3D打印模擬手術方法在肱骨近端Neer四部分骨折中的優勢及對術后功能恢復的影響

戴 峰 王 青 王 江 范志豪 蔣正宇

1.江蘇省人民醫院溧陽分院骨科，江蘇溧陽 213300；2.江蘇省人民醫院關節外科，江蘇南京 210029

肱骨近端骨折是老年患者最常見的骨折類疾病，占全身骨折的50%以上。肱骨近端骨折后，多大結節撕脫骨折、肩袖損傷、骨折局部腫脹及軟組織粘連，進而限制患者的功能和活動，致殘率較高，臨床急需探索一種療效好、操作簡便的有效手術方法[1-2]。肱骨近端骨折多是關節內或鄰近關節骨折，常需要手術內固定治療，因此復雜肱骨近端骨折已成為臨床研究的重要方向[3]。

微創接骨板技術應用長型肱骨近端鎖定鋼板治療肱骨近端骨折取得了初步的滿意效果，這也為后期的生物力學研究提供了一定的理論依據，但鋼板統一塑形后置于不同長度的肱骨處，位置變化是否可能會產生醫源性刺激及造成神經功能紊亂還需要進一步證實[4-6]。3D 打印技術是一類快速制造和成型技術，近年來在骨科領域發展迅速，在部分粉碎性骨折的輔助應用中具有一定效果，但關于肱骨近端骨折的研究資料相對較少[7]。故而，本研究探討了3D 打印模擬手術方法在肱骨近端Neer 四部分骨折中的優勢及術后肩關節功能恢復的效果，現報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017 年1 月—2020 年1 月江蘇省人民醫院溧陽分院獲取的肱骨近端Neer 四部分骨折患者60 例，采用隨機數字表法，將其分為3D 組和傳統組，每組各30 例。診斷標準：肱骨外科頸骨折患者的診斷標準參考人民衛生出版社第八版《外科學》[8]中的標準。納入標準：①年齡≤65 歲；②具有明確的外傷病史；③入院后經X 線、CT 檢查確診為肱骨外科頸骨折者，Neer 分型為四部分骨折；④本研究符合《赫爾辛基宣言》[9]中醫學臨床實驗相關標準，術前與患者簽署知情同意書。排除標準：①惡性腫瘤、骨結核者；②合并嚴重的骨質疏松者；③感染疾病者；④凝血系統疾病者；⑤既往具有上肢運動功能障礙者。

3D 組，患者年齡19～63 歲，平均（34.2±8.6）歲；男20 例，女10 例；體重指數（BMI）（22.6±2.1）kg/m2；左側骨折20 例，右側骨折10 例；骨折至手術時間（2.6±0.8）d；外傷原因摔傷15 例，交通事故10 例，其他原因5 例。傳統組，患者年齡23～65 歲，平均（36.0±7.2）歲；男17 例，女13 例；患者BMI（22.8±2.7）kg/m2；左側骨折16 例，右側骨折14 例；骨折至手術時間（2.8±0.9）d；外傷原因摔傷12 例，交通事故10 例，其他原因8 例。兩組年齡、性別、BMI、患側分布、骨折至手術時間、骨折原因比較，差異均無統計學意義（均P ＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 手術方法 兩組均采用鎖定鋼板結合微創鋼板接骨術治療，3D 組采用三維重建建立3D 打印模型，模擬實施手術工程后，按照計劃對患者實施手術，3D打印機由東軟熙康公司生產。

傳統組：鎖定鋼板結合微創鋼板接骨術：取2 枚克氏針打入肱骨近端骨折塊，依據骨髓腔直徑和骨折端粉碎缺損情況選取恰當的同種異體骨插入髓腔，利用克氏針的撬拔作用和同種自體骨制成復位肱骨頭，克氏針穿過同種自體骨進行固定；C 型臂X 線機（美國GE 公司，型號：ST1000） 透視確定復位效果滿意后，將鋼板置于大結節頂端下5～10 mm、結節間溝外側5 mm 處；距關節面5～8 mm，打入合適螺釘；螺釘鋼板固定后，常規縫合固定肩袖和大小結節；C 型臂X 線機透視間骨折端內固定穩定且螺釘為進入關節面，大量生理鹽水沖洗后逐層縫合并置1 條負壓引流管[10]。

3D 組：術前對健側肱骨進行CT（西門子公司，型號：XU-800）掃描，依據數據建模鏡像進行3D 打印，模擬患側骨折前的完整肱骨外形，肱骨近端鎖定鋼板提前螺旋塑性后消毒處理；其余操作同傳統組。

1.2.2 觀察指標及肩關節功能評價 比較兩組手術時間、手術出血量、術中C 臂下透視次數、解剖復位率（兩骨折端的接觸面和對線完全良好）、骨折愈合時間（經X 線檢查，骨痂形成骨，折線完全消失）、骨折延遲愈合（超過6 個月時間X 線片顯示骨折線沒有模糊，骨痂生長稀少）、術后不同時間患者肩關節功能（Constant-Murley 評分）[11]及手術并發癥。Constant-Murley評分系統對患者的肩關節功能進行綜合性評價：該系統主要包括疼痛（總分15 分）、肌力（總分25 分）、日常活動（總分20 分）、關節活動范圍（總分40 分），評分越高患者的肩關節功能越好[11]。

1.3 統計學方法

采用SPSS 21.0 對所得數據進行統計學分析，計量資料采用均數±標準差（）表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗，計數資料采用例數或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。以P ＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3D 組和傳統組手術情況、術后骨折愈合情況比較

3D 組手術時間、手術出血量、術中C 臂下透視次數、骨折愈合時間均低于傳統組，差異均有統計學意義（均P ＜0.05）；3D 組解剖復位率高于傳統組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。見表1。

表1 3D 組和傳統組手術情況、術后骨折愈合情況比較

2.2 3D 組和傳統組肩關節功能比較

術后6 個月，兩組疼痛、肌力、日常活動、關節活動范圍及Constant-Murley 總分均較術后3 個月升高，差異均有統計學意義（均P ＜0.05）。術后3 個月，3D 組疼痛、肌力、日常活動、關節活動范圍及Constant-Murley 總分均高于傳統組，差異均有統計學意義（均P ＜0.05）；術后6 個月，3D 組疼痛、肌力、日常活動、關節活動范圍及Constant-Murley 總分與傳統組比較，差異均無統計學意義（均P ＞0.05）。見表2。

2.3 3D 組和傳統組手術并發癥發生率比較

3D 組有1 例發生切口感染，傳統組有2 例出現切口感染、3 例內固定松動、3 例延遲愈合，3D 組手術并發癥發生率為3.33%（1/30）低于傳統組的26.67%（8/30），差異有統計學意義（χ2=4.706，P=0.03）。

表2 3D 組和傳統組肩關節功能比較（分，）

表2 3D 組和傳統組肩關節功能比較（分，）

注：t1、P1 為兩組術后3 個月比較，t2、P2 為兩組術后6 個月比較

3 討論

Neer 四部分骨折屬于肱骨近端骨折，多見于老年骨質疏松患者，具有移位嚴重且穩定性較低的特點，臨床治療方法主要是復位固定治療，以恢復完整的解剖結構[12]。老年患者是肱骨近端骨折的主要患病人群，但由于老年患者存在鈣流失較快及骨質疏松的癥狀，肱骨近端骨折后斷端極有可能嵌入軟組織且肱骨旋轉分離移位較嚴重，進而并發其他類型骨折，增加手術處理難度[13]。

鎖定鋼板結合微創鋼板接骨術因較好的穩定性及良好的支撐作用在臨床肱骨近端骨折的臨床治療中常具有滿意效果，但文獻[14-17]提示肱骨近端鎖定鋼板仍具有一定的并發癥發病率，其中多見螺釘穿出關節面和內翻畸形。近年來3D 打印輔助在復雜骨折手術中的應用已較為廣泛，通過事前掃描獲得等比例模型制作可更適合患者的內固定鋼板，有助于提前選擇合理的螺釘和鋼板大小、長度，進而縮短手術時間[18-19]。本研究結果顯示3D 組手術時間、手術出血量、術中C臂下透視次數、骨折愈合時間均低于傳統組，差異均有統計學意義（均P ＜0.05）；3D 組解剖復位率高于傳統組，差異有統計學意義（P ＜0.05）。上述結果提示3D 打印模擬手術方法在肱骨近端Neer 四部分骨折中應用可縮短手術時間、減少手術出血、提高復位效果。3D 打印技術通過提前的CT 掃描并將掃描數據導入三維重建軟件中，通過軟件的技術處理獲得患者骨折的三維模型，有助于醫師從任意角度觀察骨折情況，選取恰當的工具并使醫生更好觀察骨折情況，更快準備手術內容，進而縮短手術時間，縮短術后恢復時間，提高解剖復位效果[20-23]。

3D 組和傳統組肩關節功能比較發現術后3 個月，3D 組疼痛、肌力、日常活動、關節活動范圍及Constant-Murley 總分均高于傳統組，差異均有統計學意義（均P ＜0.05）；但術后6 個月，3D 組疼痛、肌力、日常活動、關節活動范圍及Constant-Murley 總分與傳統組比較，差異均無統計學意義（均P ＞0.05）。上述結果說明3D 打印技術在肱骨近端Neer 四部分骨折治療中的應用有助于促進術后肩關節功能的快速恢復。3D打印技術能夠打印出完整的虛擬復位前后的肱骨近端骨折情況，并在未復位的模型上進行模擬提拉、復位等練習，甚至可以在虛擬復位的過程中，確定復位標記點，規劃好每個骨折塊的復位順序，以求在正式手術中更加順利和高效，增加了骨折復位的精準度[24]。此外，3D 打印技術有助于加強醫患溝通，提高患者依從性，降低C 臂機的使用次數并促進患者配合手術的進行，術后順利進行功能訓練，促進術后肩關節功能的恢復[25]。

進一步對手術并發癥發生率比較發現3D 組手術并發癥發生率（3.33%）低于傳統組（26.67%），差異有統計學意義（P＜0.05）。該結果說明3D 打印模擬手術方法在肱骨近端Neer 四部分骨折治療中有助于降低手術并發癥發生率。3D 打印根據患者具體骨折部位、進行1∶1的鋼板個性化定制，適用性更高，手術復位固定效果更好；而傳統的鎖定鋼板是批量生產，螺釘孔位及個體長度等均需要人體適應，不利于手術固定，因此3D 打印技術能夠降低手術治療的并發癥發生率。

綜上所述，3D 打印模擬手術方法在肱骨近端Neer四部分骨折中應用對于縮短手術時間、減少手術出血、提高復位效果、改善術后肩關節早期功能恢復等方面具有一定的優勢。