兒童陳舊性橈骨頭脫位3D打印模型形態(tài)比較研究

姜海，李曉博，趙國龍，同毓龍，苗武勝

(1.西北婦女兒童醫(yī)院骨科，陜西 西安 710061；2.西安醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院小兒骨科，陜西 西安 710068)

兒童橈骨頭脫位在小兒骨科臨床中并不少見，常由創(chuàng)傷導(dǎo)致，新鮮孟氏骨折兒童處理不及時，常導(dǎo)致陳舊橈骨頭脫位，給臨床治療帶來了很多的困難。先天性橈骨頭脫位[1-4]病史難確定，有典型的X線表現(xiàn)。發(fā)育性橈骨頭脫位[5-6]較為少見，通常為尺骨遠(yuǎn)端或近端有瘤體，隨著瘤體在發(fā)育過程中逐漸增大或?qū)趋康挠绊憣?dǎo)致尺骨短縮，引起橈骨頭逐漸脫位。特發(fā)性的橈骨頭脫位[7]是除了創(chuàng)傷性、先天性、發(fā)育性以外的其他因素或不明原因?qū)е碌拿撐弧?/p>

有文獻(xiàn)報道[8]陳舊性橈骨頭脫位兒童患側(cè)尺骨存在三維畸形，為了更直觀地觀察陳舊性橈骨頭脫位兒童雙側(cè)尺橈骨的形態(tài)，本文病例采用MIMICS10.01軟件進(jìn)行雙側(cè)尺橈骨的三維形態(tài)學(xué)觀察和數(shù)據(jù)測量，同時采用3D打印技術(shù)打印出雙側(cè)尺橈骨模型，直觀地觀察雙側(cè)尺橈骨的空間位置關(guān)系及形態(tài)對比，以便更好地進(jìn)行術(shù)前手術(shù)方案設(shè)計。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：有明確的外傷史，為創(chuàng)傷性橈骨頭脫位；傷后時間超過1個月；有尺橈骨全段三維CT數(shù)據(jù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：外傷史不明確，可能為先天性或特發(fā)性橈骨頭脫位；僅有尺橈骨近端三維CT數(shù)據(jù)。

1.2 一般資料 納入2016年1月至2017年12月7例兒童橈骨頭脫位資料，均為男性；年齡3～13歲，平均(9.0±0.4)歲；均為BadoⅠ型；左側(cè)3例，右側(cè)4例；受傷至手術(shù)時間2～60個月。

1.3 儀器與方法 所有患兒入院后拍攝雙側(cè)尺橈骨全長正側(cè)位X線片。采用美國Philips公司生產(chǎn)的Brilliance16排螺旋CT機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。通過雙側(cè)尺橈骨全段三維CT掃描，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入MIMICS 10.01軟件進(jìn)行三維重建，利用鏡像技術(shù)對比觀察雙側(cè)尺骨的形態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。然后行3D打印雙側(cè)尺橈骨模型，觀察雙側(cè)尺橈骨的空間位置關(guān)系，在冠狀位、矢狀位、軸位進(jìn)行尺骨形態(tài)的對比，對比測量雙側(cè)尺橈骨的長度。

2 結(jié) 果

本研究患兒患側(cè)尺橈骨全長正位X線片表現(xiàn)為尺骨前弓畸形，側(cè)位X線片表現(xiàn)為橈骨頭向前側(cè)脫位，其中2例橈骨近端超過尺骨冠狀突水平(見圖1)。

圖1 3歲患兒傷后2個月X線片示右橈骨頭向前脫位

軟件測量示患側(cè)尺骨存在三維畸形改變。冠狀位成角為2.56°～17.88°，平均9.76°。矢狀位成角為11.32°～20.83°，平均15.49°。軸位旋轉(zhuǎn)角度為4°～27°，平均13°(見表1)。三維畸形改變中以矢狀位前弓畸形最明顯，與臨床所見相符。測量雙側(cè)尺骨的長度，僅1例患側(cè)比健側(cè)短縮>5 mm，為6.86 mm。雙側(cè)尺骨長度差別0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。雙側(cè)橈骨長度的差別0.28～4.7 mm，平均1.95 mm(見表2)。

通過直觀地觀察3D打印的雙側(cè)尺橈骨模型發(fā)現(xiàn)患側(cè)尺骨形態(tài)明顯改變，表現(xiàn)在正位觀尺骨外翻，側(cè)位觀尺骨明顯的前弓，軸位觀尺骨旋后?；紓?cè)尺骨近端的外側(cè)橈切跡模糊，不清晰，凹陷不明顯。患側(cè)橈骨形態(tài)沒有明顯改變。橈骨近端向前或前外脫位，與尺骨的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)改變。觀察患側(cè)尺骨的長度，1例明顯短于健側(cè)。橈骨的長度與健側(cè)比較，沒有明顯差異。

表1 患兒患側(cè)尺骨三維測量數(shù)據(jù)

表2 患兒雙側(cè)尺橈骨長度對比(mm)

典型病例為一13歲男性患兒，以“左肘傷后5年，發(fā)現(xiàn)左肘包塊4個月”為主訴就診。查體：左肘外翻畸形，左肘外側(cè)可捫及脫位的橈骨頭，左肘伸屈功能正常，前臂旋前70°，旋后90°。術(shù)前行雙側(cè)尺骨三維數(shù)據(jù)測量，發(fā)現(xiàn)患側(cè)尺骨存在冠狀位10.36°的外翻畸形，矢狀位15.47°的前弓畸形，軸位7°的旋后畸形。測量雙側(cè)尺橈骨的長度，發(fā)現(xiàn)患側(cè)尺骨有短縮，橈骨長度無明顯差別(見圖2～3)。通過3D打印雙側(cè)尺橈骨模型，可更直觀地發(fā)現(xiàn)患側(cè)尺骨的三維畸形，同時還合并短縮畸形(見圖4～5)。雙側(cè)橈骨形態(tài)及長度對比沒有發(fā)現(xiàn)明顯差異(見圖6)。

圖2 雙側(cè)尺骨長度測量相差6.86 mm

圖3 雙側(cè)橈骨長度測量無明顯差別 圖4 左側(cè)尺骨有前弓畸形

圖5 左側(cè)尺骨較右側(cè)尺骨短縮，向外成角，軸位上有旋轉(zhuǎn)畸形

圖6 雙側(cè)橈骨形態(tài)及長度未見明顯不對稱

3 討 論

兒童孟氏骨折導(dǎo)致的橈骨頭脫位臨床上較為常見，新鮮的橈骨頭脫位比較容易處理。只要將尺骨骨折復(fù)位，橈骨頭脫位一般都能獲得糾正。但臨床上經(jīng)常出現(xiàn)漏診和誤診，導(dǎo)致陳舊性橈骨頭脫位的出現(xiàn)。陳舊性橈骨頭脫位是小兒骨科面臨的一個治療難題。雖然有很多的手術(shù)方式來治療，然而術(shù)后橈骨頭半脫位、再脫位仍時有發(fā)生[9]。為了更好地治療兒童陳舊性橈骨頭脫位，我們有必要對陳舊性橈骨頭脫位兒童的尺橈骨之間的相互空間位置關(guān)系及形態(tài)學(xué)改變進(jìn)行深入地研究。掌握了病理改變特點，才能更好地設(shè)計出個性化的手術(shù)方式，減少術(shù)后橈骨頭半脫位或再脫位的發(fā)生。

對于兒童陳舊孟氏骨折導(dǎo)致的橈骨頭脫位，雙側(cè)尺橈骨的全段正側(cè)位X線片是必要的一項輔助檢查。只拍攝患側(cè)肘關(guān)節(jié)的正側(cè)位X線片會遺漏一些重要的病理改變信息。通過觀察患側(cè)的尺橈骨全段正位X線片，我們可以發(fā)現(xiàn)尺骨近端有外翻畸形；側(cè)位X線片發(fā)現(xiàn)尺骨近端或中段有前弓畸形。對于尺骨是否有旋轉(zhuǎn)畸形，單純的拍片無法觀察。因此采用三維CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入MIMICS軟件，進(jìn)行患側(cè)尺骨的三維畸形測量就顯得很有必要。通過7例病例的測量我們發(fā)現(xiàn)橈骨頭脫位兒童患側(cè)尺骨與健側(cè)尺骨相比，存在三維畸形，即在冠狀位有外翻畸形，矢狀位有前弓畸形，軸位有旋后畸形。其中3例病例旋轉(zhuǎn)畸形更明顯(本組病例2、3、4)。提示不同的受傷機(jī)制可能會導(dǎo)致尺骨產(chǎn)生不同程度的畸形。Bado認(rèn)為Ⅰ型的受傷機(jī)制為過度旋前[10]。肘關(guān)節(jié)伸直位摔傷時，前臂旋前位著地，被動過度旋前力量導(dǎo)致尺骨近端骨折，橈骨頭向前脫位。過度旋前的力量也有可能導(dǎo)致尺骨產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)畸形。這也許能解釋所有橈骨頭前脫位患兒患側(cè)尺骨均存在不同程度旋轉(zhuǎn)畸形的測量結(jié)果。

有作者[11]認(rèn)為橈骨頭脫位后會出現(xiàn)橈骨的過度生長，我們不太贊成這樣的觀點。從雙側(cè)橈骨長度的比較發(fā)現(xiàn)，長度差為0.14～4.70 mm，平均為1.95 mm。考慮到測量的誤差，這樣的差別應(yīng)該是沒有意義的。尺骨的長度差為0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。尺骨畸形明顯，測量均是在矢狀位測量的，因此差別比橈骨要大一些，但平均值也很小。遠(yuǎn)端的骺板對尺橈骨的生長起主要作用，近端的骺板生長潛力非常有限。我們推測橈骨頭脫位后，橈骨近端雖然失去了尺骨近端和肱骨外髁的限制，但過度生長的可能性非常小。我們的測量結(jié)果也證實橈骨頭脫位后患側(cè)橈骨沒有出現(xiàn)過度生長。

3D打印技術(shù)在骨科運用越來越廣泛了。三維實體模型、手術(shù)中應(yīng)用的導(dǎo)板、個性化假體等在臨床均有運用[12-15]。在小兒骨科，3D打印技術(shù)較多地運用于肘內(nèi)翻的治療，發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位、先天性高肩胛癥的輔助治療，脊柱側(cè)彎的輔助手術(shù)，惡性腫瘤的個性化假體植入等[16-20]。對于在兒童橈骨頭脫位治療中的應(yīng)用，報道很少。我們?yōu)榱烁庇^地觀察雙側(cè)尺橈骨的形態(tài)，故采用3D打印技術(shù)打印出雙側(cè)的尺橈骨模型，來進(jìn)行測量和對比。

本組7例進(jìn)行了雙側(cè)尺橈骨的3D打印模型。其中4例尺橈骨立體打印，可以更直觀地觀察出橈骨頭與尺骨的空間位置關(guān)系。3例采用的尺橈骨分開打印。打印出的雙側(cè)尺橈骨模型更為直觀地發(fā)現(xiàn)患側(cè)尺骨存在空間的三維畸形。由于尺骨近端長期失去橈骨頭的刺激，尺骨的橈切跡變得模糊，失去正常的凹陷。尺骨的橈切跡是橈骨近端與尺骨近端相互匹配的一個重要解剖結(jié)構(gòu)。對于脫位時間長的病例，即使獲得復(fù)位，橈骨近端與尺骨近端的匹配性也會減弱，可能或?qū)е滦g(shù)后初期前臂旋轉(zhuǎn)功能的不足，也可能會導(dǎo)致部分病例出現(xiàn)半脫位。尺骨的短縮與脫位時間有關(guān)系，脫位時間越長，尺骨短縮程度越嚴(yán)重。分析原因可能有兩方面：(1)尺骨的前弓和外翻畸形可以導(dǎo)致冠狀位上的短縮。(2)有可能橈骨頭脫位后，橈骨遠(yuǎn)端與尺骨遠(yuǎn)端之間的生物力學(xué)作用減弱，尺骨遠(yuǎn)端骨骺的生長速度減緩，導(dǎo)致尺骨的短縮。第二種原因需要進(jìn)一步的動物實驗或其他方法來進(jìn)行驗證。尺骨短縮的幅度比較有限，該組病例中傷后5年的患兒尺骨短縮僅6.86 mm，提示在臨床治療中，尺骨近端截骨矯形，延長尺骨是否有必要需要更多的臨床病例來驗證。

本組病例僅從骨性結(jié)構(gòu)對雙側(cè)尺橈骨進(jìn)行了比較和測量，但在受傷機(jī)制中，軟組織的因素對于橈骨頭脫位起了很重要的作用。未來有必要對陳舊性橈骨頭脫位兒童患側(cè)的肘關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)囊、環(huán)狀韌帶、骨間膜等軟組織進(jìn)行深入地研究，和健側(cè)的進(jìn)行比較，從而全面了解陳舊性橈骨頭脫位兒童的病理機(jī)制，有助于更好的臨床治療。

綜上所述，陳舊性橈骨頭脫位兒童患側(cè)尺骨存在三維畸形，有不同程度的短縮?；紓?cè)橈骨形態(tài)及長度與健側(cè)比較，沒有明顯差異。3D打印尺橈骨模型可以直觀地顯示患側(cè)橈骨與尺骨的空間位置關(guān)系，以及患側(cè)尺骨的三維畸形改變，有助于術(shù)前手術(shù)設(shè)計。