(dǎo)入3D打印機(jī)，打印制作與實體1∶1大小的肱骨髁間骨折模型。

觀察肱骨髁間骨折及尺骨鷹嘴模型，以明確骨折塊的位置、大小、骨塊是否影響復(fù)位、骨缺損的范圍，然后精確設(shè)計選取鷹嘴截骨線，以達(dá)到最佳的肱骨髁間骨折顯露范圍，進(jìn)行預(yù)手術(shù)，模擬骨折復(fù)位及內(nèi)固定，部分患者按計算機(jī)虛擬復(fù)位后內(nèi)固定物的最佳安放位置置入鋼板和螺釘，將鋼板塑形備用，記錄每枚螺釘?shù)拈L度和方向。

1.4 手術(shù)方法及術(shù)后處理 本組患者均采取仰臥位，患肢置電子氣囊止血帶，麻醉成功后(9例采用臂叢麻醉，14例采用全身麻醉加氣管插管)，患肢外展置于手術(shù)臺上。手術(shù)采用肘后正中縱形切口，切開顯露肱骨內(nèi)、外上髁，于尺神經(jīng)溝處找出尺神經(jīng)并游離牽開保護(hù)，參照術(shù)前在Mimics Research軟件及3D打印模型上演練的截骨位置截斷尺骨鷹嘴(16例采用橫行截骨，7例采用“V”形截骨)，將尺骨鷹嘴連同肱三頭肌止點(diǎn)翻向近端，充分暴露出骨折端，參照術(shù)前3D打印模型按計劃進(jìn)行骨折復(fù)位及固定，最后將尺骨鷹嘴截骨塊復(fù)位并固定(19例采用雙克氏針加“8”字鋼絲張力帶固定，4例采用尺骨鷹嘴鋼板螺釘固定)，修補(bǔ)關(guān)節(jié)囊，尺神經(jīng)回置(其中15例行預(yù)防性尺神經(jīng)前置術(shù))并用軟組織保護(hù)，各方向充分活動肘關(guān)節(jié)，無異常后沖洗、止血、縫合，術(shù)畢均置2根橡皮條引流，于術(shù)后24 h內(nèi)拔除。術(shù)后肘關(guān)節(jié)屈肘位90°懸吊于胸前，3 d后即行肘關(guān)節(jié)主、被動功能鍛煉。

1.5 療效觀察及評價 觀察指標(biāo)：記錄手術(shù)時間、術(shù)中出血量、C型臂透視次數(shù)、切口愈合情況、骨折愈合時間、并發(fā)癥。采用Mayo肘關(guān)節(jié)功能評分(mayo elbow performance score，MEPS)標(biāo)準(zhǔn)按疼痛、運(yùn)動功能、穩(wěn)定性、日常生活能力等方面對肘關(guān)節(jié)進(jìn)行評價，包括活動時疼痛程度45分，關(guān)節(jié)活動范圍20分，關(guān)節(jié)穩(wěn)定程度10分，日常功能恢復(fù)25分。≥90分為優(yōu)，75～89分為良，60～74分為可，<60分為差。

2 結(jié) 果

2.1 一般結(jié)果 本組23例患者均獲得完整隨訪，隨訪時間12～26個月，平均16.4個月。手術(shù)時間為120～200 min，平均153.2 min；術(shù)中出血量為100～300 mL，平均146.1 mL；術(shù)中C型臂透視次數(shù)為4～8次，平均6次。

2.2 切口及骨折愈合情況 本組所有患者切口均甲級愈合，于14～18 d拆除切口縫線，無一例發(fā)生切口感染及不愈合。術(shù)后定期行X線及CT等影像學(xué)評價骨折愈合情況，骨折愈合時間12～18周，平均愈合時間為13.7周。所有患者均獲得骨性愈合(包括鷹嘴截骨)，無內(nèi)固定松動、斷裂、脫出。至末次隨訪，有4例患者拆除內(nèi)固定。

2.3 截骨、復(fù)位及固定效果評價 術(shù)中23例患者均一次性截骨成功，能夠充分暴露肱骨滑車及關(guān)節(jié)面、顯露髁間骨折塊，在直視下完整復(fù)位關(guān)節(jié)面，內(nèi)植物操作簡單，與術(shù)前設(shè)計復(fù)位順序及內(nèi)植物應(yīng)用情況基本一致。

2.4 肘關(guān)節(jié)活動度及功能評價 至末次隨訪，按MEPS標(biāo)準(zhǔn)對肘關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評價，MEPS評分為65～100分，平均85.2分，優(yōu)7例，良13例、中3例，優(yōu)良率87%。其中，功能評價為中的3例患者均為老年(年齡>60歲)，考慮與術(shù)后制動時間延長，功能訓(xùn)練不足等原因有關(guān)。

2.5 并發(fā)癥 本組23例患者無一例發(fā)生重要神經(jīng)血管損傷、內(nèi)固定失效及肘關(guān)節(jié)畸形等嚴(yán)重并發(fā)癥。其中1例患者術(shù)后出現(xiàn)尺神經(jīng)支配區(qū)皮膚感覺減退及麻木，考慮術(shù)后肢體腫脹神經(jīng)壓迫刺激所致，但無肌力和運(yùn)動異常，給予七葉皂苷鈉脫水消腫、甲鈷胺營養(yǎng)神經(jīng)等藥物治療后感覺恢復(fù)正常。另1例患者術(shù)后出現(xiàn)異位骨化，考慮與骨折碎裂嚴(yán)重及不恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動有關(guān)，給予口服吲哚美辛及調(diào)整運(yùn)動方式，骨化物逐漸減少，至末次隨訪時，肘關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好，無明顯活動受限。

2.6 典型病例 48歲男性患者，因“高處墜落致右肘部腫痛畸形伴活動障礙4.5 h”入院，入院診斷：右肱骨髁間粉碎性骨折，AO/ASIF分型C3型，于傷后5 d在全麻下行經(jīng)鷹嘴截骨入路右肱骨髁間骨折切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)，術(shù)中術(shù)后無神經(jīng)血管損傷等并發(fā)癥，術(shù)后1個月復(fù)查CT顯示肘關(guān)節(jié)周圍異位骨化，給予口服吲哚美辛及調(diào)整運(yùn)動方式，骨化物逐漸減少，至末次隨訪時，肘關(guān)節(jié)MEPS評分95分，肘關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好，無明顯疼痛及活動受限，患者于術(shù)后15個月取出內(nèi)固定(見圖1～9)。

圖1 術(shù)前正側(cè)位X線片示肱骨髁間粉碎性骨折

圖2 術(shù)前矢狀、冠狀位CT示肱骨髁間粉碎性骨折

圖3 Mimics軟件三維重建示骨折塊相對位置及與尺骨鷹嘴解剖關(guān)系

圖4 3D打印骨折模型

圖5 模擬骨塊的復(fù)位及鋼板固定

圖6 術(shù)后2 d正側(cè)位X線片示骨折復(fù)位滿意，內(nèi)固定位置好

圖7 術(shù)后1個月CT顯示肘關(guān)節(jié)周圍異位骨化 圖8 術(shù)后12個月CT示異位骨化較前明顯減輕

圖9 術(shù)后15個月取出內(nèi)固定后X線片示骨折愈合良好

3 討 論

肱骨髁間骨折(AO/ASIF分類為C型)形態(tài)千差萬別，骨塊碎裂移位嚴(yán)重，顯露、復(fù)位及內(nèi)固定困難，治療不當(dāng)及術(shù)后過長時間制動都將會導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬、疼痛及畸形，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[1-4，13]。綜合肱骨髁間骨折治療的特點(diǎn)及難點(diǎn)，3D打印輔助經(jīng)尺骨鷹嘴截骨手術(shù)治療肱骨髁間骨折具有以下幾方面的優(yōu)勢。

3.1 3D打印技術(shù)能夠輔助骨折類型的確定 了解不同類型的骨折對于正確分類和制定手術(shù)計劃至關(guān)重要[4]，然而傳統(tǒng)影像技術(shù)并不能完全反應(yīng)髁間骨折的全貌，即使是先進(jìn)的三維CT重建，也只能演示平面上的圖像，而不能提供直觀逼真的實物模型[10-11]。由于骨折類型的不確定，術(shù)者往往不能制定完善的術(shù)前計劃，從而導(dǎo)致手術(shù)存在一些未知因素，甚至有少數(shù)患者術(shù)中所見與術(shù)前影像顯示不完全一致，最終導(dǎo)致手術(shù)時間增加、出血量增多、骨折不能良好復(fù)位[12]。本組23例患者，術(shù)前全部應(yīng)用3D打印技術(shù)建立1︰1肱骨髁間骨折模型，結(jié)合術(shù)前影像，使骨折類型一目了然；逼真的實物模型也使患者更加直觀的了解自己骨折的情況，利于醫(yī)生解釋手術(shù)方案，和諧醫(yī)患關(guān)系。

3.2 3D打印技術(shù)優(yōu)化尺骨鷹嘴截骨線的確定 由于肘關(guān)節(jié)的特殊解剖形態(tài)，后方的尺骨鷹嘴對前方的肱骨存在遮擋，限制了髁間骨折的顯露，尤其是關(guān)節(jié)面的復(fù)位[2-5]。采用經(jīng)尺骨鷹嘴截骨能充分顯露前方阻擋的肱骨遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)，易行骨折復(fù)位、固定，且該入路避免損傷肱三頭肌，便于探察周圍血管神經(jīng)，將肌肉間愈合變?yōu)楣切杂希谠缙谥怅P(guān)節(jié)功能鍛煉[5，15]。在3D打印技術(shù)未開展之前，術(shù)者只能借助術(shù)前影像及臨床經(jīng)驗進(jìn)行截骨，且無法進(jìn)行術(shù)前截骨的演練及暴露效果的展現(xiàn)，這就給臨床醫(yī)師提出了個性化截骨的要求[12，15]。本組全部病例采用經(jīng)尺骨鷹嘴截骨暴露骨折斷端，術(shù)前通過Mimics Research軟件及3D打印實體模型，預(yù)先設(shè)計截骨線的位置，選取合適的骨性參照，反復(fù)演練操作，發(fā)現(xiàn)手術(shù)中可能出現(xiàn)的問題并預(yù)先處理，實現(xiàn)個性化精準(zhǔn)截骨，即避免截骨不足帶來的暴露不充分，又避免截骨過大造成的關(guān)節(jié)軟骨損傷，骨折整復(fù)操作方便，明顯提高復(fù)位質(zhì)量，且均未發(fā)生尺骨鷹嘴截骨術(shù)后骨不連。

3.3 3D打印技術(shù)簡化精確骨折復(fù)位及內(nèi)固定的安置 解剖復(fù)位、堅強(qiáng)內(nèi)固定是手術(shù)成功的關(guān)鍵，是術(shù)后早期功能鍛煉的基礎(chǔ)[2，3，15]。肱骨髁間骨折要求術(shù)者需仔細(xì)制定手術(shù)計劃及準(zhǔn)備各種型號及規(guī)格的內(nèi)固定物，即便如此，(對于經(jīng)驗不足的臨床醫(yī)師)也常常會發(fā)現(xiàn)術(shù)中操作與術(shù)前影像不一致，致使骨折不能滿意復(fù)位，解剖鋼板“不解剖”，螺釘相互“打架”甚至穿入關(guān)節(jié)面[1，9-12]。為解決上述問題，術(shù)者不得不反復(fù)操作，這不僅耗時費(fèi)力，也難保證手術(shù)質(zhì)量，甚至造成惡性循環(huán)，給患者帶來災(zāi)難性的損害。而在Mimics Research軟件及3D打印模型上進(jìn)行手術(shù)演練，能夠明確所有碎裂移位的骨折塊，將其給予最大限度的解剖復(fù)位；對于骨缺損患者，也可以預(yù)估植骨量；個性化選擇鋼板螺釘?shù)拇笮　⑿吞枴卜盼恢茫_保其固定的效果；預(yù)先發(fā)現(xiàn)術(shù)中可能遇到的問題，使復(fù)雜的手術(shù)變得相對簡單，提高手術(shù)的安全性[10-12]。本組所有患者術(shù)中復(fù)位及內(nèi)固定物植入均按術(shù)前既定計劃實施，準(zhǔn)備充分，操作簡單，既縮短了手術(shù)時間、減少了術(shù)中出血量及X射線透視的次數(shù)，又確保了骨折解剖復(fù)位、內(nèi)固定安全牢靠，術(shù)后患者肘關(guān)節(jié)功能恢復(fù)滿意。

由于本研究選取的病例數(shù)較少，為單中心的臨床回顧性研究，沒有與常規(guī)手術(shù)進(jìn)行對比，可能限制了手術(shù)療效的評定，這需要我們后期建立多中心、大樣本以及隨機(jī)對照化的試驗，進(jìn)一步驗證我們的結(jié)果。

綜上所述，3D打印能夠根據(jù)肱骨髁間骨折的具體特點(diǎn)，私人定制手術(shù)。幫助醫(yī)生明確骨折類型，周全術(shù)前計劃，優(yōu)化尺骨鷹嘴截骨，為手術(shù)提供足夠的操作空間，模擬骨折復(fù)位及內(nèi)固定，簡化并精確術(shù)中操作，節(jié)省手術(shù)時間，減少術(shù)中出血。本研究顯示3D打印技術(shù)結(jié)合尺骨鷹嘴截骨是治療肱骨髁間骨折的有效方法，術(shù)后治療結(jié)果滿意。