3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療腕舟骨骨折

張丹龍，梁少博，魏巍，莊巖，張堃，王虎

腕舟骨骨折約占腕骨骨折的80%，因該部位解剖結構及血供較為特殊，早期未得到有效治療，會增加創傷性關節炎、無菌性缺血壞死等的發生風險，嚴重影響患者生活質量[1]。掌側入路微創加壓螺釘內固定術是治療腕舟骨骨折的重要手段，可減輕橈動脈分支損傷，促進患者術后恢復，但該術式存在遠端進針困難、固定效果差等問題，嚴重影響治療效果[2-3]。近年來，3D 打印技術及機器人技術逐漸應用于各類骨折的臨床治療。有研究表明，個性化設計結合經皮空心螺釘內固定術治療腕舟骨骨折的腕關節恢復優良率高達97%[4-5]。本研究通過分析3D 打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療腕舟骨骨折的臨床療效，為提高手術治療準確性、降低手術難度提供指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①年齡14～60歲，精神正常、認知功能正常；②經X 線、CT 檢查等證實為腕舟骨骨折，單側患病，且就診時間＜72 h；③患者知情同意。排除標準：①存在嚴重內科疾病（如心腦血管病，肝、腎功能不全等）的患者；②合并惡性腫瘤的患者；③合并傳染性或感染性疾病患者；④開放性骨折、陳舊性骨折、病理性骨折患者；⑤合并其他部位嚴重外傷者。

依據上述標準納入2020 年4 月至2022 年12 月西安交通大學附屬紅會醫院收治的90例腕舟骨骨折患者，采用隨機數字表法分為常規手術組和機器人導航組各45例。常規手術組實施掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療，機器人導航組實施3D 打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療。機器人導航組：男35例，女10例；年齡20～60歲，平均（40.1±5.3）歲；體重指數（body mass index, BMI）為18～30 kg/m2，平均（24.04±2.18）kg/m2；左側20 例，右側25 例；交通事故7 例，運動傷11 例，墜落傷12例，摔傷15 例。常規手術組：男33 例，女12 例；年齡18～60 歲，平均（39.8±5.2）歲；BMI 為 18～28 kg/m2，平均（23.41±2.11）kg/m2；左側18例，右側27例；交通事故5例，運動傷11例，墜落傷13例，摔傷16例。兩組患者一般資料比較差異無統計學意義，具有可比性（P＞0.05）。

本研究經西安交通大學附屬紅會醫院醫學生物科研倫理委員會審批通過（202003024），患者均簽署知情同意。

1.2 手術方法

常規手術組實施掌側入路微創加壓螺釘切開復位內固定術治療，沿橈側腕屈肌腱經腕橫紋切口，切口始于舟骨遠極遠端，長約3 cm，打開橈側腕屈肌腱腱鞘并將肌腱向尺側牽拉，橈動脈淺支遠端牽拉或結扎。充分暴露腕關節囊及舟骨后，顯露骨折端（在此過程中需盡可能保留韌帶），將手在旋后、腕過伸位，輕度尺偏，以暴露舟狀骨腰部，經患側墊塊紗布，在橈骨莖突和尺側橈腕關節插入一個小骨撬，在直視下用骨撬撬撥復位，復位滿意后在舟狀骨軸線上插入導針，用微型鉆頭沿導針方式置入空心無頭加壓螺釘加壓固定，當螺釘尾部全部置入骨內后包扎止血。

機器人導航組術前采用西門子SOMATOM Definition AS 128層螺旋CT掃描腕關節取旋后位，掃描范圍為近指間關節至前臂中段，掃描厚度0.625 mm。將患肢CT 掃描數據進行數據分析，在舟骨中心區的矢狀面、冠狀面、軸面獲取最佳位置并生成1.1 mm 鉆孔，測定最佳螺釘長度，之后重建皮膚界面及骨骼模型，并以皮膚為界面重建5 mm 左右的導板（分為背側、掌側兩面），導孔延續至導板外約5 cm，導板之間設定卡扣。將重建的導板文件生成3D打印模型。術中于橈骨莖突安裝天璣機器人示蹤器，連接天璣機器人導航系統，采集正位、側位、舟骨位、旋前45°、旋后45°圖像并上傳系統，在系統中規劃導針的進針點及進針深度，確認導針在舟骨中央區，利用3D打印模型，在模型上規劃進針點及進針方向，在模型腕關節掌、背側面安裝相互平行的兩個板卡緊，兩板之間用齒狀卡扣固定，進針、出針在導板上留下孔、做標記，然后將導板從模型上取下，固定于患者腕關節，利用導板上的孔確定進針點及進針方向，打入導針后透視下測量進針深度以確定螺釘長度，擰入長度合適的螺釘并進行固定。需要注意的是，在螺釘置入后需再次透視確認螺釘位置完全在舟骨內。

兩組患者均采用臂叢神經阻滯麻醉，術后均進行抗感染治療，術后24 h 指導患者進行腕關節功能訓練。

1.3 隨訪計劃及評價指標

術后1、3、6、12 個月進行隨訪，復查X 線片、CT檢查等，觀察患者骨折愈合情況。

評價指標包括：①手術時間、骨折愈合時間；②腕關節活動度：術前、術后12個月時，采用量角器測量腕關節掌屈、背伸、橈偏及尺偏活動度；③腕關節功能：術前、術后12個月時采用腕關節Mayo功能評分進行評估，包括疼痛、功能狀態、活動范圍、握力4項內容，每項25 分，總分100 分，90 分以上為優，80～90 分為良，60～79 分為可，低于60 分為差；④并發癥發生情況。

1.4 統計學方法

采用SPSS 25.0 軟件進行統計學分析，計量資料以均數±標準差表示，組間及組內比較行獨立/配對樣本t檢驗；計數資料以例數（率）表示，行χ2檢驗，若存在2 個期望計數≥1 且＜5，則采用Fisher 精確檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術時間、骨折愈合時間比較

機器人導航組患者的手術時間、骨折愈合時間均優于常規手術組（P均＜0.05，表1）。

表1 兩組患者手術時間、骨折愈合時間比較（±s）

表1 兩組患者手術時間、骨折愈合時間比較（±s）

組別機器人導航組常規手術組t值P值例數45 45手術時間（min）20.4±2.9 28.8±3.3 12.654＜0.001骨折愈合時間（周）10.8±1.6 15.2±2.6 9.546＜0.001

2.2 腕關節活動度比較

兩組患者術后12 個月時腕關節各部位活動度均較術前有所改善，且機器人導航組改善效果優于常規手術組（P均＜0.05，表2）。

表2 兩組患者手術前后腕關節活動度比較（±s，°）

表2 兩組患者手術前后腕關節活動度比較（±s，°）

注：①與同組術前比較，P＜0.05。

組別例數術后12個月34.09±1.45①32.51±1.37①5.332＜0.001背伸術前9.41±0.85 9.39±0.88 0.073 0.942術后12個月12.43±1.16①11.08±1.05①5.780＜0.001橈偏術前9.41±0.85 9.39±0.88 0.073 0.942掌屈術前29.23±1.07 29.28±1.15 0.247 0.806尺偏術前17.32±0.63 17.29±0.61 0.238 0.813術后12個月20.17±0.78①18.96±0.57①8.366＜0.001機器人導航組常規手術組t值P值45 45術后12個月12.43±1.16①11.08±1.05①5.780＜0.001

2.3 腕關節功能比較

兩組術后12個月時腕關節功能維度及總分均較術前有所提高，且機器人導航組提高效果優于常規手術組（P＜0.05，表3）。

表3 兩組患者手術前后腕關節功能比較（±s，分）

表3 兩組患者手術前后腕關節功能比較（±s，分）

注：①與同組術前比較，P＜0.05。

組別例數術后12個月20.62±2.18①18.09±2.19①5.499＜0.001功能狀態術前13.58±1.86 13.53±1.83 0.114 0.909活動范圍術前15.07±1.74 15.11±1.71 0.122 0.903握力術前13.16±1.51 13.18±1.53 0.069 0.945術后12個月21.96±2.34①19.58±2.37①4.795＜0.001總分術前56.53±4.77 56.56±4.78 0.022 0.982術后12個月21.04±2.16①19.44±2.03①3.619＜0.001術后12個月84.47±6.71①75.84±6.58①6.155＜0.001機器人導航組常規手術組t值P值45 45疼痛術前14.71±1.42 14.73±1.47 0.073 0.942術后12個月20.78±2.38①18.73±2.40①4.058＜0.001

2.4 并發癥

常規手術組術后隨訪期間出現1 例骨不愈，1 例創傷性關節炎、2 例切口感染，1 例血管神經損傷，并發癥發生率為11.11%；機器人導航組僅1例出現切口感染情況，并發癥發生率為2.22%。兩組患者的癥狀均輕微，經輔助治療后癥狀緩解或消失。兩組并發癥發生率采用Fisher 精確檢驗，差異無統計學意義（P=0.203）。典型病例見圖1、2。

圖1 患者，男，38歲，摔傷后右手腕疼痛8 h入院，診斷為右腕舟骨骨折，行3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療

圖2 患者，男，36歲，右手腕摔傷后疼痛8 h入院，診斷為右腕舟骨骨折，行掌側入路微創加壓螺釘內固定術治療

3 討論

腕舟骨骨折具有發病率高、遷延難愈等特點，其治療關鍵在于促進腕舟骨解剖愈合，盡早恢復腕關節功能，降低并發癥發生風險[6-7]。掌側入路微創加壓螺釘內固定術可通過螺釘固定骨折部位并對骨折端進行有效修復，療效確切[8-9]。研究表明，掌側入路微創加壓螺釘內固定術在遠極進針時導針只能與舟狀骨的縱軸向背側成角到達舟狀骨的近極，這容易導致螺釘遠端偏向舟狀骨近極背側，影響固定的穩定性，操作難度較大[10]。而且空心螺釘置入的位置、長度等也會影響固定效果[11]。如何提高手術精準性，準確、安全地確定空心螺釘位置是保障手術效果的關鍵。

3D 打印技術的發展及進步，為臨床治療腕舟骨骨折提供新的手段及思路。Schmidt 等[12]研究指出3D 打印技術可強化股骨髁內側皮瓣舟狀骨重建效果，促進術后恢復。本研究觀察腕舟骨骨折患者手術相關指標發現，3D 打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術可有效縮短手術時間，控制術中出血量，促進骨折愈合時間。3D 打印技術是依據患者的骨折情況經計算機處理后得到3D 模型，再結合天璣機器人導航，利于操作醫師判斷術中進針角度、固定方式、螺釘長度等重要手術參量，且在進行3D打印導板制作時，手腕部盡量背伸尺偏，這與術中經舟骨結節導針、螺釘置入方向一致，將3D模型中內固定物的置入方式與患者體位、骨折部位等結合進行相關手術操作，提高了手術的精確性及成功率[13-14]。3D 打印技術聯合機器人導航使操作醫師可以清晰完整地了解骨折端細節，利于醫師術前進行全面、逼真的模擬操作，進而完善手術設計，提高手術安全性及精確性，保證手術效果，更好地促進骨折愈合[15-16]。此外，3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術，在術前建立3D模型，以確定最佳置釘軌跡，并指導術中骨折復位及固定操作，在減小誤差的同時，可縮短術中穿刺、透視、擺體位時間及選取螺釘時間，進而縮短手術時間[17-18]；加之掌側入路微創加壓螺釘內固定術是從遠端進針，避免橈動脈分支損傷，維持骨折處血供，控制術中出血量[19]；而3D 打印技術聯合機器人導航可提高手術的精確性及安全性，并降低手術操作的技術性難度[20]。

腕舟骨靠近排橈側，其與橈骨形成關節，可有效維持腕關節穩定[21]。當患者發生腕舟骨骨折后，腕關節功能及活動范圍受限，影響患者日常工作及生活。本研究觀察腕舟骨骨折患者腕關節活動度及功能發現，3D 打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術可促進腕舟骨骨折患者腕關節活動度及功能改善。3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術在術前建立3D 模型，術中依據模型調整導針進針方向時可獲取同一體位的不同影像學資料，利于術中精準穿刺及骨折端愈合，進而促進腕關節活動度及功能改善[22]。何雨生等[23]研究指出，3D 打印技術聯合機器人導航在腕舟骨骨折內固定術中應用，可有效降低術后并發癥發生率。本研究中機器人導航組的并發癥發生率為2.22%，低于常規手術組的11.11%，但兩組比較差異無統計學意義，分析原因可能與樣本量有關，但仍可提示3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術的安全性較好，與術前通過建立3D 模型提高手術治療的精確性、減少術中損傷等有關。

4 結論

3D打印技術聯合機器人導航掌側入路微創加壓螺釘內固定術可縮短腕舟骨骨折的手術時間、降低術中出血量、促進骨折愈合、可更好地促進腕關節活動度及功能恢復，且安全性較好。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突