3D 打印個體化鈦網(wǎng)在粉碎性髕骨骨折中的臨床應(yīng)用分析

王彥波，謝達，高定，田濤，諶業(yè)光

梅州市人民醫(yī)院骨科中心，廣東梅州 514000

當(dāng)前國內(nèi)外報道了髕骨骨折手術(shù)技術(shù)， 如全髕或部分髕骨切除、單純環(huán)形鋼絲張力帶固定、克氏針張力帶鋼絲固定、鎳鈦記憶合金聚髕器固定、鋼板內(nèi)固定、關(guān)節(jié)鏡下輔助復(fù)位等[1-2]，均取得了不錯的臨床療效。 粉碎性骨折約占手術(shù)治療髕骨骨折的55%， 髕骨粉碎性骨折的手術(shù)治療對于外科醫(yī)生來說仍是一個不小的挑戰(zhàn)。 臨床中，髕骨粉碎性骨折很難進行有效地治療，在這一部分骨折中，傳統(tǒng)的手術(shù)方式術(shù)后并發(fā)癥很常見， 包括固定力量脆弱、固定失敗、術(shù)后固定時間長、運動范圍的喪失、創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎、內(nèi)固定物斷裂、復(fù)位骨量丟失和有癥狀的內(nèi)固定物[3]。 同樣，由此導(dǎo)致的髕骨骨折不愈合也帶來了挑戰(zhàn)性的臨床問題。

籃形鋼板內(nèi)固定是治療髕骨粉碎性骨折的一種替代方法， 在這項研究中該院自 2016 年 11 月—2019 年 1 月收治的17 例粉碎性髕骨骨折患者為研究對象，我們利用3D 鈦網(wǎng)內(nèi)固定裝置改進了籃形鋼板， 目前國內(nèi)尚未見相關(guān)報道， 術(shù)前通過髕骨CT 三維重建引導(dǎo)制備個體化鈦網(wǎng)，使其能夠?qū)⒎鬯榈捏x骨碎片固定到位，并同時展開回顧性研究，對納入標準的髕骨粉碎性骨折分別采用3D 鈦網(wǎng)固定和傳統(tǒng)克氏針張力帶固定兩種方式治療， 現(xiàn)結(jié)合手術(shù)技巧及術(shù)中、術(shù)后相關(guān)指標，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經(jīng)醫(yī)院審查委員會批準后， 回顧性分析了該院收治的17 例粉碎性髕骨骨折患者。 依據(jù)治療方式的不同，將患者分為以下兩組，實驗組（3D 鈦網(wǎng)內(nèi)固定）4 例，其中男性患者 3 例，女性 1 例；年齡 27～66 歲，平均年齡 53.25歲。對照組（傳統(tǒng)克氏針張力帶固定）13 例，其中男性患者5 例，女性 8 例；年齡 17～88 歲，平均年齡 54.00 歲，兩組一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。入組患者術(shù)前均完善患側(cè)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X 片、CT 骨三維重建等影像學(xué)檢查，術(shù)后均予系統(tǒng)性功能康復(fù)訓(xùn)練指導(dǎo)，出院后均獲隨訪。

1.2 納入標準

膝關(guān)節(jié)伸展性喪失、關(guān)節(jié)脫位大于3 mm、移位大于4 mm 的骨折，髕骨閉合性粉碎性骨折病人，粉碎程度大于4 塊以上。無復(fù)合損傷，無貧血、營養(yǎng)不良，無病理骨折，皮膚軟組織條件良好。 患者對治療及實驗方案知情同意，得到醫(yī)院倫理委員會批準。

1.3 手術(shù)方法

實驗組：該組患者采用3D 鈦網(wǎng)內(nèi)固定，這種鈦網(wǎng)根據(jù)每個病人的髕骨解剖結(jié)構(gòu)容易形成輪廓， 并適應(yīng)相應(yīng)的骨折模式，螺紋孔設(shè)計用于允許可變角度鎖緊螺釘，這也增加了鈦網(wǎng)的可定制性。 患者仰臥于手術(shù)床上，患者選擇腰硬聯(lián)合麻醉或全身麻醉，麻醉完成后，于患側(cè)大腿根部上止血帶，患側(cè)膝關(guān)節(jié)下方放置軟墊，使髕骨向上以便更好暴露手術(shù)視野。 依次常規(guī)消毒、鋪巾、貼皮膚膜保護術(shù)野，從靠近髕骨上極到脛骨結(jié)節(jié)遠端，行前正中切口入路， 正中切口可向兩端延伸并能避免損傷隱神經(jīng)的髕下支，鈍性分離至骨折端，研究發(fā)現(xiàn)髕前囊常被破壞，鄰近骨折線的骨膜升高，剩下的骨膜則保持原狀。 對于關(guān)節(jié)內(nèi)和骨折端必須進行沖洗及清理小碎骨片，以便精準復(fù)位，同時清除挫傷壞死的軟組織。 許多粉碎性骨折的冠狀面骨折累及髕骨遠端，重要的是要消除冠狀面骨折，以避免關(guān)節(jié)復(fù)位不良。 骨折塊在復(fù)位后用大號點狀復(fù)位鉗臨時固定，X 光透射檢查確認骨折復(fù)位， 臏股關(guān)節(jié)面重建對位良好， 將準備好的3D 個體化鈦網(wǎng)在髕骨表面定位好，結(jié)合可變角度鎖定孔及骨折塊復(fù)位位置選擇不同型號的單皮質(zhì)螺釘將鈦網(wǎng)固定在骨折塊上，骨折塊固定牢固，注意避免螺釘直接覆蓋骨折斷裂線， 根據(jù)骨折模式和粉碎情況，所用螺釘?shù)臄?shù)量有所不同。 手術(shù)結(jié)束時，觸摸關(guān)節(jié)面檢查復(fù)位情況， 同時膝蓋完全彎曲， 以測試固定的穩(wěn)定性，X 光透射驗證關(guān)節(jié)復(fù)位良好， 使用可吸收縫線修復(fù)關(guān)節(jié)囊和支持帶裂口，逐層縫合皮膚。 術(shù)前、術(shù)后相關(guān)影像學(xué)檢查及手術(shù)過程詳見圖。

對照組：對照組患者采用傳統(tǒng)克氏針張力帶固定，腰硬聯(lián)合麻醉或全身麻醉成功后， 選擇髕骨前縱行正中切口，顯露骨折端，徹底清理關(guān)節(jié)腔內(nèi)血腫及碎骨片，骨折塊用復(fù)位鉗臨時復(fù)位固定，首枚1.5 mm 克氏針從軸位穿入遠近端兩個主要骨折塊， 第二枚平行于前者穿入已復(fù)位的骨折塊，再用1.0 mm 鋼絲盡可能靠近克氏針和髕骨邊緣拉緊，繞成“8”字形捆綁，于髕骨上極打結(jié)并深埋。 C臂機透射檢查驗證固定和復(fù)位良好， 沖洗術(shù)口并充分止血，用可吸收縫線閉合關(guān)節(jié)囊和支持帶，逐層縫合切口。

1.4 術(shù)后康復(fù)

患者在術(shù)后應(yīng)用彈力繃帶加壓患膝， 術(shù)后第一天開始被動運動，并鼓勵患者進行主、被動屈膝運動及股四頭肌等長鍛煉，屈膝角度由患者疼痛耐受范圍決定。 手術(shù)后兩周術(shù)口拆線，第四周開始部分負重行走，同時鼓勵患者在第6 周進行不受限制的完全負重行走。 兩組研究所納入患者術(shù)后均給予系統(tǒng)性隨訪。

1.5 療效評估

統(tǒng)計術(shù)中手術(shù)時間、出血量、術(shù)后并發(fā)癥等指標；術(shù)后6 個月隨訪時，采用改良Bostman 髕骨骨折功能評分標準，從活動范圍、疼痛、工作、萎縮、輔助物、積液、打軟腿和爬樓梯等8 個方面，評價膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況。

2 結(jié)果

兩組患者術(shù)中對比，實驗組患者手術(shù)時間55～85 min，平均 70 min，出血量 20～30 mL，平均 27.5 mL；對照組患者手術(shù)時間 40～75 min，平均 62.5 min，出血量 5～200 mL，平均30 mL。術(shù)后兩組患者隨訪2～18 個月，平均12 個月，兩組患者骨折均順利愈合。 實驗組在術(shù)后隨訪中無術(shù)區(qū)觸痛，無出現(xiàn)皮膚高突，無內(nèi)固定斷裂，術(shù)后6 個月依據(jù)改良Bostma 評分標準，4 例患者均優(yōu)，優(yōu)良率達100%。 對照組在術(shù)后隨訪中，3 例出現(xiàn)術(shù)區(qū)觸痛，2 例出現(xiàn)皮膚高突，1例出現(xiàn)內(nèi)固定斷裂，術(shù)后6 個月改良Bostma 評分標準，優(yōu)7 例（53.8%），良 4 例（30.8%），差 2 例（15.4%），優(yōu) 良 率 為84.6%。

圖1D 逐層閉合皮膚切口Figure 1 3D printed individualized titanium mesh for the treatment of comminuted patellar fracture

圖2 鈦網(wǎng)治療髕骨閉合性粉碎性骨折手術(shù)前后影像學(xué)改變Figure 2. Imaging changes before and after the titanium mesh treatment of patella closed comminuted fracture

3 討論

依據(jù)AO 治療原則，對于髕骨簡單類型骨折及橫向骨折， 克氏針張力帶鋼絲固定是當(dāng)前臨床最為廣泛選用的手術(shù)方式[4-5]，這項經(jīng)典技術(shù)通過將膝關(guān)節(jié)彎曲時髕骨前部產(chǎn)生的張力轉(zhuǎn)化為穿透過關(guān)節(jié)表面的壓縮力， 從而促進骨折愈合。 然而，應(yīng)用克氏針張力帶鋼絲固定時，往往需要張力帶對側(cè)有較為完整的骨皮質(zhì)，骨折塊允許壓縮，以去承受內(nèi)固定時巨大的張力帶拉力[6]，因此在復(fù)雜性、粉碎性骨折及骨質(zhì)疏松性骨折使用克氏針張力帶固定難以得到有效治療。 同時，克氏針張力帶技術(shù)在應(yīng)用過程中存在一些缺點，如常需反復(fù)進針調(diào)整加重損傷，鋼絲與骨塊產(chǎn)生剪切力反應(yīng)，引起植入物斷裂失效導(dǎo)致復(fù)位不良，針尾刺激周圍皮膚和植入物突出等[7]。 而部分髕骨切除也會使患者面臨低位髕骨的風(fēng)險， 這會增加髕骨上的接觸力，并可能導(dǎo)致過早的骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生[8]。 鑒于克氏針張力帶和部分髕骨切除在粉碎性髕骨骨折治療中存在的缺陷，該科首次采用3D 打印個體化鈦網(wǎng)治療復(fù)雜性、粉碎性髕骨骨折，有效彌補了上述不足，取得了良好的效果，目前國內(nèi)尚未見相關(guān)報道。

鈦網(wǎng)容易成形，網(wǎng)板有許多螺釘鎖定固定點，可以保留骨骼，進行解剖重建，此外鈦網(wǎng)低剖面和開放式網(wǎng)格的設(shè)計， 能以適當(dāng)?shù)妮喞獕喝牍穷^， 允許鋼板嵌入軟組織中，潛在地減少傷口問題和植入物并發(fā)癥[9-10]。 研究指出，網(wǎng)板內(nèi)固定技術(shù)適用于任何移位的髕骨骨折， 但對于冠狀裂、粉碎或遠端極小碎片的患者尤為適用[11]。 與其他技術(shù)相比，使用網(wǎng)板固定的主要優(yōu)點包括不需要髕骨切除，獲得早期的運動范圍，剛性固定導(dǎo)致更可靠的骨結(jié)合，有效的解決髕骨下極粉碎問題以及潛在的膝關(guān)節(jié)功能改善結(jié)果[12]。

該課題組根據(jù)患者術(shù)前髕骨骨折類型及修復(fù)預(yù)案，數(shù)字化模擬3D 打印個體化鈦網(wǎng)，通過醫(yī)工協(xié)作為患者量身定制適應(yīng)自身髕骨解剖的網(wǎng)片。 在前期應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)使用鈦網(wǎng)內(nèi)固定能準確貼合髕骨解剖外形， 免去術(shù)中塑形， 固定操作較為簡單靈活， 并能提供可靠的固定強度，同時鈦網(wǎng)外形平滑柔和，有利于減少軟組織激惹的發(fā)生。 與傳統(tǒng)克氏針張力帶固定相比，使用鈦網(wǎng)內(nèi)固定術(shù)后患者出現(xiàn)術(shù)區(qū)觸痛、皮膚高突不適、植入物松動斷裂等并發(fā)癥的發(fā)生率明顯降低， 同時患者術(shù)后即可行早期膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)訓(xùn)練， 術(shù)后6 個月Bostma 評分顯示能獲得更好的膝關(guān)節(jié)功能改善。

綜上所述，相較于經(jīng)典的克氏針張力帶固定，3D 打印個體化鈦網(wǎng)內(nèi)固定方式固定可靠，貼合患者髕骨解剖，并發(fā)癥少， 操作更為簡便， 可有效治療多種類型的髕骨骨折， 特別是在高度粉碎性骨折和伴有骨質(zhì)疏松的患者治療中更具優(yōu)勢。 但該研究也存在局限性，樣本量和隨訪時間的不足， 同時鈦網(wǎng)和皮質(zhì)鎖緊螺釘?shù)呐渲煤蛻?yīng)用也缺乏統(tǒng)一的標準， 后期研究中將加大研究樣本量及延長隨訪時間， 行進一步的比較研究， 以獲得更具說服力的結(jié)果。