3D打印技術在拇指再造手術中的應用

張德洪，史洪成，易 類，王 允，蘇國柱，李揚斯

拇指損傷的主要原因有機器絞傷、重物砸傷、銳器切割傷，其中很大一部分損傷十分嚴重，常常需要二期再造術進行修復。拇指的功能在手的整體功能中占到40%，其功能和外形的恢復對患者具有十分重要的意義。拇指再造手術的成功取決于較多的因素，其中精細化的術前設計非常重要。2018年6月～2019年5月，我們采用3D打印技術指導拇指再造手術修復11例拇指缺損患者，療效滿意，報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例資料本組11例，男8例，女3例，年齡 3～56歲。拇指Ⅱ度缺損2例，Ⅲ度缺損4例，Ⅴ度缺損2例，Ⅵ度缺損3例。切取拇甲瓣與第二趾組合移植拇指再造9例，離斷指足部異位寄養二期回植再造拇指2例。均采用3D打印技術設計指導拇指再造手術。

1.2 3D打印模型① 數據采集：術前常規采用CT對患者雙手進行薄層掃描，采集數據，以DICOM格式導出。② 軟件合成三維模型：將CT數據導入Mimics 20.0軟件，利用閾值分割和區域增長功能，分別三維重建出雙側掌骨和皮膚軟組織。③ 鏡像虛擬修復：通過鏡像功能將健側手以正中矢狀位為參考進行鏡像運算，建立與患側手一致的三維模型，運用融合配準功能對患側手和鏡像后的手部模型進行融合配準，虛擬修復缺損拇指，最后通過布爾運算切割出實際缺損部位的3D模型。④ 3D打印：采用普利生銳打400系列3D打印機進行立體光固化成型法打印拇指缺損模型。⑤ 術前對模型進行過氧化氫低溫等離子消毒滅菌。

1.3 手術方法

1.3.1拇甲瓣與第二趾組合移植再造拇指 全身麻醉。在患手鼻煙窩處設計S形切口，切開皮瓣及皮下組織，暴露橈動脈深支及伴行靜脈備用。根據3D模型在足部設計拇甲瓣與第二趾脛側側切口并細致分離解剖，在第一跖背動脈遠端分叉處保持與拇甲瓣及第二趾骨關節系統相連。參照3D模型切取第二趾骨關節長度，第二趾解剖至骨關節及肌腱與第一跖動脈相連，然后根據手部需要的血管長度切取足背動脈，放松止血帶，觀察拇甲瓣與第二趾骨關節血運正常，切斷足背動靜脈及淺靜脈后移植至患手，骨折處對合克氏針貫穿固定，吻合動靜脈及神經，血運正常后縫合皮膚。足部供區缺損創面先測量大小，設計布樣，在髂腹股溝區根據布樣設計皮瓣，再切取髂腹股溝皮瓣至蒂部與旋髂淺動靜脈相連。觀察皮瓣血運正常后按受區血管蒂要求切斷旋髂淺動靜脈，近斷端結扎，并根據第二趾骨缺損長度切取髂骨塊，髂腹股溝供區切口直接縫合，然后將髂骨塊修剪后置入第二趾缺損處，克氏針貫穿固定縫合切口，髂腹股溝皮瓣修復足部拇甲瓣供區。觀察皮瓣血運正常，縫合皮膚，術后再造手指及皮瓣血運均正常，創面碘伏油砂覆蓋，無菌輔料包扎。

1.3.2離斷指足部異位寄養二期回植再造拇指 全身麻醉。急診患手清創，遠節完好離斷拇指克氏針貫穿固定。在足背第一、二跖骨基底部做弧形切口，切開皮膚及皮下組織，切斷并標記兩條淺靜脈備用，解剖出第一跖背動脈及腓深神經備用，將離斷拇指順行放置在足背切口處用克氏針固定于第一跖骨。在顯微鏡下將拇指主要動脈與第一跖背動脈近斷端吻合，第一跖背動脈遠斷端結扎，拇指一側指神經與腓深神經近端吻合，吻合兩組背側淺靜脈，拇指血運恢復，無菌輔料包扎。一組人員將游離指骨去除軟組織，在同側小腿做小切口直接植入皮下寄養，縫合皮膚；另一組人員同步完成手部外傷修復手術。二期足部寄養指成活并右手創面穩定進行寄養指回植再造拇指手術。術前雙手及足部CT掃描后打印3D模型，結合3D模型，將寄養拇指與患手預拼接設計手術方案。在患手第一掌骨殘端處設計縱行切口，暴露骨殘端并解剖出拇長屈肌腱及拇長伸肌腱備用，在虎口區做弧形切口解剖出橈動脈深支及伴行靜脈，足部設計切口切取寄養拇指，寄養拇指遠近端設計攜帶部分皮瓣的切口，切取時注意避免損傷吻合的血管神經，足背動脈足底深支切口結扎，至寄養拇指與帶足背動脈及淺靜脈的血管蒂相連，觀察切取拇指血運正常。根據患手拇指回植血管蒂需要長度切斷足背動脈及淺靜脈，足背動脈及淺靜脈結扎止血，小腿寄養指骨做切口取出，然后將寄養拇指及小腿寄養指骨貫穿固定回植再造患手拇指。在虎口區將足背動脈與橈動脈深支吻合，足背淺靜脈與橈動脈伴形靜脈吻合，吻接拇指屈伸指肌腱，腕部寄養指神經與橈神經淺支吻合，觀察回植拇指血運正常。足部缺損創面用小腿全厚皮片移植修復，創面碘伏油砂覆蓋，無菌輔料適當加壓包扎。

1.4 術后處理絕對臥床1周。禁煙，再造拇指及足部皮瓣區烤燈照射保溫。術后1周密切觀察再造拇指血運，每小時1次，常規應用抗感染、抗凝及活血等藥物。術后2周拆線，定期門診隨訪。術后患手攝X線片復查，根據骨愈合情況拔出固定克氏針行功能鍛煉，并隨訪觀察再造拇指外觀、感覺及功能恢復情況。

2 結果

患者均獲得隨訪，時間6～12個月。再造拇指均成活。術后6個月再造指長度、周徑及甲廓形態基本與正常指體一致，指端感覺功能S3 9指，S3+2指；5例再造拇指近指間關節的關節活動度：屈曲0°～10°，伸直0°～5°；6例再造拇指遠指間關節的關節活動度：屈曲0°～25°，伸直0°。1例Ⅵ度缺損術后出現虎口攣縮，經再次Z字成形虎口開大手術修復。術后6個月復查按照中華醫學會手外科學會上肢部分功能評定試用標準[1]評定功能：優7例，良4例。

典型病例見圖1、2。

圖1 患者，男，46歲，右手拇指Ⅲ度缺損，取右足拇甲瓣與第二趾骨關節肌腱系統組合再造拇指、取左側髂腹股溝皮瓣并髂骨修復右足供區 A.術前照片，右手拇指Ⅲ度缺損；B.術前3D模型；C.術中設計右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；D.術中切取右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；E.游離右足拇甲瓣與第二趾組織移植瓣；F.游離右足拇甲瓣與第二趾組織移植組合移位于右手；G.術中右足拇甲瓣與第二趾組織移植組合再造右手拇指；H.切取髂腹股溝皮瓣及髂骨；I.右足供區髂骨及髂腹股溝皮瓣修復；J.術后1個月右手拇指再植外觀良好;K.術后6個月右手拇指再造外觀良好；L.術后6個月右手拇指對捏功能良好 圖2 患兒，女，3歲，右手多手指離斷，行離斷拇指右足背寄養、部分指骨右小腿皮下寄養、中環指再植小指掌指關節脫位復位固定術 A.術前照片，右手拇、示、中、環指完全離斷傷；B.急診中、環指再植；C.離斷拇指右足背寄養；D.右足背寄養拇指成活；E.再植中、環指壞死；F.壞死中、環指去除；G.3D打印設計再造拇指；H.右手設計切口；I.設計寄養拇指足背切口；J.切取小腿寄養骨；K.切取寄養拇指；L.寄養拇指再造右手拇指;M.術后8個月右手寄養回植再造拇指外觀良好，對捏功能良好

3 討論

3.1 3D打印技術在手指再造手術中的應用背景1966年楊東岳 等在我國開展第1例第二趾移植拇指再造術，為足趾移植手指再造開創了先例。數十年來，足趾移植手指再造方法始終是顯微外科技術在手外科領域中應用的重要典范，然而在拇指再造的手術中可能出現手術設計及技術操作欠縝密、對再造手指外形重視不夠、缺乏全程康復理念等情況，導致部分患者術后指外形及功能較差[2]。獲得更好的再造手指外形及功能是我們努力的方向。羅翔 等[3]在國內率先將數字醫學技術應用于手指再造，通過術前CT對患者供足及雙手進行掃描，將數據輸入Mimics 10.01重建軟件，從而設計手術方案，進行游離足趾組織再造手指部分缺損。黃威 等[4]將3D打印技術應用在手指全型再造中，借助3D打印皮膚模型，切取皮瓣面積和外觀更加精準;借助3D打印的骨關節模型，切取第二趾骨關節的長度也更加準確。

3.2 3D打印技術在拇指再造手術中的應用臨床上對于拇指缺損有拇指殘端延長術、游離第二趾移植再造拇指術、拇甲瓣游離移植再造拇指術等再造方法[5-6]，20世紀90年代王增濤提出全型再造理念后，手術方式不斷改進。許靖 等[7]將數字化技術結合3D打印技術應用于拇指再造，再造拇指外觀接近傷前，效果好，因此認為3D打印技術為拇指再造手術提供了數字化、精準化方案，提高了再造拇指的功能和外觀效果。本組拇指缺損為Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ度，通過拇甲瓣與第二趾骨關節肌腱系統組合再造的方式進行拇指再造，由于術前3D打印可明確再造手指的長度、周徑及第二趾骨關節切取長度等，術中精準操作，術后可獲得良好外形和功能；而Ⅰ度缺損因缺損組織少，無需進行3D打印手指再造。有研究[8]報道離斷手指異位寄養二期回植再造拇指，但結合3D打印技術未見報道。本組2例患者因手外傷嚴重，急診采用了離斷手指足部寄養方案，術后寄養手指成活，二期回植再造拇指術前應用3D打印技術設計，依照足部寄養手指與小腿寄養骨預拼接，明確寄養指切取時足部遠近端需要切取的包裹寄養骨的皮瓣面積，做到精準切取攜帶皮瓣，取得了良好效果。

3.3 3D打印技術在拇指再造手術中的優勢① 拇指再造手術復雜、精確度要求高，結合術前3D打印，有助于三維可視化及術前制定手術方案，可模擬手術操作，術前可與患者更好的溝通交流。② 有利于制定拇指缺損的個性化、精準化再造，借助3D打印技術的皮膚模型和骨關節模型，切取皮瓣及骨關節系統更加精準、組合更加匹配，有利于手術更好實施。③ 有利于教學，足趾移植拇指再造不僅需要術者有熟練的顯微外科技術，也要具備嫻熟的解剖知識和精準的設計，因提前有3D模型，學生學習直觀、講解易懂；通過術前模擬與術中解剖相結合，有利于快速提高年輕醫生臨床技能。

3.4注意事項① 主刀醫師應具有良好的顯微外科技術，精準設計，術中能應變足部血管變異，特別是對于拇甲瓣與第二趾骨肌腱系統的組合移植要有豐富的經驗，考慮到術后腫脹及防止再造拇指萎縮，在切取拇甲瓣時周長要略長1 cm左右。② 因第二跖趾關節背伸活動范圍大于跖屈活動范圍，在切取帶第二跖趾關節的拇指再造時，關節可適當修整。③ 再造術后需要良好的護理，預防血管危象發生。