3D打印預處理對A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者的療效及安全性

劉 杰 張文璽 蔣正宇 葛曙光

流行病學報道[1]提示，股骨遠端骨折患者人數約占股骨骨折總數的3%～6%，占全身骨折總數的1%；其中年輕患者多因高能量損傷導致，且大部分為不穩定或粉碎性骨折，而老年患者則主要因低能量損傷導致，總體死亡率可達10%以上。股骨遠端骨折患者受肌肉牽拉較易出現內外翻、成角等畸形，保守治療后生物力線恢復效果不佳，且合并關節僵硬比例較高，故臨床對此類骨折首選外科手術治療[2-3]。3D打印技術近年來開始被逐漸用于骨科疾病臨床診療過程中，并在多種骨折輔助治療中取得良好效果[4]；但目前該技術在復雜股骨遠端骨折治療方面的報道仍相對較少。本文回顧性分析溧陽市人民醫院2015年1月至2018年10月收治的124例A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者的臨床資料，探討3D打印預處理對A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者的療效及安全性的影響，旨在為后續手術方案制定提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析溧陽市人民醫院2015年1月至2018年10月收治的124例A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者的臨床資料，其中67例采用常規內固定手術治療設為對照組，57例則在內固定術前采用3D打印預處理設為觀察組。兩組一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。

1.2 納入及排除標準 納入標準：①臨床確診股骨遠端骨折[5]；②國際內固定協會分型符合A2-3和C2-3型[5]；③骨折至手術時間<14 d；④單側骨折；⑤患者年齡18～75歲。排除標準：①既往膝關節手術史；②術前患側存在影響膝關節功能的疾??；③術前合并嚴重內科疾病；④合并精神系統疾?。虎莶±硇怨钦?；⑥合并惡性腫瘤；⑦合并血液系統疾病；⑧妊娠哺乳期女性；⑨臨床資料不全者。

1.3 方法

1.3.1 手術操作 全部手術均由同一組手術醫師完成。對照組采用常規內固定手術治療，其中閉合性骨折術前需行牽引復位；開放性骨折如軟組織損傷小則先清創，抗感染消腫后擇期行手術內固定治療，如合并骨缺損則行植骨治療，如軟組織損傷嚴重則在內固定術前先行外固定支架治療，待軟組織創傷基本修復后開始治療。觀察組則在內固定術前采用3D打印預處理，首先行骨折處CT掃描，轉換為DICOM格式圖片后經Mimics15.0軟件(Materialise，比利時)處理，重建骨折三維模型；再將處理完成數據轉為STL格式，通過CURA軟件對三維模型進行切片與支撐生成，傳輸至3D打印機(Ultimaker2+型3D打印機，Ultimaker公司，荷蘭)；打印成品和實際骨折部位結構等比設置，手術醫師在模型上模擬手術提前熟悉相關操作，并據此完成手術。見圖1～4。

圖2 術前3D打印模型

圖3 術后3 d X線

圖4 術后6個月X線

1.3.2 術后處理 術后常規抗感染，一般2 d內拔出引流管，開始進行合理的患肢抬高鍛煉，術后2周開始進行屈伸鍛煉，術后8周復查X線評估能否開始適當負重鍛煉。

1.4 觀察指標 ①觀察兩組患者手術時間、術中出血量、術中透視次數、復位滿意情況、術后引流量、住院時間及骨折愈合時間；其中手術時間指麻醉開始至手術操作完成時間；術中出血量通過氰化法檢測高鐵血紅蛋白水平進行測量；骨折復位滿意判定標準為骨折位移距離<3 mm；骨折愈合判定標準為無壓痛或叩擊痛，X線可見連續骨痂形成，骨折線模糊不清且見骨小梁通過，同時外固定解除后可正常行走30步以上[6]；②術后隨訪12個月，評價患者膝關節功能，采用美國特種外科醫院(hospital for special surgery，HSS)評分，其中≥85分為優、70～84分為良、60～69分為可、<60分為差[6]；③術后隨訪12個月，記錄患者內固定松動、切口感染、肺部感染、泌尿系統感染、壓瘡及深靜脈血栓(deep venous thrombosis，DVT)等發生情況。

2 結果

2.1 兩組患者圍術期指標比較 觀察組手術時間、術中出血量、術中透視次數、術后引流量及住院時間均短/少于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者圍術期指標比較

2.2 兩組患者HSS評分優良率比較 兩組隨訪HSS評分優良率比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3 兩組患者術后并發癥發生率比較 觀察組術后并發癥發生率為10.53%，低于對照組的31.34%，差異有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表3 兩組患者隨訪HSS評分優良率比較

表4 兩組患者術后并發癥發生率比較

3 討論

手術是目前臨床治療復雜股骨遠端骨折治療的首選方案，髓內釘、鋼板等術式均可獲得良好療效[7]。為有效提高治療成功率，復雜股骨遠端骨折患者術前應行充分影像學評估，但以往X線攝片僅能在二維展示骨折部位特點，難以立體呈現復雜型骨折特定區域具體情況，臨床醫師往往無法正確評估骨折斷端移位、轉角特別是髁部損傷情況[8]；而CT三維重建技術盡管能夠以三維方式呈現骨折斷端損傷情況，但因觀察方式受限使得真正三維立體還原無法實現[9]。如何有效提高復雜股骨遠端骨折術前影像學評估效果及制定最佳手術方案越來越受到醫學界的關注。

3D打印技術已被證實能夠立體、客觀顯示骨折情況，通過等比例實物還原骨折斷端，有助于指導臨床醫生完成病情評估及手術方案[10]；同時3D打印技術所制作模型使得臨床醫師可在術前模擬手術操作，通過提前預演操作提高手術熟練度，這對于縮短手術時間和提高治療效果具有重要意義[11]。本次研究結果中，兩組復位滿意率和骨折愈合時間比較差異無統計學意義(P>0.05)，與以往報道[12]相符；同時觀察組手術時間、術中出血量、術中透視次數、術后引流量及住院時間均明顯短/少于對照組(P<0.05)，提示3D打印技術輔助應用可有效降低A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者操作難度、減少術中出血量和術中透視次數，且在加快術后康復進程方面具有優勢。術前3D打印模型使得術者能夠提前完成手術操作演練，這對于改善手術操作熟練度和縮短手術時間具有重要意義；而3D模型輔助下術者能夠設計更為合理手術方案，從而有效減輕術中手術損傷[13]。以往針對復雜股骨遠端骨折患者術中需多次透視方可全面評估骨折斷端復位及碎骨組織殘留情況，而3D打印技術預處理后術者在術前即已能夠準確了解病變情況，故無需反復行X線攝片[14]。

對于復雜股骨遠端骨折患者臨床治療主要目標在于最大限度恢復膝關節功能[15]。本次研究結果中，兩組隨訪HSS評分優良率比較差異無統計學意義(P>0.05)，而國外學者[16]認為3D打印技術輔助應用有助于提高關節功能恢復效果，筆者認為這可能與樣本量納入量不足、關節功能康復影響因素較多有關。復雜股骨遠端骨折術后常見并發癥包括內固定松動、切口感染、肺部感染、泌尿系統感染、壓瘡及DVT等；本次研究結果中，觀察組術后并發癥發生率明顯低于對照組(P<0.05)，證實A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者術前行3D打印預處理有助于降低術后并發癥發生風險，提高治療安全性；而這一優勢形成可能與3D打印技術能夠減少術中醫源性損傷有關。

綜上所述，3D打印預處理輔助用于A2-3/C2-3型股骨遠端骨折患者圍手術期效果較好、并發癥發生率低，安全性尚可。本研究亦存在一定不足，如納入樣本量少，且為單中心、回顧性設計，使得結果可能存在選擇偏倚，也未對A2～3/C2～3型骨折進行亞組分析，有待在后續研究中進行探索。