3D打印技術在PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的應用

黃震 韓森東 王志偉 陳杰

肱骨近端骨折臨床較為常見，且患者多為老年人[1]，通常采取內固定手術治療[2]。肱骨近端鎖定接骨板(PHILOS)生物學性能良好，并且設計有支撐螺釘固定孔，可有效固定肱骨近端骨折內側距，有助于患者術后進行早期功能康復訓練[3]。近年來，3D打印技術已大量應用于骨科領域，在患者的術前評估、手術規劃及術中導航中均起到重要作用[4]。我們對3D打印技術在PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的應用效果進行了研究，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準

納入標準：年齡≥18歲；符合肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折診斷標準，即骨折位移大于1 cm或成角畸形大于45 °，單一骨干移位，合并一個結節骨折且移位大于1 cm；若在Ⅲ型骨折基礎上合并2個結節的骨折，且移位大于1 cm則為Ⅳ型骨折[5]；閉合性肱骨近端骨折且骨折時間<3周；采取PHILOS鎖定鋼板治療治療；隨訪時間1年及以上；患者對本次研究知情并簽署同意書。

排除標準：①病理性骨折；②開放性肱骨近端骨折；③既往肩關節功能障礙者；④合并嚴重器官功能障礙者；⑤合并神經功能障礙者；⑥凝血功能障礙或出血傾向者；⑦有精神類疾病，不能完成溝通和隨訪患者。

1.2 一般資料

選取2017年1月至2019年1月，我院骨科收治的46例肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折患者，隨機分為觀察組(n=23)與對照組(n=23)。兩組在性別、年齡、致傷原因、Neer分型以及合并糖尿病、高血壓等基礎疾病方面，均無統計學差異(P>0.05)，有可比性(表1)。

表1 兩組一般資料比較Table 1 Comparison of general data between the two groups

1.3 手術方法

術前對患側肱骨近端行薄層CT平掃，在Mimics軟件中導入CT的Dicom格式圖像，重建三維模型，利用3D技術1∶1打印骨折模型，同時模擬手術過程，調試所需要的內固定物大小及數量，主要為螺釘的數量、長度以及鋼板大小、形狀和孔數，詳細記錄后指導觀察組實際手術。兩組患者的手術由同一組醫師完成。

術中，患者取沙灘位，全身或臂叢阻滯麻醉，采用肩關節前入路，切口長6～8 cm，切開關節囊，暴露骨折斷端，注意保護頭靜脈和腋神經。將骨折處的血凝塊清理干凈，將部分骨膜剝離，將患者肘關節屈曲、肩關節外旋進行復位，保持肱骨頭后傾30°～40°，尤其注意內側距骨塊的復位，透視下確認復位滿意；觀察組依據三維重建時內固定物的參數，術前將PHILOS鎖定鋼板預彎，插入后螺釘固定。C臂機透視確定內固定位置良好后，關閉切口并包扎。對照組患者術中觀察并分析骨折復位步驟及方法，選擇合適的鎖定鋼板進行預彎，測量螺釘長度，C型臂透視直至復位滿意為止，其余同觀察組。

術后兩組患者處置方法相同，予抗生素至術后24 h，術后第1天即在醫生的指導下進行鐘擺運動，逐漸向肩關節前屈、外展及內外旋等主動動作過渡。對于合并骨質疏松的患者常規行抗骨質疏松治療。

1.4 評價指標

兩組患者分別記錄術中出血量、C臂透視次數、手術時間以及解剖復位率。術后隨訪時記錄骨折愈合時間、術后12個月Neer評分(分疼痛、功能、活動度和解剖位置4個方面，分別占35，30，25，10分)及CMS評分(分疼痛、肌力、日常活動和關節活動范圍4個方面，分別占15，25，20，40分)。兩組量表除疼痛為負向評分外，其余項目均為正向評分[6]。術后3個月時，對患者進行影像學評估，分別記錄肱骨頸干角、肱骨頭內翻角和肱骨頭高度丟失情況。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 手術情況

46例患者均順利完成手術，均無嚴重并發癥發生。如表2所示，觀察組在手術時間、術中出血量、C臂機透視次數及解剖復位率等方面均優于對照組(P<0.05)。

2.2 隨訪結果

所有患者術后均隨訪13～27個月，平均(21.62±4.50)個月。表3顯示，觀察組在骨折愈合時間、術后12個月Neer評分以及CMS評分方面均優于對照組(P<0.05)。

表3 兩組隨訪結果比較Table 3 Comparison of follow-up results between the two groups

2.3 影像學評估

術后3個月時，兩組患者均復查肩關節正側位X線片，觀察組在肱骨頭高度丟失、肱骨頸干角和肱骨頭內翻角方面均優于對照組(P<0.05)，詳見表4。

表4 術后3個月兩組影像學參數比較Table 4 Comparison of imaging parameters between the two groups 3 months after operation

3 典型病例

患者，男性，56歲，車禍導致左側肱骨近端NeerⅢ型骨折，術前行3D模型制作，根據患者病情制定手術方案，并進行手術模擬，將PHILOS鎖定鋼板預彎，采取PHILOS鎖定鋼板內固定治療。術后患者恢復良好，療效滿意(圖1)。

A：3D打印實物正面觀；B：3D打印實物背面觀；C：術前X線正位片示左側肱骨近端Neer Ⅲ型骨折；D：術后3個月X線正位片示內固定良好，無移位、脫落等情況。A: The front view of 3D print object; B: The back view of 3D print object; C: Preoperative anteroposterior radiographs showed a type Neer III fracture of the proximal left humerus; D: 3 months after the operation, the anteroposterior X-ray showed good internal fixation without displacement or shedding.圖1 典型病例Fig. 1 Typical case

4 討論

肱骨近端是老年人常見的骨折部位之一，隨著人口老齡化的加劇及交通事故的增多，肱骨近端骨折發生率近年來呈上升趨勢[7]。肱骨近端骨折主要致病因素為間接暴力，臨床常見NeerⅡ、Ⅲ型骨折[8]。肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者存在明顯骨折移位，正確的解剖復位及有效的骨折內固定是治療的關鍵[9]。肱骨內側距在肱骨近端生物力學穩定方面具有重要作用，肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者通常伴有內側距的粉碎性骨折甚至骨缺損，支撐和重建內側距是獲得良好功能的重要方式之一，PHILOS鎖定鋼板是目前臨床上專門用于肱骨近端骨折的代表性鋼板，其優勢在于鎖定固定的應力遮擋少于加壓固定，適用于骨質疏松患者[10-12]。PHILOS肱骨頭鎖定螺釘孔提供交叉固定，能有效抵抗拔出力，接骨板近端第7-9個鎖定螺釘孔角度特別，便于固定內側肱骨距[13]。

3D打印技術在創傷性骨科的應用上具有廣闊的前景[14]。采用Mimics圖像處理軟件，導入肱骨近端骨折Dicom數據，將骨折三維模型進行重建，在軟件中進行虛擬骨折塊的復位，打印出1∶1的骨折和置釘導板模型。3D打印制作出來的模型較CT三維重建圖像更加直觀準確，在模型上標記好骨折斷端，進行骨折分析，術前模擬手術步驟，有利于制定個性化、精確化手術方案。3D打印技術尤其適用于存在內側距骨折的肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折及術前頸干角眼中丟失的肱骨近端骨折[15]。

3D打印模型能有效提供一個直觀的、立體的損傷輪廓，有助于臨床診斷。在3D打印模型上可進行術前模擬手術，包括復位和固定等步驟，預先推演可能出現的情況及處置方法，提前設計好術中所需要的鋼板及螺釘，簡化手術步驟，減少手術時間。術中，復位及固定后可與模型上的關鍵部位進行比對，有助于可快速精確地復位，減少C臂機透視次數。術后可采用3D打印技術打印出復位好的骨折塊，精確掌握骨折復位情況。通過在3D模型上的講解，便于患者及家屬了解病情及手術情況，有助于醫患溝通，增加患者及家屬的依從性。

本研究結果顯示，觀察組的手術時間及術中出血量明顯少于對照組，這與3D打印技術為患者術前制定手術計劃密不可分，同時減少了C臂機透視次數，提高了解剖復位率。觀察組在術前可制定有效的手術方案，進行手術模擬，預選的PHILOS鎖定鋼板以及設計好的肱骨近端放置位置，使得肱骨內側距固定得以更加精準。因此，觀察組術后在骨折愈合時間、肱骨頸干角、肱骨頭內翻角、肱骨頭高度丟失等指標上亦明顯優于對照組。術后12個月Neer評分及CMS評分提示，觀察組術后恢復及預后亦優于對照組。但是，3D打印模型的成本(設備成本和打印成本)仍較高，不利于基層醫院開展。

綜上所述，3D打印技術應用于PHILOS鎖定鋼板治療肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折，能有效減少手術時間及術中出血量，提高復位質量，促進術后恢復，值得臨床推廣應用。