3D打印技術輔助手術治療應用在復雜性踝關節骨折的效果

王 凱 賀林伸 龔遂良

嘉興邦爾骨科醫院骨科,浙江省嘉興市 314000

踝關節骨折(Ankle fracture,AF)是臨床上常見的外傷,通常行手術治療。傳統手術治療在術前通過X 片、CT、MRI 等影像學檢查確定骨折情況后,術中在C臂的輔助下進行骨折復位治療,能一定程度促進患者的踝關節功能恢復[1]。在長期的臨床實踐中發現,傳統手術方案存在一定不足,如影像學檢查精確性方面有一定缺陷,影響術中骨折解剖復位的準確性,造成遺留關節面復位不良、下肢力線不穩等情況,踝關節功能恢復欠佳[2]。目前3D打印技術輔助手術治療(簡稱3D打印治療)的效果已在膝關節置換、跟骨骨折等骨科疾病中得到證實[3]。3D打印治療模式應用在復雜性AF患者中,在術前利用3D 打印技術1∶1打印AF骨折實體模型,便于醫生制定手術方案,以期能加快患者康復出院、提高踝關節功能康復的效果。基于此,本文將展開如下討論。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年1月—2021年1月我院收治的50例復雜性踝關節骨折患者的臨床資料。納入標準：(1)復雜性AF;(2)新鮮閉合性骨折;(3)無踝關節受傷史或手術史;(4)臨床資料完整。排除標準：(1)伴有陳舊性骨折或骨質疏松導致的病理性骨折;(2)凝血功能異常者;(3)傷前踝部有嚴重的皮膚感染;(4)伴有重要血管或神經損害者。按治療方法不同分為兩組：C組25例,男14例,女11例,年齡24～86歲,平均年齡(51.24±14.82)歲;受傷原因：跌倒6例,重物砸傷2例,車禍12例,高處墜落3例,扭傷2例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直壓縮5例,旋后外旋6例,旋后內收7例,旋前外旋3例,旋前外展4例。O組25例,男16例,女9例,年齡28～74歲,平均年齡(52.84±11.13)歲;受傷原因：跌倒5例,重物砸傷2例,車禍14例,高處墜落3例,扭傷1例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直壓縮4例,旋后外旋4例,旋后內收8例,旋前外旋4例,旋前外展5例。兩組間一般資料比較無明顯差異(P>0.05)。

1.2 方法 C組行傳統手術治療。入院后完成影像學檢查、血常規檢查等。評估患者骨折部位的軟組織情況,避免皮膚受壓,同時給予消腫治療。待皮紋出現后行內固定治療,X線檢查前后位、側位、踝穴,CT觀察踝穴、正側位。行硬膜外麻醉,行標準內踝切口,若暴露后踝,內踝切口可適當向后延伸至骨折線,依次復位后踝、內踝、下脛腓韌帶,恢復下肢的力線、長度和暴力所致的旋轉畸形。待骨折復位完全后,用螺釘或張力帶鋼絲固定內踝,用螺釘或鋼板固定外踝。術后常規給予抗生素。

O組行3D打印治療。(1)術前：①患者入院第1天,完成常規檢查外,行手術和麻醉的健康宣教,給予脫水消腫藥物以加快患側踝部水腫消退;②入院第2天,給予抗凝藥物,手術開始前給予抗生素。開始手術操作前行CT薄層掃描,將掃描的圖像導入軟件進行三維重建,輸入3D打印機,打印出1∶1的踝關節骨折模型,根據模型設計手術方案;進行手術過程預演,需充分考慮患者的骨折對線、對位情況,確定鋼板與踝關節的貼合位置,并在模型上畫出最佳位置,做好記錄鋼板、螺釘、踝關節骨折部位之間的關系,同時模擬固定時與骨表面的角度和螺釘植入長度。(2)術中：①依據術前規劃的固定方式進行操作,同時術中優化麻醉方案,盡量減少手術切口。②患者行患側在上的側臥位,依外踝、后踝、內踝實施操作,先于跟腱外側與腓骨長短肌后內側緣做弧形切口,鈍性分離腓腸肌神經,保護小隱靜脈;分離腓骨長短肌充分暴露外踝,清理外踝的血腫組織,在直視下復位,根據術前預先模擬的安放位置安放鋼板或螺釘即可,再依次打孔、固定;然后在同一切口將腓骨長短肌牽向前側以暴露后踝部,清理血腫組織,再行骨折復位,根據術前模擬的位置安放鋼板或螺釘即可;外踝、后踝操作完成后調整體位為仰臥位,行踝關節內側切口,通過螺釘、張力帶實施內踝骨折復位。兩組在術后行多模式鎮痛;邀請康復科醫師指導患者術后早期進行股四頭肌等長收縮訓練、踝關節主被動屈伸訓練,需在患者可耐受的疼痛范圍內進行。隨訪至患者內固定取出。

1.3 觀察指標 (1)治療優良率：于治療后6個月評價。根據踝關節Kofoed評分評價[4],85～100分為優,75～84分為良,70～74分為及格,低于70分為差。優良率=優率+良率。(2)圍術指標：統計兩組的手術時間、術中出血量、住院時間、C臂次數。(3)恢復情況：統計兩組的骨折愈合時間、內固定取出時間。(4)踝關節功能：于隨訪6個月后采用美國足踝外科協會(AOFAS)評分[5]評價,包括疼痛、功能和力線3個方面,分別為40分、50分、10分,其中疼痛程度與得分呈負相關,功能、力線情況與得分呈正相關。

2 結果

2.1 兩組治療優良率對比 C組、O組的治療優良率分別為76.00%、92.00%,對比無顯著差異(χ2=2.381,P=0.123>0.05),見表1。

表1 兩組治療優良率對比[n(%)]

2.2 兩組圍術指標對比 O組的手術時間、住院時間短于C組,術中出血量少于對照組(P<0.05),兩組C臂次數對比無顯著差異(P>0.05),見表2。

表2 兩組圍術指標對比[M(Q1,Q3)]

2.3 兩組恢復情況對比 O組的骨折愈合和內固定取出時間均短于對照組(P<0.05),見表3。

表3 兩組恢復情況對比月)

2.4 兩組踝關節功能對比 隨訪6個月,O組AOFAS評分除功能維度外,其余維度及總分均高于C組(P<0.05),見表4。

表4 兩組踝關節功能對比分)

3 討論

內外旋轉暴力為復雜性AF最常見的致傷原因,根據暴力的作用和類型可引起不同嚴重程度的骨折,由于多涉及后踝骨折,導致脛距關節面完整性被破壞,需行手術復位治療。復雜性AF通常行手術治療,而后踝解剖結構較為復雜,傳統手術方案在促進踝關節恢復效果的價值有限,體現為現有的影像學手段難以進行多角度、多方向動態觀察踝部骨折的三維立體結構,難以預估手術當中存在的不確定情況;且后踝位置深,術中需反復利用C臂查看骨折復位情況,不僅延長手術時間,還可能增加患者的輻射損傷[6]。3D打印技術在外科中應用越來越多,利用數字化技術結合3D打印實體模型,便于制定手術方案和模擬手術過程,以期能提高復雜性AF手術安全性。

本文結果顯示,兩組的治療優良率對比無顯著差異,提示3D打印輔助手術治療與傳統手術治療復雜性AF的效果相當。經分析,3D打印治療在術前根據踝部的CT薄層掃描數據進行三維重建,并打印出與踝骨折比例相同的實體模型,可便于術前了解骨折的復雜情況,以此制定準確的方案,減少術中的肌肉組織牽拉與損傷;并模擬手術過程,通過計劃鋼板、螺釘與骨折部位的固定關系,以選擇最合適的復位固定路線和方案,有利于患者的骨折塊愈合、關節力線恢復,促進踝關節關節功能恢復。這一結果與陶奇昌等[7]學者的研究一致,其在48例復雜性AF病例中報道研究組的踝關節恢復優良率可達91.67%,高于C組的83.33%,但無統計學差異。理想的狀態是可能3D打印輔助治療復雜性AF的效果更好,而本文及既往研究均顯示兩種治療方案的效果無明顯差異,可能是由于樣本例數偏少造成的。

本文結果顯示,3D打印輔助手術治療復雜性AF的出血量和手術過程耗費更少,利于患者術后康復出院。是因為3D打印技術可在術前幫助醫生直觀、清晰地了解踝部骨折解剖情況,醫生根據實體模式觀察的骨折情況選擇合適的內固定材料,提升醫生對骨折部位手術結構的理解和熟悉,以此制定最佳手術方案,如最佳切口的選擇、復位的步驟、避開重要的血管和神經,為患者提供個體化、精細化的手術治療,可減少術中骨折周圍軟組織的剝離范圍,減少醫源性操作導致的組織血管損傷,繼而減少出血;并模擬手術復位過程,提前明確內固定需要的材料、長短和方式,減少手術耗費時間,也可從節約術中時間方面減少術中出血。另外,在術后早期進行股四頭肌收縮訓練、踝關節主被動屈伸訓練,加快患者康復進程。與李仁嵩等[8]報道結果相類似。

創傷性疼痛會降低患者行術后早期康復的意愿。既往報道顯示[9]：3D技術輔助手術治療患者的Kofoed評分和Olerud-Molander評分結果、骨折愈合情況優于傳統手術治療,本文結果顯示,3D打印輔助手術治療復雜性AF患者術后骨折恢復越快,且踝關節功能恢復效果更佳,進一步證實了3D打印技術應用在復雜性AF治療的有效性。筆者分析,依據3D打印模型真實反映骨折部位的解剖結構,規劃手術方案,再進行手術過程預演,并按照1∶1的比例在模型上做出標記,可提高醫生術中對手術過程的熟練度,減少手術所致的創傷[10]。3D打印治療具有定位精準、組織損傷小、解剖復位率高的優勢,配合術后早期進行踝關節康復訓練,能促進傷口的血液循環和下肢靜脈回流,從而加快骨折的愈合時間,縮短內固定時間,并促進踝關節功能的康復。

綜上所述,3D打印輔助手術治療與傳統手術治療復雜性AF的效果相當,而前者方案在改善患者的各圍術期指標的優勢更佳,更有利于術后患者骨折愈合和關節功能恢復。