基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合臨床觀察

謝坤南，畢若杰，馬姍姍，孫昌俊，李力更

唐山市第二醫院，河北唐山063000

跟骨骨折是臨床常見的骨折類型之一，占全身骨折的1%～2%，其中60%～75%跟骨骨折伴有距下關節損傷[1-2]。由于跟骨解剖結構復雜，部分跟骨骨折無法早期實施切開復位內固定，從而發展為陳舊性骨折并伴有嚴重畸形，極大地影響患者生活質量[3]。既往陳舊性跟骨骨折畸形愈合通常采取截骨矯形術治療，術者僅憑術前影像學資料進行粗略設計，難以保證術中截骨精準性。近年來，隨著數字仿真建模技術發展，數字虛擬技術在疾病診斷、治療和基礎實驗研究中得到廣泛應用。3D打印技術可為手術方案制定、手術模擬提供個性化評估，雖然能夠解決上述問題[4]，但目前其在臨床上的應用并不廣泛，還需要進一步推廣。基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術通過專業計算機軟件對跟骨骨折CT圖像進行三維重建，獲取虛擬截骨后的相關解剖學參數并與健側進行對比和擬合，引導骨折解剖復位，恢復關節面平整，從而達到更佳的治療效果[5]。本研究對比觀察了基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術與3D打印輔助下矯形術治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的臨床效果。現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2017年1月—2019年5月唐山市第二醫院收治的陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者86例。納入標準：①經X線檢查證實為陳舊性跟骨骨折畸形愈合；②單側骨折；③Stephens CT分型為Ⅱ、Ⅲ型。排除標準：①存在凝血功能紊亂或活動性內出血者；②足部存在感染病灶、皮膚潰爛或全身急慢性感染者；③合并骨外露、骨髓炎、退行性關節炎等骨關節疾病者；④精神行為異常者。按隨機數字表法隨機將患者分為觀察組、對照組，每組43例。觀察組男26例、女17例，年齡(37.39±5.72)歲，BMI(19.58±3.40)kg/m2，初次受傷至本次手術時間(15.27±6.15)個月，骨折部位：左足27例、右足16例，初始治療方法：簡單石膏托外固定35例、閉合復位經皮撬撥克氏針內固定6例、切開復位鋼板內固定2例，Stephens CT分型：Ⅱ型38例、Ⅲ型5例；對照組男28例、女15例，年齡(36.74±6.05)歲，BMI(20.36±2.66)kg/m2，初次受傷至本次手術時間(14.98±5.83)個月，骨折部位：左足29例、右足14例，初始治療方法：簡單石膏托外固定32例、閉合復位經皮撬撥克氏針內固定8例、切開復位鋼板內固定3例，Stephens CT分型：Ⅱ型36例、Ⅲ型7例。兩組臨床資料具有可比性。本研究經唐山市第二醫院醫學倫理委員會批準，所有研究對象知情同意。

1.2 手術方法 所有患者入院后完善術前相關檢查。對照組予3D打印輔助下矯形術治療，觀察組予基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術治療。

對照組術前采集雙側跟骨CT薄層掃描圖像，以Dicom格式輸入Mimics18.0軟件，重建跟骨、距骨、骰骨三維模型。對骨折塊圖像分割、虛擬復位，并通過健側鏡像實施三維配準。復位滿意后，制作卡位模塊，并以卡位模塊為主體制作釘道導航模塊。保留跟骨復位模型與釘道導航模塊以stl格式保存，然后導入MakerBot軟件。由Replicator 2X 3D打印機按1∶1打印出跟骨骨折畸形愈合復位仿真模型，并在模型上模擬復位操作，以此選擇合適長度的鋼板、螺釘并確定其位置和角度?；颊呷胧中g室后，取側臥位，連續硬膜外麻醉完全后，牽開腓骨肌肌腱，自跟結節至跟骰關節鑿除外側壁，用骨刀鑿平或擺鋸去除膨隆的跟骨外側壁，顯露距下關節。依據術前3D打印的仿真模型尋找原始骨折線，用骨刀鑿開陳舊骨折線，糾正跟骨內外翻畸形。撬起復位塌陷的關節面骨塊，恢復距下關節面平整。采用跟骨外側壁填塞植骨或自體髂骨植骨修復，恢復跟骨長度、寬度、高度。選取合適跟骨鋼板置于跟骨外側壁，并予螺釘固定。經C型臂X線機透視，確定鋼板、螺釘固定和骨折復位滿意后，閉合切口。

觀察組術前通過雙源64排螺旋CT采集跟骨骨折薄層CT掃描圖像，以Dicom格式導入Mimics14.0軟件，選擇修正編輯后將相鄰骨塊分離為獨立掩碼模塊，重建骨折三維模型。患者入手術室后，取側臥位，硬膜外麻醉或全身麻醉完全后，于跟骨骨折處皮膚行改良外側擴大“L”形切口，起始自外踝上，沿跟腱前緣縱行向下至足背皮膚與足底皮膚相交處，呈鈍角拐向前方至第五跖骨基底部近側1 cm處。逐層分離至跟骨，銳性剝離骨膜，向上掀起皮瓣，采用3或4枚直徑2.0 mm的克氏針由切口分別鉆入外踝、距骨頸、骰骨，并折彎克氏針，牽開皮瓣。使用撐開器撐開距下關節后關節面，以刮匙徹底清除距下關節后關節面殘留的關節軟骨和軟骨下硬化骨。結合關節面塌陷范圍，于髂骨翼取一大小合適的楔形骨塊或采用同種異體骨塊，修整關節塌陷和內外翻畸形，嵌入撐開距下關節間隙內實施結構性植骨，周圍植入松質骨，矯正跟骨內外翻，修復跟骨高度及足弓，采用1或2枚空心釘導針固定距下關節，自跟骨負重面后側經導針植入距骨體。C型臂X線機透視位置滿意后，置入直徑6.5 mm的空心釘，適度加壓，確保跟骨外側緣貼近距骨，同時將松質骨骨屑置入植骨塊外側和距下關節。最后經C型臂X線機透視，內固定位置合適后，無張力下閉合切口。

兩組術后切口常規換藥，常規應用抗菌藥物。術后24 h行足趾被動功能鍛煉，術后7 d實施患肢主動功能鍛煉。術后8周復查X線片，結合骨折愈合情況，適度加強患肢功能鍛煉直至負重行走。

兩組麻醉、手術和護理均由同一團隊完成。

1.3 指標觀察

1.3.1 手術一般情況 收集兩組手術時間、術中出血量、術后下床時間、住院時間。其中，術后下床時間指健側負重，患側不負重，能扶拐下床的時間。

1.3.2 疼痛創傷應激和氧化應激相關指標 分別于術前和術后12、24 h，采集空腹肘靜脈血10 mL，3 000 r/min離心10 min、離心半徑8 cm，留取上層血清，-80 ℃保存。待標本成批后，分別檢測疼痛創傷應激和氧化應激相關指標。疼痛創傷應激相關指標包括β-內啡肽(β-EP)、P物質、前列腺素E2(PGE2)，氧化應激相關指標包括丙二醛(MDA)、總抗氧化能力(TAC)、脂質過氧化物(LPO)、羥基自由基(OH)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)。其中，血清β-EP、P物質、PGE2、TAC、GSH-Px檢測采用ELISA法，試劑盒購自上海通蔚實業有限公司；血清MDA檢測采用硫代巴比妥酸法，試劑盒購自上?？道噬锟萍加邢薰?；血清LPO、OH檢測采用比色法，試劑盒購自北京望升偉業科技發展有限公司。所有操作嚴格按試劑盒說明進行。

1.3.3 跟距影像學參數 分別于術前和術后3、6個月，采用雙源64排螺旋CT掃描跟骨側位、軸位圖像，通過內置角度測量功能測量跟距影像學參數，包括距骨傾斜角、Peries角、Gissane角、B(o)hler角、跟骨丘部高度、跟骨水平長度、跟骨軸長度、跟骨寬度。

1.3.4 足部功能 分別于術前和術后3、6個月，采用美國足踝外科協會(AOFAS)Maryland評分系統評價足功能。AOFAS Maryland評分系統包括疼痛，功能和自主活動、支撐情況，最大步行距離、地面步行、反常步態、前后活動、后足活動、踝—后足穩定性、足部對線等9項，總分100分。其中，90～100分為優，75～89分為良，50～74分為可，<50分為差。計算足部功能優良率。

1.3.5 并發癥 術后隨訪6個月，統計隨訪期間并發癥情況，如切口感染、持久性輕微足跟痛、皮緣壞死等。

2 結果

2.1 兩組手術一般情況比較 見表1。

表1 兩組手術一般情況比較

2.2 兩組手術前后疼痛創傷應激和氧化應激相關指標比較 見表2、3。

表2 兩組手術前后氧化應激相關指標比較

表3 兩組手術前后疼痛創傷應激相關指標比較

2.3 兩組手術前后跟距影像學參數比較 隨訪6個月，觀察組失訪2例，對照組失訪3例，剔除失訪患者。兩組術前和術后3、6個月跟距影像學參數比較見表4。

表4 兩組手術前后跟距影像學參數比較

2.4 兩組手術前后足部功能比較 兩組手術前后AOFAS Maryland評分比較見表5。觀察組與對照組術后3個月足部功能優良率分別為90.24%(37/41)、90.00%(36/40)，術后6個月分別為92.68%(38/41)、92.50%(37/40)。兩組術后3、6個月足部功能優良率比較差異均無統計學意義(χ2分別為0.113、0.154，P均>0.05)。

表5 兩組手術前后AOFAS Maryland評分比較

2.5 兩組并發癥情況 觀察組術后發生持久性輕微足跟痛1例，術后并發癥發生率為2.44%(1/41)；對照組術后發生切口感染1例、皮緣壞死1例，術后并發癥發生率為5.00%(2/40)。兩組術后并發癥的發生率比較差異無統計學意義(χ2=0.001，P>0.05)。

3 討論

跟骨在足部功能中扮演重要角色，其特殊解剖形態的完整性對維持后足正常的關節功能，確保負重時下肢應力正常傳遞和保護足縱弓功能具有重要作用[6-7]。由于跟骨解剖結構復雜，部分跟骨骨折無法早期實施切開復位內固定，從而發展為陳舊性骨折并伴有嚴重畸形。陳舊性跟骨骨折畸形愈合會引起一系列繼發性病理變化，如距下關節面塌陷、跟骨高度丟失、跟骨內外翻等，可誘導足運動軸改變，從而引起足跟部各關節和踝關節關系紊亂，出現相應的癥狀和功能障礙[8-9]。3D打印技術是目前骨科領域的研究熱點。通過3D打印機打印的仿真模型能夠清晰地呈現陳舊性跟骨骨折畸形愈合部位的解剖信息，從而提高手術精準度，降低手術風險。但3D打印技術的手術模擬與實際操作存在一定差距。因此，選擇合理有效的治療手段仍是目前陳舊性跟骨骨折畸形愈合的研究重點。

近年來，數字化三維重建及其后處理技術被逐漸用于骨科疾病的診斷和治療。張學勝等[10]認為，陳舊性髕骨骨折畸形愈合采用CT薄層掃描和三維重建，不僅能精準界定髕骨骨折面，模擬骨折復位內固定，引導精確截骨、復位及內固定過程，還能解決截骨部位定位困難、復位效果不理想等一系列問題。與3D打印技術比較，基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術具有以下優勢：①利用Mimics軟件實施三維重建，可提高畸形跟骨結構數字化與可視化，有助于降低手術盲目性，并通過任意分割、剖切跟骨復雜的三維結構，從而為手術方案制定提供科學的依據[11]；②撐開距下關節，可充分顯露距骨下方和跟骨上方壓縮的關節軟骨面，有利于提高手術操作的清晰度[12-13]；③植入楔形髂骨或采用同種異體骨塊，有助于減輕足部疼痛，加快足部功能及解剖結構恢復。

本研究比較了基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術與3D打印輔助下矯形術治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的臨床效果，結果發現，兩組術中出血量、術后下床時間、住院時間比較差異均無統計學意義，但觀察組手術時間更長，可能與入路方式、髂骨植骨修整等因素有關。有學者指出，手術創傷可引起體內多種因子水平改變，而β-EP、P物質、PGE2作為反映疼痛應激程度的常用指標，與創傷程度密切相關[14-15]。同時，創傷和疼痛在一定程度上還會誘發機體氧化應激，導致氧化損傷指標水平出現波動，主要表現為MDA、LPO、OH水平升高，TAC、GSH-Px水平降低[16-17]。本研究結果發現，與3D打印輔助下矯形術比較，基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術的早期創傷較大，可能與手術時間較長、對患者影響較大有關，但后者術后24 h疼痛應激和氧化應激恢復速度較前者快，提示基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術不會增加陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者手術創傷，具有一定安全性。本研究還發現，兩組術后3、6個月距骨傾斜角、跟骨丘部高度、跟骨水平長度、跟骨軸長度、Peries角、Gissane角、B(o)hler角均高于術前，跟骨寬度均低于術前，并且觀察組與對照組效果相當。這主要歸因于基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術通過CT三維重建，不僅可直接觀察內側載距突關節面塌陷情況，直觀了解涉及距下關節面骨折塊相關情況，還可通過跟骨入路清楚顯露距下關節，提高結構性植骨位置準確性及與距下關節接觸面緊密率，有助于矯正跟骨內外翻，恢復跟骨高度及足弓，最大限度恢復跟骨形態及關節面，進而改變跟距影像學參數。本研究還發現，基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術后3、6個月足部功能改善與3D打印輔助下矯形術效果相當，二者并發癥的發生率均較低。進一步證實基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術對陳舊性跟骨骨折畸形愈合的治療有效性，加之大多數醫院具備CT設備，推廣應用優勢明顯，在基層醫院或無3D打印技術醫院，是一種改善陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者足部畸形外觀及恢復足部正常功能的可行方法。

綜上所述，基于三維CT解剖重建距下關節撐開植骨融合術治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合安全有效，有望成為治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的理想術式。