基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合臨床觀察

謝坤南，畢若杰，馬姍姍，孫昌俊，李力更

唐山市第二醫(yī)院，河北唐山063000

跟骨骨折是臨床常見(jiàn)的骨折類型之一，占全身骨折的1%～2%，其中60%～75%跟骨骨折伴有距下關(guān)節(jié)損傷[1-2]。由于跟骨解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部分跟骨骨折無(wú)法早期實(shí)施切開復(fù)位內(nèi)固定，從而發(fā)展為陳舊性骨折并伴有嚴(yán)重畸形，極大地影響患者生活質(zhì)量[3]。既往陳舊性跟骨骨折畸形愈合通常采取截骨矯形術(shù)治療，術(shù)者僅憑術(shù)前影像學(xué)資料進(jìn)行粗略設(shè)計(jì)，難以保證術(shù)中截骨精準(zhǔn)性。近年來(lái)，隨著數(shù)字仿真建模技術(shù)發(fā)展，數(shù)字虛擬技術(shù)在疾病診斷、治療和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究中得到廣泛應(yīng)用。3D打印技術(shù)可為手術(shù)方案制定、手術(shù)模擬提供個(gè)性化評(píng)估，雖然能夠解決上述問(wèn)題[4]，但目前其在臨床上的應(yīng)用并不廣泛，還需要進(jìn)一步推廣。基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)通過(guò)專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)跟骨骨折CT圖像進(jìn)行三維重建，獲取虛擬截骨后的相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)并與健側(cè)進(jìn)行對(duì)比和擬合，引導(dǎo)骨折解剖復(fù)位，恢復(fù)關(guān)節(jié)面平整，從而達(dá)到更佳的治療效果[5]。本研究對(duì)比觀察了基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)與3D打印輔助下矯形術(shù)治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的臨床效果。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2017年1月—2019年5月唐山市第二醫(yī)院收治的陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者86例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)X線檢查證實(shí)為陳舊性跟骨骨折畸形愈合；②單側(cè)骨折；③Stephens CT分型為Ⅱ、Ⅲ型。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在凝血功能紊亂或活動(dòng)性內(nèi)出血者；②足部存在感染病灶、皮膚潰爛或全身急慢性感染者；③合并骨外露、骨髓炎、退行性關(guān)節(jié)炎等骨關(guān)節(jié)疾病者；④精神行為異常者。按隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)將患者分為觀察組、對(duì)照組，每組43例。觀察組男26例、女17例，年齡(37.39±5.72)歲，BMI(19.58±3.40)kg/m2，初次受傷至本次手術(shù)時(shí)間(15.27±6.15)個(gè)月，骨折部位：左足27例、右足16例，初始治療方法：簡(jiǎn)單石膏托外固定35例、閉合復(fù)位經(jīng)皮撬撥克氏針內(nèi)固定6例、切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定2例，Stephens CT分型：Ⅱ型38例、Ⅲ型5例；對(duì)照組男28例、女15例，年齡(36.74±6.05)歲，BMI(20.36±2.66)kg/m2，初次受傷至本次手術(shù)時(shí)間(14.98±5.83)個(gè)月，骨折部位：左足29例、右足14例，初始治療方法：簡(jiǎn)單石膏托外固定32例、閉合復(fù)位經(jīng)皮撬撥克氏針內(nèi)固定8例、切開復(fù)位鋼板內(nèi)固定3例，Stephens CT分型：Ⅱ型36例、Ⅲ型7例。兩組臨床資料具有可比性。本研究經(jīng)唐山市第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象知情同意。

1.2 手術(shù)方法 所有患者入院后完善術(shù)前相關(guān)檢查。對(duì)照組予3D打印輔助下矯形術(shù)治療，觀察組予基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)治療。

對(duì)照組術(shù)前采集雙側(cè)跟骨CT薄層掃描圖像，以Dicom格式輸入Mimics18.0軟件，重建跟骨、距骨、骰骨三維模型。對(duì)骨折塊圖像分割、虛擬復(fù)位，并通過(guò)健側(cè)鏡像實(shí)施三維配準(zhǔn)。復(fù)位滿意后，制作卡位模塊，并以卡位模塊為主體制作釘?shù)缹?dǎo)航模塊。保留跟骨復(fù)位模型與釘?shù)缹?dǎo)航模塊以stl格式保存，然后導(dǎo)入MakerBot軟件。由Replicator 2X 3D打印機(jī)按1∶1打印出跟骨骨折畸形愈合復(fù)位仿真模型，并在模型上模擬復(fù)位操作，以此選擇合適長(zhǎng)度的鋼板、螺釘并確定其位置和角度。患者入手術(shù)室后，取側(cè)臥位，連續(xù)硬膜外麻醉完全后，牽開腓骨肌肌腱，自跟結(jié)節(jié)至跟骰關(guān)節(jié)鑿除外側(cè)壁，用骨刀鑿平或擺鋸去除膨隆的跟骨外側(cè)壁，顯露距下關(guān)節(jié)。依據(jù)術(shù)前3D打印的仿真模型尋找原始骨折線，用骨刀鑿開陳舊骨折線，糾正跟骨內(nèi)外翻畸形。撬起復(fù)位塌陷的關(guān)節(jié)面骨塊，恢復(fù)距下關(guān)節(jié)面平整。采用跟骨外側(cè)壁填塞植骨或自體髂骨植骨修復(fù)，恢復(fù)跟骨長(zhǎng)度、寬度、高度。選取合適跟骨鋼板置于跟骨外側(cè)壁，并予螺釘固定。經(jīng)C型臂X線機(jī)透視，確定鋼板、螺釘固定和骨折復(fù)位滿意后，閉合切口。

觀察組術(shù)前通過(guò)雙源64排螺旋CT采集跟骨骨折薄層CT掃描圖像，以Dicom格式導(dǎo)入Mimics14.0軟件，選擇修正編輯后將相鄰骨塊分離為獨(dú)立掩碼模塊，重建骨折三維模型。患者入手術(shù)室后，取側(cè)臥位，硬膜外麻醉或全身麻醉完全后，于跟骨骨折處皮膚行改良外側(cè)擴(kuò)大“L”形切口，起始自外踝上，沿跟腱前緣縱行向下至足背皮膚與足底皮膚相交處，呈鈍角拐向前方至第五跖骨基底部近側(cè)1 cm處。逐層分離至跟骨，銳性剝離骨膜，向上掀起皮瓣，采用3或4枚直徑2.0 mm的克氏針由切口分別鉆入外踝、距骨頸、骰骨，并折彎克氏針，牽開皮瓣。使用撐開器撐開距下關(guān)節(jié)后關(guān)節(jié)面，以刮匙徹底清除距下關(guān)節(jié)后關(guān)節(jié)面殘留的關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下硬化骨。結(jié)合關(guān)節(jié)面塌陷范圍，于髂骨翼取一大小合適的楔形骨塊或采用同種異體骨塊，修整關(guān)節(jié)塌陷和內(nèi)外翻畸形，嵌入撐開距下關(guān)節(jié)間隙內(nèi)實(shí)施結(jié)構(gòu)性植骨，周圍植入松質(zhì)骨，矯正跟骨內(nèi)外翻，修復(fù)跟骨高度及足弓，采用1或2枚空心釘導(dǎo)針固定距下關(guān)節(jié)，自跟骨負(fù)重面后側(cè)經(jīng)導(dǎo)針植入距骨體。C型臂X線機(jī)透視位置滿意后，置入直徑6.5 mm的空心釘，適度加壓，確保跟骨外側(cè)緣貼近距骨，同時(shí)將松質(zhì)骨骨屑置入植骨塊外側(cè)和距下關(guān)節(jié)。最后經(jīng)C型臂X線機(jī)透視，內(nèi)固定位置合適后，無(wú)張力下閉合切口。

兩組術(shù)后切口常規(guī)換藥，常規(guī)應(yīng)用抗菌藥物。術(shù)后24 h行足趾被動(dòng)功能鍛煉，術(shù)后7 d實(shí)施患肢主動(dòng)功能鍛煉。術(shù)后8周復(fù)查X線片，結(jié)合骨折愈合情況，適度加強(qiáng)患肢功能鍛煉直至負(fù)重行走。

兩組麻醉、手術(shù)和護(hù)理均由同一團(tuán)隊(duì)完成。

1.3 指標(biāo)觀察

1.3.1 手術(shù)一般情況 收集兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后下床時(shí)間、住院時(shí)間。其中，術(shù)后下床時(shí)間指健側(cè)負(fù)重，患側(cè)不負(fù)重，能扶拐下床的時(shí)間。

1.3.2 疼痛創(chuàng)傷應(yīng)激和氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo) 分別于術(shù)前和術(shù)后12、24 h，采集空腹肘靜脈血10 mL，3 000 r/min離心10 min、離心半徑8 cm，留取上層血清，-80 ℃保存。待標(biāo)本成批后，分別檢測(cè)疼痛創(chuàng)傷應(yīng)激和氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)。疼痛創(chuàng)傷應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)包括β-內(nèi)啡肽(β-EP)、P物質(zhì)、前列腺素E2(PGE2)，氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)包括丙二醛(MDA)、總抗氧化能力(TAC)、脂質(zhì)過(guò)氧化物(LPO)、羥基自由基(OH)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)。其中，血清β-EP、P物質(zhì)、PGE2、TAC、GSH-Px檢測(cè)采用ELISA法，試劑盒購(gòu)自上海通蔚實(shí)業(yè)有限公司；血清MDA檢測(cè)采用硫代巴比妥酸法，試劑盒購(gòu)自上海康朗生物科技有限公司；血清LPO、OH檢測(cè)采用比色法，試劑盒購(gòu)自北京望升偉業(yè)科技發(fā)展有限公司。所有操作嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。

1.3.3 跟距影像學(xué)參數(shù) 分別于術(shù)前和術(shù)后3、6個(gè)月，采用雙源64排螺旋CT掃描跟骨側(cè)位、軸位圖像，通過(guò)內(nèi)置角度測(cè)量功能測(cè)量跟距影像學(xué)參數(shù)，包括距骨傾斜角、Peries角、Gissane角、B(o)hler角、跟骨丘部高度、跟骨水平長(zhǎng)度、跟骨軸長(zhǎng)度、跟骨寬度。

1.3.4 足部功能 分別于術(shù)前和術(shù)后3、6個(gè)月，采用美國(guó)足踝外科協(xié)會(huì)(AOFAS)Maryland評(píng)分系統(tǒng)評(píng)價(jià)足功能。AOFAS Maryland評(píng)分系統(tǒng)包括疼痛，功能和自主活動(dòng)、支撐情況，最大步行距離、地面步行、反常步態(tài)、前后活動(dòng)、后足活動(dòng)、踝—后足穩(wěn)定性、足部對(duì)線等9項(xiàng)，總分100分。其中，90～100分為優(yōu)，75～89分為良，50～74分為可，<50分為差。計(jì)算足部功能優(yōu)良率。

1.3.5 并發(fā)癥 術(shù)后隨訪6個(gè)月，統(tǒng)計(jì)隨訪期間并發(fā)癥情況，如切口感染、持久性輕微足跟痛、皮緣壞死等。

2 結(jié)果

2.1 兩組手術(shù)一般情況比較 見(jiàn)表1。

表1 兩組手術(shù)一般情況比較

2.2 兩組手術(shù)前后疼痛創(chuàng)傷應(yīng)激和氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)比較 見(jiàn)表2、3。

表2 兩組手術(shù)前后氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)比較

表3 兩組手術(shù)前后疼痛創(chuàng)傷應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)比較

2.3 兩組手術(shù)前后跟距影像學(xué)參數(shù)比較 隨訪6個(gè)月，觀察組失訪2例，對(duì)照組失訪3例，剔除失訪患者。兩組術(shù)前和術(shù)后3、6個(gè)月跟距影像學(xué)參數(shù)比較見(jiàn)表4。

表4 兩組手術(shù)前后跟距影像學(xué)參數(shù)比較

2.4 兩組手術(shù)前后足部功能比較 兩組手術(shù)前后AOFAS Maryland評(píng)分比較見(jiàn)表5。觀察組與對(duì)照組術(shù)后3個(gè)月足部功能優(yōu)良率分別為90.24%(37/41)、90.00%(36/40)，術(shù)后6個(gè)月分別為92.68%(38/41)、92.50%(37/40)。兩組術(shù)后3、6個(gè)月足部功能優(yōu)良率比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2分別為0.113、0.154，P均>0.05)。

表5 兩組手術(shù)前后AOFAS Maryland評(píng)分比較

2.5 兩組并發(fā)癥情況 觀察組術(shù)后發(fā)生持久性輕微足跟痛1例，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率為2.44%(1/41)；對(duì)照組術(shù)后發(fā)生切口感染1例、皮緣壞死1例，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率為5.00%(2/40)。兩組術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.001，P>0.05)。

3 討論

跟骨在足部功能中扮演重要角色，其特殊解剖形態(tài)的完整性對(duì)維持后足正常的關(guān)節(jié)功能，確保負(fù)重時(shí)下肢應(yīng)力正常傳遞和保護(hù)足縱弓功能具有重要作用[6-7]。由于跟骨解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部分跟骨骨折無(wú)法早期實(shí)施切開復(fù)位內(nèi)固定，從而發(fā)展為陳舊性骨折并伴有嚴(yán)重畸形。陳舊性跟骨骨折畸形愈合會(huì)引起一系列繼發(fā)性病理變化，如距下關(guān)節(jié)面塌陷、跟骨高度丟失、跟骨內(nèi)外翻等，可誘導(dǎo)足運(yùn)動(dòng)軸改變，從而引起足跟部各關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)關(guān)系紊亂，出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀和功能障礙[8-9]。3D打印技術(shù)是目前骨科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)3D打印機(jī)打印的仿真模型能夠清晰地呈現(xiàn)陳舊性跟骨骨折畸形愈合部位的解剖信息，從而提高手術(shù)精準(zhǔn)度，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。但3D打印技術(shù)的手術(shù)模擬與實(shí)際操作存在一定差距。因此，選擇合理有效的治療手段仍是目前陳舊性跟骨骨折畸形愈合的研究重點(diǎn)。

近年來(lái)，數(shù)字化三維重建及其后處理技術(shù)被逐漸用于骨科疾病的診斷和治療。張學(xué)勝等[10]認(rèn)為，陳舊性髕骨骨折畸形愈合采用CT薄層掃描和三維重建，不僅能精準(zhǔn)界定髕骨骨折面，模擬骨折復(fù)位內(nèi)固定，引導(dǎo)精確截骨、復(fù)位及內(nèi)固定過(guò)程，還能解決截骨部位定位困難、復(fù)位效果不理想等一系列問(wèn)題。與3D打印技術(shù)比較，基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：①利用Mimics軟件實(shí)施三維重建，可提高畸形跟骨結(jié)構(gòu)數(shù)字化與可視化，有助于降低手術(shù)盲目性，并通過(guò)任意分割、剖切跟骨復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，從而為手術(shù)方案制定提供科學(xué)的依據(jù)[11]；②撐開距下關(guān)節(jié)，可充分顯露距骨下方和跟骨上方壓縮的關(guān)節(jié)軟骨面，有利于提高手術(shù)操作的清晰度[12-13]；③植入楔形髂骨或采用同種異體骨塊，有助于減輕足部疼痛，加快足部功能及解剖結(jié)構(gòu)恢復(fù)。

本研究比較了基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)與3D打印輔助下矯形術(shù)治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的臨床效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組術(shù)中出血量、術(shù)后下床時(shí)間、住院時(shí)間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但觀察組手術(shù)時(shí)間更長(zhǎng)，可能與入路方式、髂骨植骨修整等因素有關(guān)。有學(xué)者指出，手術(shù)創(chuàng)傷可引起體內(nèi)多種因子水平改變，而β-EP、P物質(zhì)、PGE2作為反映疼痛應(yīng)激程度的常用指標(biāo)，與創(chuàng)傷程度密切相關(guān)[14-15]。同時(shí)，創(chuàng)傷和疼痛在一定程度上還會(huì)誘發(fā)機(jī)體氧化應(yīng)激，導(dǎo)致氧化損傷指標(biāo)水平出現(xiàn)波動(dòng)，主要表現(xiàn)為MDA、LPO、OH水平升高，TAC、GSH-Px水平降低[16-17]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與3D打印輔助下矯形術(shù)比較，基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)的早期創(chuàng)傷較大，可能與手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)患者影響較大有關(guān)，但后者術(shù)后24 h疼痛應(yīng)激和氧化應(yīng)激恢復(fù)速度較前者快，提示基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)不會(huì)增加陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者手術(shù)創(chuàng)傷，具有一定安全性。本研究還發(fā)現(xiàn)，兩組術(shù)后3、6個(gè)月距骨傾斜角、跟骨丘部高度、跟骨水平長(zhǎng)度、跟骨軸長(zhǎng)度、Peries角、Gissane角、B(o)hler角均高于術(shù)前，跟骨寬度均低于術(shù)前，并且觀察組與對(duì)照組效果相當(dāng)。這主要?dú)w因于基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)通過(guò)CT三維重建，不僅可直接觀察內(nèi)側(cè)載距突關(guān)節(jié)面塌陷情況，直觀了解涉及距下關(guān)節(jié)面骨折塊相關(guān)情況，還可通過(guò)跟骨入路清楚顯露距下關(guān)節(jié)，提高結(jié)構(gòu)性植骨位置準(zhǔn)確性及與距下關(guān)節(jié)接觸面緊密率，有助于矯正跟骨內(nèi)外翻，恢復(fù)跟骨高度及足弓，最大限度恢復(fù)跟骨形態(tài)及關(guān)節(jié)面，進(jìn)而改變跟距影像學(xué)參數(shù)。本研究還發(fā)現(xiàn)，基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)后3、6個(gè)月足部功能改善與3D打印輔助下矯形術(shù)效果相當(dāng)，二者并發(fā)癥的發(fā)生率均較低。進(jìn)一步證實(shí)基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)對(duì)陳舊性跟骨骨折畸形愈合的治療有效性，加之大多數(shù)醫(yī)院具備CT設(shè)備，推廣應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，在基層醫(yī)院或無(wú)3D打印技術(shù)醫(yī)院，是一種改善陳舊性跟骨骨折畸形愈合患者足部畸形外觀及恢復(fù)足部正常功能的可行方法。

綜上所述，基于三維CT解剖重建距下關(guān)節(jié)撐開植骨融合術(shù)治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合安全有效，有望成為治療陳舊性跟骨骨折畸形愈合的理想術(shù)式。