3D打印輔助經尺骨鷹嘴截骨治療肱骨髁間骨折

毛兆虎，韓康，于興勝，劉華，王平山*

(1.中國人民解放軍聯勤保障部隊第九六〇醫院脊髓修復科，山東 濟南 250031；2.中國人民解放軍聯勤保障部隊第九六〇醫院骨創科，山東 濟南 250031)

肱骨髁間骨折是一種涉及肘關節的嚴重損傷，約占成人全身骨折的1%[1]，因其碎裂移位嚴重，手法整復難以達到解剖復位，一般都采取手術治療[2-4]，然而不恰當的治療或是術后長時間制動都將嚴重影響肘關節功能[1-4]。

解剖復位、堅強內固定，以便進行早期功能鍛煉是肱骨髁間骨折手術治療的主要目的[4]，經尺骨鷹嘴截骨入路已成為臨床醫師最常用的顯露方法[5-6]。然而實踐中，由于其骨折程度的復雜性，常規影像技術不能完全顯示骨折的解剖形態，從而影響術前計劃的制定，最終導致手術耗時費力、骨折復位不良、內固定失效等嚴重后果[4]。所以，如果術前能夠精確評估骨折類型，明確尺骨鷹嘴截骨的位置，大致明確手術方式及需要內植物的種類及型號，將會大大提高手術效率，改善患者的治療效果和預后。

近年來，隨著數字科技的不斷發展，3D打印在骨科領域的應用日臻完善，其效果也令人鼓舞[7-8]。術前術者可以利用3D打印制作逼真直觀的骨折模型、模擬骨折復位、選取合適的內植物，從而周全術前計劃，便于醫患溝通，為最終順利完成手術保駕護航[1，9-12]。

本研究旨在通過回顧分析我院應用3D打印輔助經尺骨鷹嘴截骨治療的肱骨髁間骨折患者臨床資料，總結探討3D打印技術治療肱骨髁間骨折的特點及其優越性。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準：a)單側肱骨髁間骨折，AO/ASIF分型均為C型；b)采用3D打印輔助經尺骨鷹嘴截骨治療；c)主要評價指標為術后骨折復位愈合情況及肘關節功能；d)回顧性研究。排除標準：a)年齡>70歲；b)開放性肱骨髁間骨折；c)合并其他重要臟器損傷；d)合并重要神經、血管損傷；e)合并嚴重基礎疾病。

1.2 一般資料 2015年1月至2018年1月，共有23例患者于我院接受3D打印輔助經尺骨鷹嘴截骨治療肱骨髁間骨折并獲得隨訪。其中，男14例，女9例；年齡17～68歲，平均39.8歲；左側13例，右側10例；摔傷10例，車禍傷9例，墜落傷4例。骨折類型按AO/ASIF分型，均為C型，其中C1型5例，C2型6例，C3型12例；均為閉合性骨折。受傷至手術時間2～19 d，平均7.2 d。

1.3 骨折模型制備及術前計劃 本組23例患者術前均行肘關節CT掃描，將所得Dicom圖像數據刻錄光盤后輸入MimicsResearch軟件，重建患肢骨性肘關節三維模型，將保存為Stl的文件導入3D打印機，打印制作與實體1∶1大小的肱骨髁間骨折模型。

觀察肱骨髁間骨折及尺骨鷹嘴模型，以明確骨折塊的位置、大小、骨塊是否影響復位、骨缺損的范圍，然后精確設計選取鷹嘴截骨線，以達到最佳的肱骨髁間骨折顯露范圍，進行預手術，模擬骨折復位及內固定，部分患者按計算機虛擬復位后內固定物的最佳安放位置置入鋼板和螺釘，將鋼板塑形備用，記錄每枚螺釘的長度和方向。

1.4 手術方法及術后處理 本組患者均采取仰臥位，患肢置電子氣囊止血帶，麻醉成功后(9例采用臂叢麻醉，14例采用全身麻醉加氣管插管)，患肢外展置于手術臺上。手術采用肘后正中縱形切口，切開顯露肱骨內、外上髁，于尺神經溝處找出尺神經并游離牽開保護，參照術前在Mimics Research軟件及3D打印模型上演練的截骨位置截斷尺骨鷹嘴(16例采用橫行截骨，7例采用“V”形截骨)，將尺骨鷹嘴連同肱三頭肌止點翻向近端，充分暴露出骨折端，參照術前3D打印模型按計劃進行骨折復位及固定，最后將尺骨鷹嘴截骨塊復位并固定(19例采用雙克氏針加“8”字鋼絲張力帶固定，4例采用尺骨鷹嘴鋼板螺釘固定)，修補關節囊，尺神經回置(其中15例行預防性尺神經前置術)并用軟組織保護，各方向充分活動肘關節，無異常后沖洗、止血、縫合，術畢均置2根橡皮條引流，于術后24 h內拔除。術后肘關節屈肘位90°懸吊于胸前，3 d后即行肘關節主、被動功能鍛煉。

1.5 療效觀察及評價 觀察指標：記錄手術時間、術中出血量、C型臂透視次數、切口愈合情況、骨折愈合時間、并發癥。采用Mayo肘關節功能評分(mayo elbow performance score，MEPS)標準按疼痛、運動功能、穩定性、日常生活能力等方面對肘關節進行評價，包括活動時疼痛程度45分，關節活動范圍20分，關節穩定程度10分，日常功能恢復25分。≥90分為優，75～89分為良，60～74分為可，<60分為差。

2 結 果

2.1 一般結果 本組23例患者均獲得完整隨訪，隨訪時間12～26個月，平均16.4個月。手術時間為120～200 min，平均153.2 min；術中出血量為100～300 mL，平均146.1 mL；術中C型臂透視次數為4～8次，平均6次。

2.2 切口及骨折愈合情況 本組所有患者切口均甲級愈合，于14～18 d拆除切口縫線，無一例發生切口感染及不愈合。術后定期行X線及CT等影像學評價骨折愈合情況，骨折愈合時間12～18周，平均愈合時間為13.7周。所有患者均獲得骨性愈合(包括鷹嘴截骨)，無內固定松動、斷裂、脫出。至末次隨訪，有4例患者拆除內固定。

2.3 截骨、復位及固定效果評價 術中23例患者均一次性截骨成功，能夠充分暴露肱骨滑車及關節面、顯露髁間骨折塊，在直視下完整復位關節面，內植物操作簡單，與術前設計復位順序及內植物應用情況基本一致。

2.4 肘關節活動度及功能評價 至末次隨訪，按MEPS標準對肘關節功能進行評價，MEPS評分為65～100分，平均85.2分，優7例，良13例、中3例，優良率87%。其中，功能評價為中的3例患者均為老年(年齡>60歲)，考慮與術后制動時間延長，功能訓練不足等原因有關。

2.5 并發癥 本組23例患者無一例發生重要神經血管損傷、內固定失效及肘關節畸形等嚴重并發癥。其中1例患者術后出現尺神經支配區皮膚感覺減退及麻木，考慮術后肢體腫脹神經壓迫刺激所致，但無肌力和運動異常，給予七葉皂苷鈉脫水消腫、甲鈷胺營養神經等藥物治療后感覺恢復正常。另1例患者術后出現異位骨化，考慮與骨折碎裂嚴重及不恰當的運動有關，給予口服吲哚美辛及調整運動方式，骨化物逐漸減少，至末次隨訪時，肘關節功能恢復良好，無明顯活動受限。

2.6 典型病例 48歲男性患者，因“高處墜落致右肘部腫痛畸形伴活動障礙4.5 h”入院，入院診斷：右肱骨髁間粉碎性骨折，AO/ASIF分型C3型，于傷后5 d在全麻下行經鷹嘴截骨入路右肱骨髁間骨折切開復位內固定術，術中術后無神經血管損傷等并發癥，術后1個月復查CT顯示肘關節周圍異位骨化，給予口服吲哚美辛及調整運動方式，骨化物逐漸減少，至末次隨訪時，肘關節MEPS評分95分，肘關節功能恢復良好，無明顯疼痛及活動受限，患者于術后15個月取出內固定(見圖1～9)。

圖1 術前正側位X線片示肱骨髁間粉碎性骨折

圖2 術前矢狀、冠狀位CT示肱骨髁間粉碎性骨折

圖3 Mimics軟件三維重建示骨折塊相對位置及與尺骨鷹嘴解剖關系

圖4 3D打印骨折模型

圖5 模擬骨塊的復位及鋼板固定

圖6 術后2 d正側位X線片示骨折復位滿意，內固定位置好

圖7 術后1個月CT顯示肘關節周圍異位骨化 圖8 術后12個月CT示異位骨化較前明顯減輕

圖9 術后15個月取出內固定后X線片示骨折愈合良好

3 討 論

肱骨髁間骨折(AO/ASIF分類為C型)形態千差萬別，骨塊碎裂移位嚴重，顯露、復位及內固定困難，治療不當及術后過長時間制動都將會導致關節僵硬、疼痛及畸形，嚴重影響患者的生活質量[1-4，13]。綜合肱骨髁間骨折治療的特點及難點，3D打印輔助經尺骨鷹嘴截骨手術治療肱骨髁間骨折具有以下幾方面的優勢。

3.1 3D打印技術能夠輔助骨折類型的確定 了解不同類型的骨折對于正確分類和制定手術計劃至關重要[4]，然而傳統影像技術并不能完全反應髁間骨折的全貌，即使是先進的三維CT重建，也只能演示平面上的圖像，而不能提供直觀逼真的實物模型[10-11]。由于骨折類型的不確定，術者往往不能制定完善的術前計劃，從而導致手術存在一些未知因素，甚至有少數患者術中所見與術前影像顯示不完全一致，最終導致手術時間增加、出血量增多、骨折不能良好復位[12]。本組23例患者，術前全部應用3D打印技術建立1︰1肱骨髁間骨折模型，結合術前影像，使骨折類型一目了然；逼真的實物模型也使患者更加直觀的了解自己骨折的情況，利于醫生解釋手術方案，和諧醫患關系。

3.2 3D打印技術優化尺骨鷹嘴截骨線的確定 由于肘關節的特殊解剖形態，后方的尺骨鷹嘴對前方的肱骨存在遮擋，限制了髁間骨折的顯露，尤其是關節面的復位[2-5]。采用經尺骨鷹嘴截骨能充分顯露前方阻擋的肱骨遠端結構，易行骨折復位、固定，且該入路避免損傷肱三頭肌，便于探察周圍血管神經，將肌肉間愈合變為骨性愈合，利于早期肘關節功能鍛煉[5，15]。在3D打印技術未開展之前，術者只能借助術前影像及臨床經驗進行截骨，且無法進行術前截骨的演練及暴露效果的展現，這就給臨床醫師提出了個性化截骨的要求[12，15]。本組全部病例采用經尺骨鷹嘴截骨暴露骨折斷端，術前通過Mimics Research軟件及3D打印實體模型，預先設計截骨線的位置，選取合適的骨性參照，反復演練操作，發現手術中可能出現的問題并預先處理，實現個性化精準截骨，即避免截骨不足帶來的暴露不充分，又避免截骨過大造成的關節軟骨損傷，骨折整復操作方便，明顯提高復位質量，且均未發生尺骨鷹嘴截骨術后骨不連。

3.3 3D打印技術簡化精確骨折復位及內固定的安置 解剖復位、堅強內固定是手術成功的關鍵，是術后早期功能鍛煉的基礎[2，3，15]。肱骨髁間骨折要求術者需仔細制定手術計劃及準備各種型號及規格的內固定物，即便如此，(對于經驗不足的臨床醫師)也常常會發現術中操作與術前影像不一致，致使骨折不能滿意復位，解剖鋼板“不解剖”，螺釘相互“打架”甚至穿入關節面[1，9-12]。為解決上述問題，術者不得不反復操作，這不僅耗時費力，也難保證手術質量，甚至造成惡性循環，給患者帶來災難性的損害。而在Mimics Research軟件及3D打印模型上進行手術演練，能夠明確所有碎裂移位的骨折塊，將其給予最大限度的解剖復位；對于骨缺損患者，也可以預估植骨量；個性化選擇鋼板螺釘的大小、型號、安放位置，確保其固定的效果；預先發現術中可能遇到的問題，使復雜的手術變得相對簡單，提高手術的安全性[10-12]。本組所有患者術中復位及內固定物植入均按術前既定計劃實施，準備充分，操作簡單，既縮短了手術時間、減少了術中出血量及X射線透視的次數，又確保了骨折解剖復位、內固定安全牢靠，術后患者肘關節功能恢復滿意。

由于本研究選取的病例數較少，為單中心的臨床回顧性研究，沒有與常規手術進行對比，可能限制了手術療效的評定，這需要我們后期建立多中心、大樣本以及隨機對照化的試驗，進一步驗證我們的結果。

綜上所述，3D打印能夠根據肱骨髁間骨折的具體特點，私人定制手術。幫助醫生明確骨折類型，周全術前計劃，優化尺骨鷹嘴截骨，為手術提供足夠的操作空間，模擬骨折復位及內固定，簡化并精確術中操作，節省手術時間，減少術中出血。本研究顯示3D打印技術結合尺骨鷹嘴截骨是治療肱骨髁間骨折的有效方法，術后治療結果滿意。