數字化技術輔助和傳統切開復位內固定治療過伸型脛骨平臺骨折療效比較

李旱雨 留成勝 謝偉 鄭建平 汪桔仙 吳向科 黎高明 段媛

浙江省衢州市中醫醫院骨科，浙江衢州 324002

脛骨平臺骨折為臨床常見的關節內骨折，發病率逐年增加，過伸型脛骨平臺骨折是其中發病率相對低的一種特殊類型，盡管也屬于Schatzker VI 型，但它有獨特的損傷機制、骨折形態等。通常認為是當膝關節處于伸直位時遭受垂直暴力造成的，導致脛骨平臺后傾丟失、前方皮質壓縮為特征的一類特殊類型骨折，臨床報道并不多見。前方皮質塌陷嚴重合并內側皮質壓縮，失去解剖復位標志，治療難度大、圍術期并發癥多。通過數字化技術能快速準確構建骨折三維模型，術前在模型上進行復位固定，精準定位鋼板螺釘等操作，制訂相應的手術規劃，確保手術有序進行。本研究回顧分析數字化技術輔助和傳統手術治療過伸型脛骨平臺骨折的臨床資料，對比兩種方法的效果，評價數字化技術輔助治療的優勢，優化治療方案，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017 年1 月～2020 年12 月于浙江省衢州市中醫醫院治療的過伸型脛骨平臺骨折患者46 例作為研究對象，經我院醫學倫理委員會批準，且納入患者均簽署知情同意書。根據隨機數字表法分為數字化組24 例接受數字化技術治療和傳統組22 例行傳統切開復位內固定。納入標準：①新鮮、閉合骨折；②影像學確診為過伸型脛骨平臺骨折；③年齡18～70歲；④無血管、神經損傷；⑤隨訪資料完整，隨訪時間＞6 個月。排除標準：①病理性骨折；②開放性或陳舊性骨折；③合并同側股骨干骨折；④合并重要內臟損傷；⑤嚴重內科疾病無法耐受麻醉或手術者；⑥受傷前膝關節畸形或活動障礙者。兩組患者的一般資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組患者術前一般資料比較[n，（）]

1.2 方法

1.2.1 數字化技術 采集傷肢脛骨平臺薄層CT 掃描數據，把所獲數據以Dicom 格式導入Mimics17.0 軟件（materiaise's interactive medical image control system，交互式醫學影像控制系統，比利時），再用該軟件重建三維圖像，觀察骨折特征、移位特點，推導損傷機制。用軟件所帶的測量工具測量骨折塌陷程度、骨塊移位距離、植骨塊大小及脛骨平臺后傾角（圖2，7～8）。在模型上手術，觀察塌陷骨折需要復位的高度，確定骨折復位先后順序，達到解剖復位需調整的后傾角度，記錄復位后傾角和內翻角數據，觀察復位前后骨折塊位置變化，同時確定鋼板植入位置，觀察螺釘排列方式、方向及測量螺釘長度。見圖3～6，9～10。

圖2 三維重建模型圖 正位（a），側位（b）

圖3 模擬復位后正面觀三維圖

1.2.2 手術方法及術后處理 數字化技術輔助組患者采用氣管插管全麻或椎管內麻醉，仰臥位，屈膝約30°～45°。采用膝關節前外側和后內側聯合入路，同時確保皮瓣寬度大于8 cm，外側切口骨膜下剝離部分髂脛束和脛骨前肌，內側切口注意保護膝內側副韌帶與鵝足腱。按照術前設計，參考術前重建模型骨折移位、前方皮質及內側皮質塌陷測量數據及參照點，術中根據實體再次測量各數據，對比Mimics 軟件重建模型測量數據和實體測量數據，術中參照術前規劃進行骨折復位，首先復位內側平臺，克氏針臨時固定，其次復位前方塌陷骨折，恢復關節面平整，抬高前方平臺整體高度恢復后傾角，根據內外側骨折撐開高度不同恢復內翻角，骨盆復位鉗擠壓內外側平臺，恢復平臺寬度，對比各測量參數，謹防復位不足或過度復位。術中透視評估骨折復位情況，植入脛骨近端內、外側鎖定解剖鋼板和螺釘。傳統組患者采用相同的麻醉方式，仰臥位，屈膝30°～45°。采用膝關節前外側和后內側聯合切口，顯露骨折端，半月板下切開關節囊，直視下復位，連同松質骨抬升塌陷的關節面恢復脛骨后傾角，克氏針臨時固定，C 臂機透視脛骨平臺后傾角和內翻角恢復，放置脛骨近端內、外側解剖型鋼板和植入螺釘固定。術后預防深靜脈血栓、預防感染及抗炎鎮痛等對癥處理，患肢放置于略超心臟水平的下肢墊上，術后第1 周使用彈性繃帶加壓包扎患肢，麻醉蘇醒后行股四頭肌等長收縮，1～2 d 開始指導膝關節被動功能鍛煉，同時配合CPM 機鍛煉，并扶拐不負重起床活動，術后24～48 h 拔除引流管，3～4 d 開始膝關節主動屈伸功能鍛煉，6 周扶拐部分負重，2～4 個月根據骨折愈合情況逐步負重。術后前3 個月每個月門診復查，之后根據骨折愈合情況預約復查。

1.3 觀察指標及評價標準

記錄兩組患者的手術時長、術中出血量、術中透視次數、住院天數、骨折愈合時間、完全負重時間等。術后第2 天、術后前6 個月的每個月及之后3～6 個月門診復查X 線片。用美國特種外科醫院膝關節評分法（hospital for special surgery knee scores，HSS）評價膝關節功能，總分100 分，評分≥85 為優，70～84 分為良，60～69 分為可，＜59 分為差。優良率（%）=（優+良）例數/總例數×100%。采用膝關節Rasmussen 評分評價術后X 線片上骨折復位效果，總分18 分，評分18 分為優，12～17 分為良，6～11 分為可，＜6 分為差。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 兩組患者的各項指標比較

所有患者均獲得隨訪，隨訪時間6～24 個月。數字化組手術時間（92.38±19.69）min、術中出血量（86.67±25.86）ml、術中透視次數（3.54±0.93）次、住院時間（10.08±2.62）d、骨折愈合時間（14.00±1.38）周、完全負重時間（10.46±2.11）周，均低于傳統組，差異有統計學意義（均P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者的各項指標比較（）

2.2 兩組的臨床療效比較

傳統組末次隨訪的HSS 膝關節評分55～94 分，平均（80.14±10.66）分；末次隨訪的Rasmessen 脛骨平臺骨折復位放射學評分5～18 分，平均（13.68±3.77）分。數字化組末次隨訪的HSS 膝關節評分68～96 分，平均（88.71±5.44）分；末次隨訪的Rasmessen 膝關節放射學評分14～18 分，平均（16.56±1.11）分。數字化組的HSS 評分優良率（95.83%）和Rasmessen 評分優良率（100.00%）均高于傳統組，HSS 評分和Rasmessen評分兩者比較，差異有統計學意義（P=0.003，P=0.003）。見表3～4。

表3 兩組患者的臨床療效比較[n（%）]

表4 兩組患者的臨床療效比較[n（%）]

2.3 典型病例

患者，女，49 歲，因“摔傷致左膝腫痛畸形約1 h”入院。體格檢查：左膝關節腫脹瘀青，過伸內翻畸形，膝周廣泛壓痛，觸及骨擦感，左膝關節活動嚴重受限，左足血供、感覺肌及活動未見明顯異常。術前X 線片提示：左側脛骨近端粉碎性骨折。入院診斷：左側脛骨平臺骨折（Schatzker VI 型）。術前CT 掃描采集的數據導入Mimics 軟件進行三維重建，通過模型觀察分析、測量數據、模擬手術制訂相應手術方案后行手術治療。術后膝關節穩定，無過伸內翻畸形，膝關節活動度0°～140°。見圖1～11。

圖1 術前X 線片：正位（a），側位（b）

圖4 復位前、后圖像疊加三維圖

圖5 模擬復位前、后側面觀及角度高度測量數據圖

圖6 模擬手術復位及鋼板內固定側面圖

圖7 術前CT 復位高度二維圖

圖8 模擬復位高度及植骨塊大小圖

圖9 模擬手術復位及鋼板內固定正面圖

圖10 剖面圖觀察鋼板及螺釘方向和固定位置：俯視圖（a），仰視圖紅色植骨塊大小（c）

圖11 術后X 線片：正位（a），側位（b）

3 討論

3.1 過伸型脛骨平臺骨折特征和數字化技術優點

常用的Schatzker 分型、Moore 分型及OTA/AO 分型均未明確闡述過伸型脛骨平臺骨折損傷特點及機制。Firoozabadi等研究發現過伸型脛骨平臺骨折具有后傾角丟失、前方皮質壓縮合并內翻畸形、后方皮質張力性骨折等特點。Gonzalez等對過伸型脛骨平臺骨折進行回顧性隊列研究，發現膝關節活動范圍無差別，但15 例過伸型脛骨平臺骨折患者膝關節功能恢復差。骨折線緊鄰關節面，前方骨質壓縮明顯增大復位難度，復位后有效螺釘固定數量少，治療上較為棘手。傳統方法通過X 線和CT 檢查制定手術方案，醫師臨床經驗和技能差別造成完全不同的治療效果，由于骨折復雜性、多變性、技術水平差異、術前計劃不充分等因素導致治療效果往往不夠理想。如何做到精準復位、軟組織保護、堅強內固定及快速康復，是臨床醫師十分關注的問題。數字化技術對骨折進行三維重建、數據測量、模擬手術，通過模擬骨折復位、內固定物植入、觀察內固定與骨折毗鄰關系等操作，個性化設計手術，優化手術方案，實現精準治療，達到良好治療效果。數字化技術優點：①立體模型直觀觀察，三維、立體展現骨折間相互位置及毗鄰關系，利于患者理解手術方式方法，便于醫患溝通。②利于年輕醫師熟悉疾病診治；通過分析骨折類型，模擬骨折復位及固定，反復操作增加熟練度。③本研究圖9和10 中顯示采用數字化技術選擇合適鋼板和觀察螺釘植入位置、螺釘最大長度、方向，有效避免螺釘進入關節腔，實現手術個性化、精確化，提高手術效率，減少手術出血量。④能縮短手術學習曲線，減少醫患術中射線暴露時間，降低手術風險。

3.2 數字化技術輔助手術和傳統切開復位內固定優缺點

傳統手術術中顯露范圍大，軟組織剝離廣泛，手術時間長，出血量大，前方皮質存在壓縮情況下往往出現復位不良，后傾角糾正不足，術中透視次數增多，射線暴露增多。植骨塊大小需根據術中復位后情況確定，增加創口暴露時間，加大感染風險。鋼板植入位置、螺釘分布需根據對產品熟悉程度和臨床經驗，容易出現塌陷骨塊固定強度差、螺釘分布不合理等。從典型病例分析所得，數字化技術輔助手術，改變傳統手術方式“開放骨折部位→完成手術”到數字化手術方式“觀察分析→手術模擬→開放骨折部位→完成手術”。從本研究結果顯示，手術時間、透視次數、Rasmessen 脛骨平臺骨折復位放射學評分和傳統比較差異有統計學意義，數字化技術具有優化術前設計、提高復位精準度、縮短手術時間、減少射線暴露等優點。CT 三維重建結構存在遮擋、不能充分評估骨折特點；數字化技術實現多角度全方位觀察骨折形態，更全面掌握骨折細節。通過數字化技術對手術進行模擬操作及修復后結果預測，讓醫師在大腦里進行修復模擬，實現手術參與者模擬修復信息共享，同時制定個性化最佳治療方案。數字化技術實現私人定制手術，借助數字化技術，減少軟組織剝離，精準復位骨折，優化鋼板放置，不僅保證內固定力學強度，也保護組織血供，縮短手術時間，降低感染風險。

3.3 數字化技術輔助和傳統手術治療過伸型脛骨平臺骨折的效果比較

本研究結果顯示，數字化組的HSS 評分優良率（95.83%）和Rasmessen 評分優良率（100.00%）均高于傳統組（77.26%，68.18%），HSS 評分和Rasmessen 評分兩者比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；數字化組在手術時間、術中出血量、透視次數、住院天數間、骨折愈合時間、完全負重時間均較傳統組減少，且差異有統計學意義（均P＜0.05）。說明數字化技術在術前方案設計、手術實施和手術指導方面具有一定優勢。數字化技術通過術前反復模擬手術操作增加術者手術熟練度，確保內固定有效率和提高手術效率，滿足術后早期膝關節功能鍛煉，利于膝關節功能快速恢復。此外，本研究中數字化組骨折愈合快于傳統組，說明采用數字化技術治療對骨折端骨膜及活力組織保護，為骨痂生長創造良好條件，利于骨折愈合；術前骨折塌陷區域測算，預估植骨高度和植骨量，筆者經驗植骨高度大于1.5 cm、骨折位置貼近關節面或合并軟骨下骨損傷螺釘對關節面支撐差、骨質疏松患者建議自體髂骨結構性植骨，可減少術后骨折再塌陷風險，從而降低創傷性關節炎發生概率。

綜上所述，相比傳統切開復位內固定術，數字化技術輔助能實現個體化手術方案設計，指導手術操作，同時具有減少手術創傷和出血量、縮短手術時間、減少透視次數降低射線暴露風險、提高復位質量及術后恢復快等優點。