3D打印在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折治療中的應(yīng)用價(jià)值

徐勃興

錦州市中心醫(yī)院醫(yī)務(wù)處，遼寧 錦州 121000

脛骨平臺(tái)骨折屬于臨床常見(jiàn)的骨折類型之一，近年來(lái)發(fā)病率呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，患者存在不同程度關(guān)節(jié)面移位和壓縮，對(duì)膝關(guān)節(jié)的對(duì)合與穩(wěn)定產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，目前臨床主要采取手術(shù)治療，但是在患者中存在個(gè)體化差異以及接骨板規(guī)格型號(hào)等影響容易造成鋼板同骨面不匹配，會(huì)導(dǎo)致手術(shù)后效果不一，部分患者可能出現(xiàn)并發(fā)癥，對(duì)患者生活質(zhì)量和身心健康產(chǎn)生影響［1］。傳統(tǒng)的手術(shù)過(guò)程中術(shù)前主要采取CT了解骨折程度，缺乏對(duì)骨折的整體認(rèn)識(shí)，對(duì)于醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)要求較高，近年來(lái)隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨折三維造圖獲取直觀模擬手術(shù)過(guò)程，能夠更精確的對(duì)骨折手術(shù)治療進(jìn)行指導(dǎo)，但是目前臨床對(duì)于3D打印技術(shù)應(yīng)用在脛骨平臺(tái)骨折中的報(bào)道相對(duì)少見(jiàn)［2］。本研究觀察了3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)治療效果，以期為臨床提供指導(dǎo)和依據(jù)，研究如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年1月—2018年1月錦州市中心醫(yī)院擬實(shí)施手術(shù)治療的復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者60例作為研究對(duì)象，采用隨機(jī)數(shù)字表分為3D組和常規(guī)組各30例。

3D組，年齡22～63歲，平均年齡（44.4±12.5）歲，男18例、女12例，依據(jù)Schazker分型標(biāo)準(zhǔn)：Ⅳ型13例、Ⅴ型10例、Ⅵ型7例；CT分型：雙柱18例、三柱12例。常規(guī)組，年齡19～58歲，平均年齡（42.0±13.8）歲，男20例、女10例，依據(jù)Schazker分型標(biāo)準(zhǔn)：Ⅳ型15例、Ⅴ型8例、Ⅵ型7例；CT分型：雙柱19例、三柱11例。3D組和常規(guī)組的年齡、性別、CT分型、Schazker分型資料比較，均衡可比（P＞0.05）。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

（1）患者具有明確的外傷病史，入院后經(jīng)查體、X線及CT檢查確診；（2）Schazker分型標(biāo)準(zhǔn)：Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型，CT分型：雙柱、三柱；（3）患者年齡19～65歲以內(nèi)；（4）手術(shù)前與患者簽署相關(guān)知情同意書(shū)；（5）研究方案經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后實(shí)施。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

（1）近3個(gè)月具有糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑使用史；（2）伴有嚴(yán)重的骨代謝、骨質(zhì)疏松性疾病；（3）伴有大片組織缺損、大血管損傷、神經(jīng)損傷的患者；（4）甲狀腺功能疾??；（5）伴有骨結(jié)核、骨腫瘤。

1.4 手術(shù)方法

常規(guī)組：采取常規(guī)手術(shù)方法，對(duì)患者進(jìn)行術(shù)前X線或者CT掃描檢查，制定手術(shù)方案開(kāi)展手術(shù)。

3D組：采取三維重建建立3D打印模型，對(duì)骨折部位進(jìn)行CT掃描，通過(guò)Minics開(kāi)展三維重建，利用3D打印機(jī)按照1:1對(duì)骨折模型進(jìn)行打印，確認(rèn)骨折分型后在模型上進(jìn)行模擬手術(shù)，選取最佳復(fù)位，對(duì)模擬過(guò)程中血管、神經(jīng)走行以及位置關(guān)系進(jìn)行記錄，同時(shí)對(duì)骨折固定需要的材料規(guī)格、位置、螺釘長(zhǎng)度以及方向確定治療方案。

兩組患者按照骨折類型開(kāi)展手術(shù)，全麻滿意后患者取平臥位，選取合適手術(shù)入路根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)完成復(fù)位，置入接骨板，使用螺釘進(jìn)行固定。術(shù)后給予常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練。

1.5 觀察指標(biāo)

記錄對(duì)比兩組的平均手術(shù)時(shí)間、手術(shù)過(guò)程中的X線透視時(shí)間、手術(shù)中平均出血量、手術(shù)的解剖復(fù)位率、患者平均住院時(shí)間、術(shù)后6個(gè)月膝關(guān)節(jié)功能、手術(shù)并發(fā)癥。

膝關(guān)節(jié)功能評(píng)估采用Rasmussen評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)法，該方法主要包括主觀評(píng)價(jià)及放射學(xué)評(píng)價(jià)部分：（1）主觀評(píng)價(jià)分：疼痛程度（6分）、患者的行走能力（6分），骨科醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行查體評(píng)價(jià)：膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、伸膝關(guān)節(jié)三個(gè)項(xiàng)目均為6分；評(píng)分越高患者的膝關(guān)節(jié)功能越好。（2）放射學(xué)評(píng)價(jià)評(píng)分：主要包括髁部變寬、成角畸形、關(guān)節(jié)面塌陷三個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目最高6分；最高18分，評(píng)分越高功能越好。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 3D組和常規(guī)組的手術(shù)指標(biāo)比較

3D組的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中透視時(shí)間、術(shù)中出血量、住院時(shí)間顯著低于常規(guī)組（P＜0.05），3D組的解剖復(fù)位率高于常規(guī)組（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 3D組和常規(guī)組的手術(shù)指標(biāo)比較

2.2 3D組和常規(guī)組的術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能對(duì)比

術(shù)后6個(gè)月，3D組的疼痛、行走能力、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、伸膝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、髁部變寬、關(guān)節(jié)面塌陷、成角畸形評(píng)分及主觀評(píng)分總分、放射學(xué)評(píng)分總分均高于常規(guī)組（P＜0.05），見(jiàn)表2、表3。

表2 3D組和常規(guī)組的術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能主觀評(píng)分對(duì)比（±s） 分

表2 3D組和常規(guī)組的術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能主觀評(píng)分對(duì)比（±s） 分

組別3D組（n=30）常規(guī)組（n=30）t P疼痛5.42±0.52 5.00±0.65 2.764 0.008行走能力5.27±0.71 4.84±0.66 2.430 0.018關(guān)節(jié)穩(wěn)定性5.31±0.53 4.80±0.60 3.489 0.001伸膝關(guān)節(jié)5.27±0.59 4.88±0.62 2.496 0.015膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度5.02±0.51 4.64±0.55 2.775 0.007總分26.29±3.15 19.16±2.94 9.063 0.000

表3 3D組和常規(guī)組的術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能放射學(xué)評(píng)分對(duì)比（±s） 分

表3 3D組和常規(guī)組的術(shù)后6個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能放射學(xué)評(píng)分對(duì)比（±s） 分

組別3D組（n=30）常規(guī)組（n=30）t P髁部變寬5.13±0.76 4.76±0.62 2.066 0.043關(guān)節(jié)面塌陷5.14±0.52 4.69±0.60 3.104 0.003成角畸形4.95±0.61 4.55±0.57 2.624 0.011總分15.22±1.64 14.00±1.80 2.744 0.008

2.3 3D組和常規(guī)組的手術(shù)并發(fā)癥率對(duì)比

3D組（6.67%）和常規(guī)組（13.33%）的手術(shù)并發(fā)癥率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.741，P＞0.05）。

3 討論

脛骨平臺(tái)骨折屬于臨床常見(jiàn)的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，在創(chuàng)傷骨科中的發(fā)病率較高，一般女性多于男性，本病一般是墜落傷、車禍傷、撞擊傷等直接或者間接暴力作用在脛骨平臺(tái)超出了骨質(zhì)承受能力引發(fā)的骨質(zhì)斷裂［3］。人體的脛骨近端骨質(zhì)與軟組織解剖關(guān)系極為復(fù)雜，這造成了脛骨平臺(tái)骨折類型不一，多數(shù)暴力外傷會(huì)導(dǎo)致骨折發(fā)生后移，同時(shí)軟組織損傷極為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)脫位，因此骨折極不穩(wěn)定，并發(fā)癥較多［4］。臨床將Schatzker V、VI型脛骨平臺(tái)骨折定義為復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折，由于脛骨平臺(tái)外側(cè)的骨質(zhì)密度較低，外力作用時(shí)外側(cè)平臺(tái)極可能出現(xiàn)劈裂或者塌陷，內(nèi)側(cè)平臺(tái)骨折發(fā)生后則由于具有內(nèi)側(cè)副韌帶容易導(dǎo)致韌帶挫裂傷甚至斷裂，均病情極為復(fù)雜，臨床處理較為困難［5］。目前臨床針對(duì)復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折主要采取手術(shù)治療，目的是恢復(fù)關(guān)節(jié)面平整，確保關(guān)節(jié)穩(wěn)定性以及正常活動(dòng)功能，手術(shù)入路和減少并發(fā)癥發(fā)生對(duì)于骨折手術(shù)至關(guān)重要［6］。近年來(lái)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)中由于切口選擇不合適以及手術(shù)過(guò)程中過(guò)多軟組織暴露等會(huì)造成皮膚缺血性壞死以及骨同內(nèi)固定物外露等情況，對(duì)患者術(shù)后恢復(fù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，尤其是后期出現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等后遺癥發(fā)生均會(huì)對(duì)患者膝關(guān)節(jié)功能造成障礙［7］。

目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和醫(yī)療器械的飛速發(fā)展人們認(rèn)識(shí)到人工假體一方面應(yīng)具備良好的生物相容性，彈性模量要接近人體手部皮質(zhì)骨與密度，目前使用的多為金屬材料，而且在制造過(guò)程中要根據(jù)材料的性能進(jìn)行假體部件的設(shè)計(jì)，提供更好的強(qiáng)度、耐磨損以及質(zhì)量輕的假體［8］。近年來(lái)隨著現(xiàn)代人對(duì)于治療期望的不斷提升，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛開(kāi)展應(yīng)用，通過(guò)3D技術(shù)制作模型可以快速將假體模型進(jìn)行制作，同時(shí)開(kāi)展術(shù)前模擬、術(shù)中指導(dǎo)，廣泛的在臨床開(kāi)展應(yīng)用［9］。3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折中應(yīng)用一方面可以利用骨折實(shí)體模型建立，直觀了解骨折內(nèi)部情況，提升了手術(shù)醫(yī)師對(duì)于骨折整體認(rèn)知，術(shù)前可以在模型進(jìn)行手術(shù)方案演練，對(duì)手術(shù)入路和暴露范圍進(jìn)行聯(lián)系，縮短了手術(shù)時(shí)間并減少由于手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)帶來(lái)的副損傷［10］；另一方面3D打印技術(shù)可以輔助醫(yī)師選取更為合適的鋼板，同時(shí)對(duì)固定位置進(jìn)行模擬，減少了由于鋼板置入引發(fā)患者不舒適感可以最大程度實(shí)現(xiàn)個(gè)體化、精準(zhǔn)化的治療，實(shí)現(xiàn)了手指關(guān)節(jié)置換的“私人定制”，拉近了和患者及家屬之間溝通的距離［11］。此外該方法能夠縮短臨床醫(yī)師學(xué)習(xí)曲線，傳統(tǒng)的練習(xí)過(guò)程主要依靠高年資醫(yī)師帶教，通過(guò)CT等了解骨折情況，術(shù)中協(xié)助上級(jí)醫(yī)師完成手術(shù)，但是學(xué)習(xí)過(guò)程十分漫長(zhǎng)，通過(guò)3D打印技術(shù)能夠利用模型演練加深醫(yī)師對(duì)骨折認(rèn)識(shí)程度，可以自己實(shí)際操作練習(xí)，有助于醫(yī)師提升自身能力［12］。

本研究顯示，采取3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)治療中可以縮短手術(shù)時(shí)間和住院時(shí)間，提升解剖復(fù)位效果。采取3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)治療中能夠提升患者膝關(guān)節(jié)功能。3D組和常規(guī)組的手術(shù)并發(fā)癥率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明兩種方案應(yīng)用在脛骨平臺(tái)骨折手術(shù)中安全可靠，3D打印技術(shù)不會(huì)增加手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生。本研究?jī)?yōu)勢(shì)在于證實(shí)了3D打印技術(shù)應(yīng)用在脛骨平臺(tái)骨折中的效果，為臨床尋求更為合理可靠的治療方案奠定了基礎(chǔ)，但是本研究納入患者數(shù)量有限，隨訪時(shí)間短，因此還需擴(kuò)充樣本量、長(zhǎng)期隨訪深入研究。

綜上所述，3D打印技術(shù)在復(fù)雜脛骨平臺(tái)骨折患者手術(shù)治療中的應(yīng)用對(duì)于縮短手術(shù)時(shí)間、減小手術(shù)創(chuàng)傷、提高復(fù)位效果及術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能具有重要價(jià)值。