3D打印輔助治療復雜跟骨骨折

劉延子，陳樹濤，王長水，孫常勝，田學東，高武長

(山東省淄博市第七人民醫院足踝外科，山東 淄博 255000)

跟骨形狀不規則，在人體站立及行走過程中發揮著重要作用。跟骨骨折在臨床較常見，跟骨關節內骨折占跟骨骨折的3/4左右[1-2]。跟骨骨折處理不當后期易遺留疼痛與畸形。其治療包括手術治療和非手術治療，手術治療又包括著傳統切開復位內固定、微創手術、距下關節融合術等[3]。復雜跟骨骨折一直是臨床醫生面臨的難題。隨著科技進步，計算機輔助手術、3D打印技術在臨床應用日趨廣泛，并取得了不錯的臨床療效[4-5]。我院開展3D打印輔助治療復雜跟骨骨折，療效滿意，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準：(1)新鮮Sanders Ⅲ型和Sanders Ⅳ型單側復雜跟骨骨折；(2)跟骨閉合性骨折；(3)19～70歲；(4)無足跟部手術史，無血管疾病等合并癥；(5)隨訪完善。同組醫生完成手術，醫院倫理委員會已批準，均簽署了手術知情同意書。排除標準：(1)跟骨開放性骨折；(2)雙側跟骨骨折；(3)跟骨陳舊性骨折；(4)病理骨折等；(5)失訪。

納入66例Sanders Ⅲ型和Sanders Ⅳ型復雜跟骨骨折患者，隨機數字表法分為3D打印組34例和傳統組32例。兩組一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05，見表1)。

1.2 治療方法 兩組患者入院后行抬高患肢、甘露醇消腫等措施。傳統組行患足X線及CT檢查。3D打印組行側位、軸位X線檢查，并行雙足CT薄層平掃，將Dicom格式數據導入計算機軟件，建立患足模型及健足鏡像模型，利用3D打印等比例打印實物模型。利用計算機三維規劃系統明確骨折特征，規劃手術方案，明確Sanders分型，術前模擬復位，明確關鍵骨折塊復位順序及復位方式，從而指導實際手術操作。選取合適尺寸鋼板利用健足鏡像3D打印模型進行預塑形，并進行體外預手術，提高操作熟練度，記錄鋼板、螺釘型號。將鋼板、螺釘及3D打印模型消毒備用。

表1 兩組一般資料比較

3D打印組：全身麻醉或腰硬聯合麻醉，取健側臥位，行患足L型切口，No-touch技術暴露骨折端，根據術前模擬復位及3D實物模型采用撬撥、牽引、擠壓等方式復位關節面，并復位跟骨寬高、B?hler角、Gissane角等，克氏針臨時固定，選取已塑形消毒備用的鋼板及螺釘，根據術前規劃在C臂機透視下置入鋼板及螺釘，Allgower-Donati縫合法逐層縫合切口。

傳統組：全身麻醉或腰硬聯合麻醉，取健側臥位，行患足“L”形切口，No-touch技術暴露骨折端，應用撬撥復位、軸向牽引、錘擊方法恢復跟骨寬高、B?hler角、Gissane角及負重軸線等，克氏針臨時固定，選取合適的鋼板進行塑形，并在C臂機透視下置入，Allgower-Donati縫合法逐層縫合切口。

術后均預防性應用抗生素1～2 d左右，根據引流情況適時拆除引流管，隔日換藥1次，每月復查1次，根據復查結果決定負重時機。

1.3 評價指標 記錄手術前后跟骨影像學指標變化，對比兩組患者手術時間、出血量、透視次數、骨折復位時間、并發癥發生率并進行統計學分析，對比術后疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)及Maryland足功能評分。

表2 兩組手術前后數據比較

2 結 果

66例患者均獲得隨訪，隨訪時間為16～50個月，平均(30.5±6.1)個月。兩組患者跟骨B?hler角、Gissane角等解剖指標均得到恢復，差異有統計學意義(P<0.05)，組間比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。兩組術后4 d內的VAS及術后Maryland評分比較，差異無統計學意義(P>0.05，見表3～4)。

3D打印組術后有2例發生皮緣壞死，1例切口淺表感染；傳統組術后3例發生皮緣壞死，1例切口淺表感染，組間比較差異無統計學意義(P>0.05，見表5)。皮緣壞死通過換藥、烤燈照射等治療，淺表感染通過換藥、抗生素使用，皆取得良好效果。

3D打印組手術時間、透視次數、骨折復位時間、出血量均少于傳統組，差異有統計學意義(P<0.05，見表6)。

表3 兩組術后VAS比較分)

表4 兩組術后Maryland評分比較

表5 兩組術后并發癥比較

表6 兩組手術數據比較

典型病例為一46歲男性患者，因“高墜傷致右足疼痛功能障礙12 h”入院，診斷：跟骨閉合性骨折(Sanders分型：Ⅳ型)。于傷后第7天皮膚褶皺試驗陽性，行3D打印患側模型及健側鏡像模型，進一步明確骨折特點，消毒備用指導術中復位。利用3D打印模型進行鋼板預塑形。No-touch技術暴露骨折端，利用“開關門”手術技巧及軟組織鉸鏈掀起外側壁進行復位。術后X線片見復位滿意，跟骨寬高、B?hler角、Gissane角、負重軸線已恢復，鋼板較貼合，跟骨結節生理性內翻角已恢復。手術前后影像學資料見圖1～3。

圖1 術前X線片及CT示B?hler減小，關節面粉碎骨折

圖2 利用3D打印模型進行鋼板預塑形 圖3 術后X線片示復位滿意

3 討 論

跟骨具有特殊解剖外形，呈不規則長方體，周圍韌帶較多，功能重要[6-7]。跟骨大部分是由松質骨構成的，表層是皮質骨，骨密度分布不均勻，跟骨內、上、后部密度較大，外、下、前部密度較小，這是由解剖因素和功能特點共同決定的。跟骨后關節面大約占整個關節面的80%，是主要活動區，也是最易發生骨折的部位[8]。關節內有移位的跟骨骨折是臨床治療的難點，如何做到解剖復位、恢復關節面平整是手術治療的關鍵[9-11]。臨床多采用傳統的外側L型入路治療，該入路可以提供良好的暴露，可以直視下進行骨折復位固定等手術操作，具有操作靈活、視野好等優點，尤其適用于跟骨復雜骨折、粉碎性骨折[12]。但缺點是創傷較大、術后并發癥多，包括切口感染、骨髓炎等[13-15]。

隨著計算機輔助手術、3D打印技術在臨床的應用，醫學正在發生著重大變革[16]。3D打印是一個新興的技術[17]，其在臨床應用越來越廣泛，早期一般用于口腔頜面重建，應用較局限，現已應用于骨科各領域，特別是較復雜、對精準度要求較高的手術，比如脊柱、骨盆、腹腔、跟骨手術等[18-19]。3D打印技術能夠把傳統二維數字化數據轉變為三維立體模型，更加直觀的認識，彌補了傳統術前二維閱片的缺點，使得術前規劃更加完善和詳實。在我們的研究中，術前利用計算機系統建立患足模型及健足鏡像模型，重塑患足受傷前后形態，運用3D打印技術1︰1等比例打印，以3D打印實物模型為模板進行復位，從而指導實際手術復位，提高復位效率與成功率，縮短骨折復位時間，進一步縮短手術時間，減少術中透視次數，減少醫患輻射暴露。本研究中，3D打印組和傳統組通過手術均能獲得良好的手術效果，跟骨寬高、B?hler角、Gissane角都得到了有效恢復，但是3D打印組手術時間為(49.15±5.78)min，骨折復位時間為(6.45±3.56)min，透視次數為(23.47±5.26)次，遠少于傳統組的(74.59±6.22)min、(13.71±4.27)min和(35.36±6.37)次，優勢明顯。根據3D打印模型選取合適尺寸鋼板及螺釘，進行鋼板預塑形，進行體外模擬復位、體外模擬手術等操作，并消毒備用。由于術前鋼板預塑形，使得3D打印組術中鋼板貼合度更好、更精準，這與何藻鵬[20]、楊晶[21]等的研究結果一致。3D打印模型對年輕醫師而言更為直觀、更易理解，在骨折特征把握及精準復位方面對上級醫師也能提供幫助[22]。術前談話時，運用常規談話技巧配合3D打印模型講解，使患者們能夠更加直觀的理解，提高依從性，減少溝通不暢的發生。傳統組因為缺少術前三維設計、模擬復位及體外模擬手術，操作熟練度遠不如3D打印組。當然打印技術及打印材料也有待進一步研究。

綜上所述，運用3D打印輔助治療Sanders Ⅲ型和Sanders Ⅳ型復雜跟骨骨折的優勢是手術時間短、術中出血量少、骨折復位時間短、術中透視次數少，是個性化治療復雜跟骨骨折療效可靠的治療方案。但由于本研究患者數量較少、隨訪時間較短，仍需要較大數量病例和較長時間隨訪的進一步研究。