3D打印截骨導板在輕中度拇外翻矯形中的臨床運用與療效分析

王俊文 黃若昆 黃雯潔 雷波 謝鳴

拇外翻是指拇趾在第一跖趾關節處向外偏斜超過正常生理范圍的一種前足畸形，俗稱為“大腳骨”，其發病日漸增多。拇外翻的治療極具挑戰性[1-3]。根據病人的拇外翻角和跖骨間角等角度測量判斷拇外翻的嚴重程度，來選擇遠近端截骨或融合、置換術，術后的效果較大程度依賴醫生的臨床經驗[4]。數字骨科發展，為骨科臨床帶來了幫助[5]。我們利用計算機輔助設計和3D打印技術，設計并制作出通用3D打印截骨導板，用于輔助術中輕中度拇外翻截骨畸形術。我們對接受截骨導板輔助手術拇外翻病人的臨床資料進行分析。現報道如下。

對象與方法

一、對象

2014年3月～2016年5月我科收治輕中度拇外翻病人60例，其中男性7例，女性53例，平均年齡43.5歲，隨機分為實驗組和對照組，每組各30例。所有病人均在術前行負重位X線片檢查；角度測量第1、2跖骨間角(IMA)≤15°，外翻角(HVA)<40°；無周圍血管或神經病變，無明顯轉移性跖痛，無跖趾關節僵硬者；第1跖趾關節無明顯退行性改變。

二、方法

1.截骨導板設計與打印：根據骨科醫生的臨床經驗與設計思路，利用軟件Unigraphics NX 5.0根據相關測量數據與角度設計出相應6個截骨導板的stl文件。模板厚3 mm，制作出截骨角度及截骨導向槽、定位孔。利用光敏樹脂材料通過激光照射逐層固化的光固化成型法將導板制作出來。導板等離子消毒后備用(圖1)。

2.手術方法：手術方式選擇Chevron和Scarf的方式。先行第1跖間拇收肌松解，取第1跖骨關節內側縱行切口，切開皮膚全層。在關節表面向兩端游離皮瓣，保護伸肌腱及足背內側皮神經，從跖骨頭內側緊貼骨贅翻開關節囊，形成L形關節囊瓣。顯露出跖骨頭干部，沿矢狀溝內側切除增生骨贅。實驗組將導板貼合理想位置與角度后，遠近端1.5 mm克氏針導位孔固定。定位截骨線，微型擺鋸沿截骨滑槽做V形或Z形截骨。如病人第1跖骨遠端關節面角(distal metatarsal articular angle，DMAA)角度大，可選用雙平面截骨導板糾正DMAA角，截骨完成后，推擠遠端跖骨頭向外側移動適當距離，檢查關節面無傾斜并將拇趾置于理想對位對線位置屈伸活動，確認關節適配。此時維持截骨端位置，予克氏針或螺釘固定。依術中實際情況必要時近節趾骨附做Akin手術。對照組按常規徒手按臨床經驗操作。術畢，沖洗，以適當張力逐層縫合。典型病例見圖2。

3.觀察指標：手術前后根據所攝足負重狀態下正位X線片，測定患足IMA。并采用美國足踝外科協會第一跖趾關節評分系統(American Orthopedic Foot and Ankle Society，AOFAS)對其功能進行評價，包括疼痛(40分)，關節功能(50分)，力線(10分)。滿分100，其中90～100分為優，75～89分為良，50～74分為中，<50分為差。

三、統計學處理

結 果

60例病人均得到有效回訪，平均隨訪時間12個月。截骨處均達到骨性愈合，關節功能達到受傷前水平。所有病例術后創口I期愈合。兩組病人在術前負重位IMA和AOFAS評分比較差異無統計學意義(P>0.05)，兩組術后較術前明顯改善，差異有統計學意義(P<0.05)。

1.術后HVA比較：術后測量兩組病人負重狀態下正位X線片的IMA，實驗組為(5.18±0.82)°，對照組為(6.34±0.75)°，兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)。

2.術后AOFAS比較：實驗組術后AOFAS評分為(89.05±5.16)，其中優14足，良16足；對照組為(82.84±5.02)，優5足，良24足，兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)。

討 論

在治療拇外翻中，第一跖骨的截骨方法有很多種。對于輕中度的拇外翻，多建議選擇遠端軟組織重建同時加跖骨遠端或干部截骨的手術方式[6]。Chevron或Scarf截骨手術在糾正IMA的同時，恢復跖趾關節的完整性，消除疼痛和維持運動功能。但拇外翻手術若截骨不當，則容易出現過度矯正或矯正不足、截骨端不愈合、轉移性跖骨痛、畸形復發等并發癥。傳統經驗的徒手操作雖然在輕中度拇外翻的截骨治療中獲得了較好的臨床療效，但術中僅根據暴露的跖骨頭內側定位截骨，由于體位擺放的不固定性，擺鋸截骨角度與平面難以確定，在臨床實踐中難以精確地選擇最佳截骨軸線。有一系列的文獻描述了各種類型的截骨導板，旨在幫助外科醫生在全膝關節成形術[7]、脛骨截骨術和前交叉韌帶重建等過程中更準確地截骨[8]，并因其個體化、精準化的治療，在臨床中取得了一定療效。

近年來，此方法逐步應用到足科手術。有學者先后采用3D 打印導航模板輔助拇外翻Chevron及Ludloff截骨矯形術，均達到術前準確制定手術計劃、術中實施精準截骨的目的[9-10]。Ferrer-Torregrosa等[11]測試了3D打印的截骨導向器的準確性，三名具有不同手術經驗水平的參與者分別對5個樹脂骨標本進行了Akin截骨術、Reverdin截骨術和第一跖骨基底截骨術。結果顯示，當使用3D打印的手術導向器進行引導截骨手術時，三位外科醫生在截骨角度及距離的測量上均無顯著差異。這一發現證實了這種3D打印截骨導向器優化了手術的精確度。但病人術前需行CT檢查，且目前采集的是非負重CT數據，與實際截骨要求有一定失真。同時，每個病人術前設計及個體化設計會明顯增加時間及經濟成本。

在傳統Chevron截骨術中，截骨后跖骨遠端每向外移1 mm，大致可矯正1°的IMA，而截骨面垂直的壓應力更有利于截骨端的穩定及愈合。我們在設計過程中根據上述原則進行操作確定截骨位移距離，盡可能的將截骨平面與足部行走時的力線垂直。我們沒有采用個性化定制，而是通過發現手術方式的共性部分，設計開發出通用截骨導板，希望能獲得更經濟可靠、更可重復性和更安全的3D打印技術，把骨科醫生想法快速轉化并臨床運用，且經濟成本明顯降低。同時，也有利于手術模擬教學，縮短學習曲線，使低年資足踝外科醫生能夠以高精度和最小的風險執行這樣的手術。

本方法在恢復病人足部力學結構、糾正IMA、提高病人術后AOFAS評分等方面取得了較好的效果，隨訪過程中未發現過度矯正、轉移性跖骨痛、截骨端不愈合、畸形復發等并發癥，具有傳統Chevron截骨不具有的精準化優勢。這套截骨導板工具允許定義各種拇外翻截骨手術方式，截骨導板確保了截骨過程中更高的控制力和更安全的穩定。

本研究結果表明，相對于拇外翻傳統的截骨方法，3D打印技術輔助的系列截骨導板手術能更精確地截骨，糾正IMA角的精度更高。但手術中除了更精確地截骨外，也要求有較好的軟組織處理。因此，在3D打印輔助導板手術中，仍要求術者有較為豐富的臨床經驗，以處理軟組織的松解等，減少相應并發癥的發生。