3D打印技術輔助下切開復位內固定術對肋骨骨折患者機體應激、術后恢復的影響

鄭天

3D打印技術輔助下切開復位內固定術對肋骨骨折患者機體應激、術后恢復的影響

鄭天

寧波市第六醫(yī)院胸外科，浙江寧波 315040

探討肋骨骨折患者于3D打印技術輔助下采用切開復位內固定術治療的效果，并分析該術式對肋骨骨折患者機體應激、術后恢復的影響。選取2020年6月至2022年6月寧波市第六醫(yī)院收治的106例肋骨骨折患者，根據(jù)治療方法將其分為對照組和研究組，每組各53例。對照組患者行常規(guī)檢查輔助下切開復位內固定術，研究組患者行3D打印技術輔助下切開復位內固定術。觀察兩組患者的手術指標、術后并發(fā)癥及術后6個月的恢復情況，比較兩組患者術前、術后7d的機體應激反應[神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、P物質（substance P，SP）]、炎癥因子[C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-8]。研究組患者的手術時間、手術切口長度均顯著短于對照組，術中出血量顯著少于對照組（<0.05）；兩組患者的術后并發(fā)癥比較，差異無統(tǒng)計學意義（2=0.177，=0.674）；研究組患者的術后恢復情況顯著優(yōu)于對照組（=2.188，=0.029）；術后7d，兩組患者的血清NPY、PGE2、SP、CRP、TNF-α、IL-1β、IL-8水平均顯著高于本組術前（<0.05），研究組患者的血清NPY、PGE2、SP、CRP、TNF-α、IL-1β、IL-8水平均顯著低于對照組（<0.05）。3D打印技術輔助下切開復位內固定術治療肋骨骨折患者的手術時間、手術切口長度更短，術中出血量更少，且機體應激反應與炎癥反應水平更低，有利于患者術后恢復。

肋骨骨折；3D打印技術；切開復位內固定術；應激反應

肋骨骨折是一種臨床常見的胸部損傷，患者常伴有病理性反常呼吸，具有較高的病死率[1]。一般情況下，對骨折移位不明顯、不影響胸廓穩(wěn)定性的肋骨骨折多采用胸廓外固定、鎮(zhèn)痛、呼吸機支持等保守治療方案[2]。但由于保守治療方案治療周期較長，患者需長時間忍受骨折疼痛，且日?；顒邮艿捷^大限制，易產(chǎn)生多種并發(fā)癥，不利于患者生理及心理健康。近年來，可吸收多聚左旋乳酸、記憶合金等新型內固定材料不斷出現(xiàn)，促使臨床廣泛開展切開復位內固定術治療肋骨骨折。對部分復雜肋骨骨折患者而言，常規(guī)切開復位內固定術需擴大切口、離斷多個深部組織充分暴露骨折端，對患者損傷較大，術中內固定材料塑形步驟還可能延長手術時間，且內固定材料塑形完全貼合肋骨形態(tài)難度大[3]。為此，依據(jù)多層螺旋CT重建影像，采用3D打印技術按照1∶1大小打印、制備3D肋骨模型，根據(jù)模型對鈦合金肋骨鎖定板進行預塑形，有助于增加其與肋骨的貼合度，減少術中相關操作步驟，簡化手術[4-5]。為進一步觀察3D打印技術在肋骨骨折患者中的應用價值，本研究選取肋骨骨折患者為研究對象，探討3D打印技術輔助下切開復位內固定術對患者機體應激、術后恢復的影響，現(xiàn)將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年6月至2022年6月寧波市第六醫(yī)院收治的106例肋骨骨折患者，根據(jù)治療方法將其分為對照組和研究組，每組各53例。對照組患者男28例，女25例；體質量指數(shù)19～29kg/m2，平均（25.9±2.2）kg/m2；年齡42～66歲，平均（56.2±5.2）歲；受傷至手術時間59～86h，平均（73.4±6.3）h；血小板計數(shù)（109～296）×109/L，平均（216.4±56.8）×109/L；白細胞計數(shù)（3.6～16.8）×109/L，平均（10.8±3.9）×109/L；舒張壓63～89mmHg（1mmHg=0.133kPa），平均（71.6±6.3）mmHg；收縮壓92～148mmHg，平均（122.4±9.8）mmHg；致傷原因：交通事故29例，高處墜落11例，重物砸傷9例，其他4例。研究組患者男29例，女24例；體質量指數(shù)19～30kg/m2，平均（26.0±2.2）kg/m2；年齡41～68歲，平均（56.8±5.3）歲；受傷至手術時間53～87h，平均（74.5±6.5）h；血小板計數(shù)（115～302）×109/L，平均（221.9±58.7）×109/L；白細胞計數(shù)（3.5～17.1）×109/L，平均（10.9±3.8）×109/L；舒張壓63～87mmHg，平均（70.9±6.8）mmHg；收縮壓94～149mmHg，平均（121.8±9.6）mmHg；致傷原因：交通事故27例，高處墜落13例，重物砸傷8例，其他5例。兩組患者的一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學意義（>0.05），具有可比性。本研究經(jīng)寧波市第六醫(yī)院倫理委員會審核批準（倫理審批號：六醫(yī)倫審2023論第20號）。

1.2 入組標準

納入標準：①肋骨骨折符合《外科學》（第9版）[6]中相關診斷標準；②多根多段、長段肋骨骨折；③凝血功能正常；④美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（American Society of Anesthesiologists，ASA）分級為Ⅰ～Ⅱ級；⑤患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：①合并嚴重心、腎等重要器官功能障礙；②合并自身免疫性疾?。虎酆喜⒀合到y(tǒng)疾??；④術前血流動力學不穩(wěn)；⑤術前因合并傷、失血性休克致死者。

1.3 方法

1.3.1 對照組 術前采用胸部CT觀察骨折線及骨折移位情況。依據(jù)檢查結果制定切開復位內固定術手術方案。

1.3.2 研究組 術前采用64排螺旋CT平掃胸部，掃描范圍包含所有肋骨。掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流150mA，層距1.25mm，層厚1～5mm，螺距1.375，所得數(shù)據(jù)資料采用DICOM格式文件儲存。將所得數(shù)據(jù)導入MIMICS 19.0計算機輔助設計軟件，進行三維編輯、區(qū)域增長、閾值分割等操作，重建肋骨骨折及對應皮膚軟組織三維模型。利用重建的肋骨骨折三維模型在MIMICS軟件中模擬旋轉、平移對相應骨折塊進行虛擬復位，測量復位好的三維模型解剖形態(tài)學，包括肋骨彎曲度、肋骨骨折處肋骨高度等，并依據(jù)以上數(shù)據(jù)設計手術方案。將CT掃描結果重建的三維骨折模型導入3D打印機[麥遞途醫(yī)療科技（上海）有限公司]進行3D打印，獲得清晰立體解剖結構與可視化3D圖像模型，便于更加準確地進行骨折定位、制定手術方案。

1.3.3 切開復位內固定術 患者取右側臥位，給予氣管插管全身麻醉，常規(guī)消毒鋪巾，單側肋骨骨折患者采取健側臥位，雙側肋骨骨折患者采取平臥位，依據(jù)胸部CT肋骨三維重建片行縱向與橫向立體定位確定手術切口，多發(fā)肋骨骨折的中心體表位置，采取與肋骨走行一致的弧形切口；后肋骨骨折采取聽診三角切口，腋段肋骨骨折采取腋下直切口，前肋多段多發(fā)骨折采取豎斜切口；若兩處骨折距離較遠可采取多切口，整體需遵循少切口原則，切口長度一般為5～10cm。手術入路依據(jù)肌肉纖維分離，盡可能維持胸壁完整性，切開皮下組織、肌層，暴露骨折端，對周圍血腫進行清理，剝離斷端兩側2～4cm骨膜，給予解剖復位。依據(jù)肋骨骨折大小選擇合適規(guī)格的環(huán)抱器，經(jīng)消毒處理后，最大限度撐開收攏爪置于骨折端，依據(jù)肋骨弧度適度改變其長軸角度，完成骨折內固定。對于后肋骨骨折，受肩胛骨遮擋限制，暴露困難，可不放置內固定器。縫合切口，依據(jù)個體情況留置切口負壓引流裝置及胸腔閉式引流。術后常規(guī)給予抗感染治療。

1.4 觀察指標

①手術指標與并發(fā)癥：詳細記錄兩組患者的手術時間、手術切口長度、術中出血量與術后并發(fā)癥（肺部感染、肺不張、切口愈合不良）。②術后恢復情況：術后6個月，參照《外科學》[6]中骨折愈合相關標準評估兩組患者的術后恢復情況，患者骨折部位無疼痛感、無畸形，經(jīng)X線檢查肋骨及周圍組織生理解剖結構恢復正常視為優(yōu)；患者骨折部位偶有疼痛、無畸形，經(jīng)X線檢查肋骨及周圍組織生理解剖結構基本恢復正常視為良；骨折部位存在疼痛癥狀，經(jīng)X線檢查肋骨及周圍組織生理解剖結構未完全恢復正常視為差。③機體應激反應：分別采集兩組患者術前、術后7d的空腹靜脈血4ml，采用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）、P物質（substance P，SP）水平，試劑盒購自上海麥莎生物科技有限公司。④炎癥因子：取待測血清，采用免疫比濁法測定兩組患者術前、術后7d的C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-8水平。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 兩組患者的手術指標比較

研究組患者的手術時間、手術切口長度均顯著短于對照組，術中出血量顯著少于對照組（<0.05），見表1。

表1 兩組患者的手術指標比較（）

2.2 兩組患者的術后并發(fā)癥比較

兩組患者的術后并發(fā)癥比較，差異無統(tǒng)計學意義（2=0.177，=0.674），見表2。

表2 兩組患者的術后并發(fā)癥比較[n（%）]

2.3 兩組患者的術后恢復情況比較

研究組患者的術后恢復情況顯著優(yōu)于對照組（=2.188，=0.029），見表3。

表3 兩組患者的術后恢復情況比較[n（%）]

2.4 兩組患者的機體應激反應比較

術后7d，兩組患者的血清NPY、PGE2、SP水平均顯著高于本組術前（<0.05），研究組患者的血清NPY、PGE2、SP水平均顯著低于對照組（<0.05），見表4。

2.5 兩組患者的炎癥因子比較

術后7d，兩組患者的血清CRP、TNF-α、IL-1β、IL-8水平均顯著高于本組術前（<0.05），研究組患者的血清CRP、TNF-α、IL-1β、IL-8水平均顯著低于對照組（<0.05），見表5。

表4 兩組患者的機體應激反應比較（）

注：與本組術前比較，*<0.05

表5 兩組患者的炎癥因子比較（）

注：與本組術前比較，*<0.05

3 討論

肋骨骨折占所有胸部創(chuàng)傷的50%～80%，是較為嚴重的鈍性胸部創(chuàng)傷，若骨折出現(xiàn)嚴重錯位可刺傷胸壁血管或肺部，導致血胸或氣胸，還可誘發(fā)血栓形成。若刺傷肺部大血管，可導致胸腔大量出血，引發(fā)失血性休克，甚至危及患者生命[7-8]。及時采取有效的治療措施十分必要。

肋骨骨折致傷原因較多，包括交通事故、重物砸傷、高處墜落等，不同受力大小與受力方向對12對肋骨造成的骨折形態(tài)、嚴重程度存在一定差異，因此肋骨骨折治療方案也較為多樣。常規(guī)檢查輔助下，難以對肋骨骨折部位進行精準定位，即使術中采用彩超輔助定位或于胸腔鏡輔助下進行切開復位內固定術治療，肋骨骨折定位精準性仍無法滿足臨床需求，且手術切口較大，對患者產(chǎn)生較大損傷，增加術中出血量。近年來，數(shù)字醫(yī)學技術、3D打印技術發(fā)展迅速，為肋骨骨折的治療提供新的思路。數(shù)字醫(yī)學技術以解剖學和醫(yī)學影像學為基礎，利用計算機處理與分析，將數(shù)據(jù)資料或二維圖像轉化為三維立體圖像，并對圖像進行測量與分析，精準模擬、準確定位，從而指導手術[9-10]。3D打印技術屬增材制造技術，既往在汽車及其他制造行業(yè)廣泛應用，近年來被逐漸應用于醫(yī)學領域。在創(chuàng)傷骨科，3D打印主要運用于術前模擬與規(guī)劃、內置物替代、支具外固定、手術導板建立、器官及生物支架打印等[11-12]。本研究采用3D打印技術輔助下切開復位內固定術治療肋骨骨折患者，結果顯示，與對照組相比，研究組患者的手術時間、手術切口長度更短，術中出血量更少，且術后恢復情況更佳，可見該治療方案能夠提高肋骨骨折患者的治療效果，歸因于3D打印技術可幫助術者充分了解肋骨損傷程度，指導置釘階段，縮短手術時長，提高骨折復位程度，降低內固定失敗率[13-14]。

肋骨骨折發(fā)生后，機體啟動創(chuàng)傷應激性的保護反射[15-16]。NPY、PGE2、SP是臨床評估機體應激反應的常用指標，可準確反映機體應激情況[17]。本研究結果顯示，兩組患者術后7d的NPY、PGE2、SP水平均高于本組術前，且研究組患者的上述指標水平低于對照組，表明不同手術均可引起患者機體應激反應，但3D打印技術輔助下切開復位內固定術對肋骨骨折患者機體應激影響較小。究其原因：3D打印技術輔助下術者對肋骨骨折損傷情況與嚴重程度的了解更加全面，便于設計更加合理的手術方案，一定程度上避免術中不必要的損傷，對患者機體內環(huán)境的影響較小，故而機體應激反應水平較低。

手術治療不可避免地會對患者造成一定創(chuàng)傷，導致炎癥介質釋放、炎癥細胞浸潤。研究指出，適度的炎癥反應能防止細菌或病毒進一步侵犯，起到抵御疾病、促進機體和組織修復的作用，但超出機體防御機制的炎癥反應仍可對機體產(chǎn)生一定危害，影響機體恢復[18-19]。本研究中，兩組患者術后7d的血清CRP、TNF-α、IL-1β、IL-8水平均高于本組術前，且研究組患者的上述指標均低于對照組，提示3D打印技術輔助下切開復位內固定術可有效控制肋骨骨折患者術后炎癥反應?？紤]與該手術方案對患者的損傷更小有關，術中對軟組織剝離相對較少，利于保護骨折區(qū)域血運，促進術后炎癥因子吸收，抑制炎癥反應水平[20]。本研究中少數(shù)患者術后發(fā)生肺不張、肺部感染、切口愈合不良等并發(fā)癥，經(jīng)對癥處理后恢復正常，未對手術效果產(chǎn)生較大影響。

綜上所述，3D打印技術輔助下切開復位內固定術治療肋骨骨折患者的手術時間、手術切口長度更短，術中出血量更少，且機體應激反應與炎癥反應水平更低，有利于患者術后恢復。

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Effect of 3D printing technology-assisted incisional internal fixation on stress and postoperative recovery in patients with rib fractures

Department of Chest Surgery, Ningbo No.6 Hospital, Ningbo 315040, Zhejiang, China

To investigate the effect of treatment with 3D printing technology-assisted incisional internal fixation in rib fracture patients, and to analyze the effect of this procedure on patients’ stress and postoperative recovery.A total of 106 patients with rib fracture admitted to Ningbo No.6 Hospital from June 2020 to June 2022 were selected and divided into control group and study group according to treatment methods, with 53 cases in each group. The control group was treated with incisional repositioning and internal fixation assisted by conventional examination, while the study group was treated with incisional repositioning and fixation assisted by 3D printing technology. The surgical indexes, postoperative complications and the 6-month recovery of the two groups were observed. The stress response [neuropeptide Y (NPY), prostaglandin E2(PGE2), substance P (SP)] and inflammatory factors [C-reactive protein (CRP), tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin (IL) -1β, IL-8] of the two groups were compared before and 7 days after operation.The operative time and incision length of study group were significantly shorter than those of control group, and the amount of intraoperative blood loss was significantly less than that of control group (<0.05). There was no significant difference in postoperative complications between the two groups (2=0.177,=0.674). The postoperative recovery of study group was significantly better than that of control group (=2.188,=0.029). At 7 days after surgery, serum levels of NPY, PGE2, SP, CRP, TNF-α, IL-1β and IL-8 in two groups were significantly higher than those before surgery (<0.05), and serum levels of NPY, PGE2, SP, CRP, TNF-α, IL-1β and IL-8 in study group were significantly lower than those in control group (<0.05).3D printing-assisted incisional internal fixation for rib fractures has shorter operative time and incision length, less intraoperative bleeding, and lower levels of stress and inflammation in the body, which facilitate postoperative recovery.

Rib fracture; 3D printing technology; Incisional internal fixation; Stress response

R687.3

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.31.010

鄭天，電子信箱：tiangexinxang@163.com

（2023–04–25）

（2023–10–16）