3D打印技術輔助手術治療Pilon骨折

翁德雨，徐曉明，王梅生，程 暉

Pilon骨折又稱“天花板”骨折[1]，多伴有關節面塌陷、粉碎性骨折、嚴重軟組織損傷和骨折端嚴重移位等癥狀，具有致殘率高、并發癥多、治療難度大等特點[2]。臨床手術治療旨在使關節內骨折達到解剖復位，但脛骨下端解剖結構復雜，多次復位會加重軟組織損傷，若骨折復位欠佳，將引起骨折畸形愈合、踝關節僵硬和創傷性關節炎等嚴重并發癥，直接影響患者肢體功能恢復[3-4]。因此，術前進行合理的設計有助于術中復位解剖結構，以往針對Pilon骨折的常規手術設計多依賴于CT及X線檢查，然而作為復雜的關節內骨折，局部損傷嚴重，CT及X線檢查無法準確反映骨折實際情況。2017年1月～2019年2月，我科采用3D打印技術輔助切開復位內固定與常規切開復位內固定治療75例Pilon骨折患者，本研究比較兩種方法的療效,報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例選擇納入標準：① 經CT及MRI檢查確診為Pilon骨折；② 年齡18～65歲。排除標準：① 開放損傷，無法進行一期縫合；② 伴有嚴重心肺功能異常、精神障礙；③ 伴有惡性腫瘤或病理性損傷；④ 不宜行放射性檢查；⑤ Ruedi-Allgower分型Ⅰ型。

1.2 病例資料本組75例，男41例，女34例，年齡22～65歲。采用隨機數字表法將患者分為對照組(37例，采用常規切開復位內固定治療)和觀察組(38例，采用3D打印技術輔助常規切開復位內固定治療)。① 對照組：男21例，女16例，年齡23～65(43.7±5.8)歲；致傷原因：摔傷19例，車禍傷11例，高處墜落傷7例；Ruedi-Allgower骨折分型：Ⅱ型11例，Ⅲ型26例；受傷至手術時間4.0～18.5(6.4±0.7)d。② 觀察組：男20例，女18例，年齡22～65(43.5±6.3)歲；致傷原因：摔傷18例，車禍傷12例，高處墜落傷8例；Ruedi-Allgower骨折分型：Ⅱ型13例，Ⅲ型25例；受傷至手術時間3.5～19.0(6.6±0.4)d。兩組術前一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經醫院倫理委員會批準，患者及家屬均簽署知情同意書。

1.3 術前準備① 兩組患者入院后行踝關節X線、CT+三維重建檢查。給予跟骨牽引或外固定支架固定，早期冰袋冷敷24 h，并抬高患肢促進靜脈回流。對于骨折部位輕度腫脹的患者直接進行手術；患部出現張力性水皰的患者先予以β-七葉皂苷鈉或甘露醇脫水消腫，待皮膚起褶皺再進行手術。② 觀察組術前3D打印：采用1 mm層間距CT對患者踝部進行薄層掃描，利用Mimics軟件對獲得的影像數據進行數字化分析和測量，最后將掃描數據通過3D打印設備打印出1∶1的實物模型。利用骨折模型模擬術中骨折復位過程。以AO骨折復位固定原則選擇最佳手術入路，并根據骨折的具體形態確定內置鋼板的預彎程度以及所需的螺釘數量和長度。

1.4 手術方法

1.4.1觀察組 硬膜外麻醉。患者仰臥位，按照術前已確定好的手術入路，根據骨折類型選擇合適的切口位置，逐層切開皮膚和深筋膜，顯露骨折端。若存在缺損骨塊，采用髂骨塊修整后進行填補、夯實或者同種異體骨植骨。再進行復位骨折和鋼板臨時固定。C臂機透視確認鋼板位置和骨折復位情況滿意后，擰入螺釘進行徹底固定。固定完成后留置引流管，再行常規縫合操作。

1.4.2對照組 腰硬聯合麻醉。患者仰臥位。于內踝前做弧形切口直至骨膜，直視下行骨折復位，采用克氏針臨時固定。C臂機透視復位滿意后用解剖型鎖定鈦板進行內固定。留置引流管，縫合切口并加壓包扎。

1.5 術后處理兩組術后處理方法相同。術后予以改善血液循環、消腫止痛、預防感染治療。術后72 h內拔除引流管。術后2～3 d開始主動屈、伸踝關節鍛煉。2～3 個月后進行患肢部分負重訓練。3～6個月后根據骨折愈合情況患者進行完全負重訓練。術后定期隨訪。

1.6 觀察指標手術時間，術中出血量，術中透視次數，骨折復位情況，骨折愈合時間，完全負重時間，踝關節活動度，并發癥發生情況。

2 結果

患者均獲得隨訪，時間6～12個月。

2.1 兩組手術情況比較見表1。手術時間、術中出血量、術中透視次數觀察組明顯短(少)于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。

表1 兩組手術情況比較

2.2 兩組復位情況及骨折愈合情況比較骨折復位情況：觀察組33例解剖復位，4例功能復位，1例復位不良；對照組23例解剖復位，11例功能復位，3例復位不良。骨折愈合時間：觀察組11～18(13.8±3.2)周，對照組13～21(16.3±4.7)周。完全負重時間：觀察組14～24(16.1±3.7)周，對照組15～25(18.6±4.4)周。骨折愈合時間、完全負重時間觀察組均明顯早于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)。

2.3 兩組并發癥發生情況比較見表2。并發癥發生率觀察組明顯低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。

表2 兩組并發癥發生情況比較(例)

2.4 兩組踝關節活動度比較末次隨訪時，踝關節背伸、跖屈活動度：觀察組分別為3°～10°(5.6°±1.1°)、20°～45°(42.6°±2.7°)，明顯大于對照組的0°～10°(4.5°±0.6°)、10°～40°(34.7°±3.8°)，差異均有統計學意義(P<0.05)。

2.5 兩組典型病例見圖1～4。

圖1 患者，男，38歲，左側Pilon骨折,Ruedi-Allgower分型Ⅲ型, 采用3D打印技術輔助切開復位內固定治療 A.術前X線片，顯示Pilon骨折,骨折錯位明顯；B.術前CT+三維重建，顯示骨折錯位明顯；C.術前打印的3D實物模型；D.術后1周X線片，顯示骨折對位良好 圖2 患者，男，56歲，右側Pilon骨折, Ruedi-Allgower分型Ⅲ型, 采用3D打印技術輔助切開復位內固定治療 A.術前X線片，顯示Pilon骨折,骨折錯位明顯；B.術前CT三維重建，顯示骨折錯位明顯；C.術前打印的3D實物模型；D.術后1周X線片，顯示骨折對位良好 圖3 患者，男,48歲，右側Pilon骨折，Ruedi-Allgower分型Ⅲ型, 采用切開復位內固定治療 A.術前CT+三維重建，顯示Pilon骨折，骨折錯位明顯；B.術后1周X線片，顯示骨折對位良好 圖4 患者，男，56歲，左側Pilon骨折，Ruedi-Allgower分型Ⅲ型, 采用切開復位內固定治療 A.術前X線片，顯示骨折錯位明顯；B.術后1周X線片，顯示骨折對位良好

3 討論

3.1 Pilon骨折的治療方法Pilon骨折約占下肢骨折的1%，多由高能量損傷所致，是臨床常見的關節內骨折，表現為腓骨遠端、脛骨遠端聯合關節面損傷的復雜型骨折，患者多為粉碎性骨折且有移位明顯、關節面塌陷以及嚴重的軟組織損傷等臨床癥狀，直接影響患者的日常生活和運動功能[5-6]。Pilon骨折復位滿意的關鍵在于保證堅強內固定和骨折關節面的解剖復位。Pilon骨折解剖結構復雜，術中出血多、手術時間長、復位困難，術后易出現踝關節僵硬、骨折畸形愈合、軟組織感染壞死、創傷性關節炎等嚴重并發癥[7]。采用常規骨折復位內固定手術治療時，醫師根據術前CT、X線片等影像學資料來確定手術入路等具體方案，但影像學資料無法直觀展示Pilon骨折內部損傷情況、踝關節面的骨質缺失和塌陷情況，術者一般根據臨床經驗進行手術，當發生與預期不一致的情況時，需要更改手術方案，可能增加出血量并延長手術時間[8-9]。同時，常規手術使用的鈦鋼釘和鈦鋼板為固定規格，無法滿足患者的個體化差異需求，術者需憑借經驗選擇合適的置入物，或現場將置入物打磨成合適的尺寸，增加了切口感染的概率，而且術中連續反復擠壓和牽拉會損傷腓淺神經分支，引起足背麻木、骨折延遲愈合等并發癥[10-11]。因此術前規劃對手術的順利進行至關重要。

3.2 3D打印技術的應用優勢3D打印技術利用可黏合材料，通過創建三維數字模型，采用特定設備逐層堆積打印制造出實體產品[12-13]，其優點：① 3D打印出的骨折模型可以顯示骨塊的尺寸和位置，醫師可以在術前規劃最佳手術入路，有效縮短手術時間并減少術中出血量[14-15]；同時減少了術中C臂機的使用次數，提高手術效率，也避免術中多次反復牽拉對患者產生的應激反應，改善術后疼痛癥狀[16-17]。本研究結果顯示，手術時間、術中出血量、術中透視次數觀察組明顯短(少)于對照組(P<0.05)。② 根據術前獲得的骨折實物模型，使診斷分型的判斷更加精準，內固定物更能與個體相匹配，減少了術中不必要的操作，減少了并發癥的發生，手術效果更好[18]，而且縮短了骨折愈合時間，使患者能盡早進行負重訓練，促進踝關節功能的恢復[19-20]。本研究結果表明，骨折愈合時間、完全負重時間、并發癥發生率、踝關節活動度觀察組均明顯優于對照組(P<0.05)。

綜上所述，常規切開復位內固定手術結合3D打印技術可以有效減少Pilon骨折患者術中出血量、術中透視次數，縮短手術時間、完全負重時間、骨折愈合時間，改善踝關節功能，減少并發癥的發生。