3D打印導板引導的脛骨橫向骨搬移術治療糖尿病足

劉向東 ，游木榮 ，甘浩然 ，董謝平

(江西省人民醫院骨科，南昌 330006)

糖尿病足（diabetic foot，以下簡稱 DF）是糖尿病最嚴重的缺血性并發癥之一，以病程長、費用高、遷延不愈為主要特點，目前治療DF的方法種類繁多，但總的原則為控制感染、恢復循環及創面修復[1]。脛骨橫向骨搬移技術在治療DF等下肢缺血性疾患已取得良好的成效，根據骨橫向牽伸再生血管的原理，即隨著截骨斷端的緩慢牽升，在牽伸間隙區域內會出現微血管網的活躍再生，血管造影也證實了肢體牽拉區域的 “新生血管及微循環”的重建[2]，這就為接下來患肢的血運恢復及創面修復提供了重要基礎。但常規的骨搬移方法對手術操作的要求非常高，術中極易損傷骨膜，亦有可能由于骨搬運螺釘置入角度的偏差造成骨搬移的方向不能垂直于斷面，導致術后牽拉過程中兩側間隙不均影響微血管網生長，達不到患肢循環重建的預期效果。近年來，3D打印技術在飛速發展，并大量應用到臨床當中，因其有著虛擬可視、三維立體及定位精準的獨特優勢故而為臨床工作者所青睞[3]，因此，我們探索采用3D打印技術輔助截骨并安裝脛骨橫向搬移架，旨在術中最大程度的保護骨膜并縮短手術時間、減少出血，且做到骨搬移螺釘相對垂直于骨斷面，保證術后的骨搬移能夠沿著截骨面垂直向，從而增加手術療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料 共篩選DF患者數12例，自2016年5月-2018年7月期間在我院骨科進行治療，其中男8例，女4例，年齡46歲-68歲，平均（52.8±4.7）歲；其中左側5例，右側4例，雙側3例。按Wagner分級，2級4例，3級6例，4級2例。排除其他原因所導致的周圍神經病變者及嚴重肝腎功能不全等不宜手術治療者，入院時血管B超均顯示腘動脈流出道無閉塞，足部創面有不同程度的壞疽或軟組織潰瘍，白細胞計數均有明顯升高，術前2d患肢小腿內側皮溫28.5-30.6℃，平均 （29.4±0.5）℃，患肢第1足趾部皮溫29.0℃-34.8℃，平均（31.3±0.9）℃。

1.2 計算機虛擬截骨及導板制作 對患肢脛骨進行CT掃描獲得CT數據，導入Mimics軟件中進行三維重建，確定截骨范圍（約12cm×2cm），根據患者小腿長度可稍有增減，截骨部位為脛骨中上段內側面，繼而設計截骨窗口及搬運釘通道，截骨窗內設計兩個搬運釘通道，間距為5cm，再在擬截取骨塊的遠近兩端各平行設計2個固定釘通道，使所有功能釘（固定釘+搬運釘）恰能通過（固定釘通道直徑為4mm，搬移釘通道直徑為3mm）重建出小腿皮膚三維模型，制作出盡可能貼合脛骨及髕骨骨性標志明顯處小腿皮膚的蒙板，自此形成截骨導板（圖1），導出脛骨和截骨導板的STL文件，經處理后輸入3D打印機中，打印出與患肢比例為1：1的骨骼模型及截骨導板。

1.3 手術方法 術前嚴格控制患者的血糖，改善患者循環系統，同時給予患者營養神經、糾正低蛋白血癥等支持性治療。從患足創面采集壞死組織樣本進行細菌培養，根據培養結果采用多種敏感抗生素聯合應用或應用廣譜抗菌素，評估患足的感染壞死程度及患者的具體身體情況選擇恰當時機予以局部清創。術中采用腰硬聯合麻醉，取患者仰臥位，將截骨導板附于患側脛骨皮膚上，使能貼合骨性標志及小腿皮膚，在導板長截骨窗內作一12cm左右長度的弧形切口，分離皮下組織至骨膜，切開骨膜向兩側掀開，通過導板設計孔道在游離骨塊擰入2枚搬移釘（直徑3mm）及脛骨遠近兩端各擰入2枚固定釘（直徑4mm）。在導板截骨窗口范圍內沿邊界利用電鉆鉆取排孔后利用骨刀切斷骨嵴截取骨塊，使截取骨塊處于完全游離狀態（圖2），截骨過程中注意保護骨膜，避免傷及周圍重要神經血管，安裝脛骨骨搬移架，標記骨搬移方向，逐層縫合骨膜、皮下組織及皮膚。術后持續控制血糖、創面定期換藥、應用抗生素預防感染及運用活血藥等常規治療。術后1周開始骨搬移，每天向外搬移1mm，分5-8次完成，2周后同法反方向移回原位，共4周搬移結束。搬移結束6-8周后復查X片，骨折線消失者拆除固定架。待患足創面情況好轉后可創口滴注康復新液加速肉芽組織的再生。

1.4 觀察指標 療效評價指標包括：患肢保肢率、創面愈合情況、患肢疼痛情況（VAS視覺評分），患肢小腿內側皮溫及患肢足趾皮溫（皮溫槍測量）。

圖1 電腦模擬脛骨及截骨位置，模擬進釘

圖2 術中在導板引導下操作

1.5 統計學處理 采用SPSS 19.0統計軟件，計量資料數據以均數±標準差表示，差異比較采用t檢驗，P≤0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

共有11例患者獲得隨訪，隨訪時間3-24個月，平均（13.6±3.5）個月。 保肢率 100%，患者足部潰瘍均愈合，愈合時間8-12周，平均（9.6±3.4）周，隨訪過程中患肢小腿內側皮溫及第1足趾部皮溫均有改善，患足疼痛及襪套樣感均漸消失，疼痛評分由治療前的（5.16±0.36）降至（0.96±0.74），與術前比較差異具有統計學意義（P≤0.05）。12例中有10例患者經治療恢復后可完成獨立日常行走，2例需扶拐行走。

3 討論

3.1 DF的病因及治療現狀 現代研究表明DF與長期糖代謝障礙，導致神經機能的不全，末梢動脈閉塞缺血，下肢組織供氧不足，靜脈的血流阻滯和血管通透性的亢進，足部皮膚受外界機械因素或其他化學因素致傷感染有關[4]，亦有學者認為與遺傳等相關因素有關[5]。

DF的總的治療原則是將足的創面局部的病理狀態轉變為生理狀態，營造出一個適合創面修復的微環境[1]，改善患足肢體遠端的血液循環，恢復患足功能。目前DF的治療可分為全身治療和局部治療。全身治療包括維持血糖平穩、抗感染、全身支持性治療及穩定內環境等；局部治療需要根據局部創面的具體情況采取治療措施，常用的方法有清創VSD負壓引流術、皮下血管介入術、干細胞移植術、中醫藥物治療等[6]。但上述治療方法的結果卻未能盡如人意，尤其是對Wagner分級3級以上的患者，經治療后仍有多數創面愈合不良，患足功未能達到預期效果。

3.2 脛骨橫向骨搬移技術的機制 20世紀60年代前蘇聯醫生Ilizarov發現“張力-應力法則”（Low of tension stress），其研究發現通過給組織持續緩慢的牽拉，可刺激或激活某些組織細胞的活躍再生及促進生長。正是利用這一原理，將脛骨橫向骨搬移技術運用到治療糖尿病足中，人為的制造一處小的骨創傷，根據秦泗河等運用該技術治療嚴重下肢殘缺畸形的經驗，截骨的位置選擇靠近干骺端血運較為豐富的脛骨中上段[7]，骨窗的面積大小為2cm×12cm，并持續緩慢牽拉從骨窗游離下來的骨瓣，意在促進患足側支循環的再生及毛細血管網的重建，從而改善患足缺血狀態，經該法治療后的皮溫逐漸恢復正常，并且血管造影也能清楚的觀察到微細血管網的再生。國內外相關研究也佐證了隨著骨搬移距離的增長，患肢皮膚和骨膜也隨之而拉長，搬移側肢體皮膚與對側相比，每個單位面積皮膚組織的血管明顯增多，其研究結果與本文中的闡述是一致的[8]，花奇凱等應用Ilizarov技術脛骨橫向骨搬移治療DF，40例患者通過該項技術治療后均保留了患肢并且創面得到了較為良好的愈合[2]。

3.3 結合3D打印后的優勢與療效 數字醫學的飛速發展，使精準化、個體化成為骨科領域發展的一個重要方向，3D打印技術作為數字醫學的重要代表已廣泛應用于各個臨床亞專科。成功的手術除了需要術前明確診斷，制定詳細的手術方案，還需要該方案能在手術中能夠精確的實施。利用3D打印技術可在術前模擬手術操作流程并制作出個體化手術導航模板，指引術中定點和定向操作，這就縮短了手術時間、減少術中X線透視量及出血量，這對于缺血性疾患的治療有著重要意義。在實施脛骨橫向骨搬移的術中，傳統的骨窗開鑿和固定釘、搬運釘的置入往往依靠醫生的經驗來完成，但視野暴露具有局限性，在骨窗的開鑿中很難做到定位準確和開鑿整齊，稍有不慎則極有可能損傷到骨膜影響到后期患肢血運的恢復；另外在搬運針的置入過程中，靠肉眼衡量進針的角度很容易出現偏差，如果搬運針的角度未能與骨瓣平面完全垂直，那么在術后的骨瓣搬移中就會出現兩邊不對稱的傾斜搬移，易導致兩側骨斷端間隙間血管網生長不均勻甚至出現高傾斜一側間隙內血管不生長的情況。通過3D模型可以提前規劃出骨窗的開鑿范圍并設計好進釘的位置和角度，引導骨窗的整齊開鑿和骨搬運釘的精準置入，使得術中操作的精準性得到明顯提高。在該組實施的12例3D導板引導下的骨搬移術中，均能夠按術前預期做到骨窗順利開鑿和準確置釘，極大提高了手術效率，有效保護了骨窗部位及周邊骨膜的相對完整性，同時大大降低了術中X線透視量及出血量。隨著3D打印產業在我國的高速發展，目前打印機與材料均已普及，術前與打印成本較為低廉，這非常有利于該項技術的廣泛運用[9]。

3.4 治療中的注意事項 內科治療是治愈DF的基礎，必須合理、規范的應用控血糖和神經修復等藥物，糖尿病足患者多為中老年，病程長，基礎疾病較多，全身情況差，常合并多種心腦血管疾患，在本組12例患者中，平均年齡53歲，最大68歲，多合并腦梗冠心病等內科疾病，所以需要積極的與內科相關科室取得聯系進行互補治療。

對于DF創面的處理方法也需要根據不同情況采用不同的清創方法，處理創基要適當，閉合方法要合理，覆蓋輔料要合適，做到控制感染、減壓、清除壞死物質、開放膿腔、充分引流等。本組糖尿病足患者中有2例創面面積較大，在進行持續換藥保持傷口濕潤性的同時進行了皮瓣移植，該方法創傷小、實用，通過皮膚移植后2例患者患足創面均得到修復。

另外患者的依從性與醫師工作的耐心也是本治療方案獲得成功的一個重要先決條件，本組案例選擇在術后5d開始進行骨搬移，雖然避開了術后急性疼痛期，但在搬移的過程中仍有疼痛感，且一日多次，重復多天，這就需要患者良好的依從性；同樣醫師也需要有足夠的耐心幫助患者康復并適時安撫。

綜上所述，3D打印導板引導下的脛骨橫向骨搬移技術治療DF療效顯著，其對微細血管網的再生有很強的促進作用，在數字骨科3D打印技術的指導下使得手術更加簡便、精準，它讓ilizarov脛骨橫向骨搬移技術的可操作性得到進一步的提升，且療效好、保肢率高，是一個值得推廣的好方法。但目前樣本數量較少，有許多新問題尚未發現，有待于更多的探索與研究。