兒童陳舊性橈骨頭脫位3D打印模型形態比較研究

姜海，李曉博，趙國龍，同毓龍，苗武勝

(1.西北婦女兒童醫院骨科，陜西 西安 710061；2.西安醫學院第三附屬醫院小兒骨科，陜西 西安 710068)

兒童橈骨頭脫位在小兒骨科臨床中并不少見，常由創傷導致，新鮮孟氏骨折兒童處理不及時，常導致陳舊橈骨頭脫位，給臨床治療帶來了很多的困難。先天性橈骨頭脫位[1-4]病史難確定，有典型的X線表現。發育性橈骨頭脫位[5-6]較為少見，通常為尺骨遠端或近端有瘤體，隨著瘤體在發育過程中逐漸增大或對骨骺的影響導致尺骨短縮，引起橈骨頭逐漸脫位。特發性的橈骨頭脫位[7]是除了創傷性、先天性、發育性以外的其他因素或不明原因導致的脫位。

有文獻報道[8]陳舊性橈骨頭脫位兒童患側尺骨存在三維畸形，為了更直觀地觀察陳舊性橈骨頭脫位兒童雙側尺橈骨的形態，本文病例采用MIMICS10.01軟件進行雙側尺橈骨的三維形態學觀察和數據測量，同時采用3D打印技術打印出雙側尺橈骨模型，直觀地觀察雙側尺橈骨的空間位置關系及形態對比，以便更好地進行術前手術方案設計。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標準 納入標準：有明確的外傷史，為創傷性橈骨頭脫位；傷后時間超過1個月；有尺橈骨全段三維CT數據。排除標準：外傷史不明確，可能為先天性或特發性橈骨頭脫位；僅有尺橈骨近端三維CT數據。

1.2 一般資料 納入2016年1月至2017年12月7例兒童橈骨頭脫位資料，均為男性；年齡3～13歲，平均(9.0±0.4)歲；均為BadoⅠ型；左側3例，右側4例；受傷至手術時間2～60個月。

1.3 儀器與方法 所有患兒入院后拍攝雙側尺橈骨全長正側位X線片。采用美國Philips公司生產的Brilliance16排螺旋CT機進行數據的采集。通過雙側尺橈骨全段三維CT掃描，將數據導入MIMICS 10.01軟件進行三維重建，利用鏡像技術對比觀察雙側尺骨的形態，進行數據測量。然后行3D打印雙側尺橈骨模型，觀察雙側尺橈骨的空間位置關系，在冠狀位、矢狀位、軸位進行尺骨形態的對比，對比測量雙側尺橈骨的長度。

2 結 果

本研究患兒患側尺橈骨全長正位X線片表現為尺骨前弓畸形，側位X線片表現為橈骨頭向前側脫位，其中2例橈骨近端超過尺骨冠狀突水平(見圖1)。

圖1 3歲患兒傷后2個月X線片示右橈骨頭向前脫位

軟件測量示患側尺骨存在三維畸形改變。冠狀位成角為2.56°～17.88°，平均9.76°。矢狀位成角為11.32°～20.83°，平均15.49°。軸位旋轉角度為4°～27°，平均13°(見表1)。三維畸形改變中以矢狀位前弓畸形最明顯，與臨床所見相符。測量雙側尺骨的長度，僅1例患側比健側短縮>5 mm，為6.86 mm。雙側尺骨長度差別0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。雙側橈骨長度的差別0.28～4.7 mm，平均1.95 mm(見表2)。

通過直觀地觀察3D打印的雙側尺橈骨模型發現患側尺骨形態明顯改變，表現在正位觀尺骨外翻，側位觀尺骨明顯的前弓，軸位觀尺骨旋后。患側尺骨近端的外側橈切跡模糊，不清晰，凹陷不明顯。患側橈骨形態沒有明顯改變。橈骨近端向前或前外脫位，與尺骨的三維形態結構改變。觀察患側尺骨的長度，1例明顯短于健側。橈骨的長度與健側比較，沒有明顯差異。

表1 患兒患側尺骨三維測量數據

表2 患兒雙側尺橈骨長度對比(mm)

典型病例為一13歲男性患兒，以“左肘傷后5年，發現左肘包塊4個月”為主訴就診。查體：左肘外翻畸形，左肘外側可捫及脫位的橈骨頭，左肘伸屈功能正常，前臂旋前70°，旋后90°。術前行雙側尺骨三維數據測量，發現患側尺骨存在冠狀位10.36°的外翻畸形，矢狀位15.47°的前弓畸形，軸位7°的旋后畸形。測量雙側尺橈骨的長度，發現患側尺骨有短縮，橈骨長度無明顯差別(見圖2～3)。通過3D打印雙側尺橈骨模型，可更直觀地發現患側尺骨的三維畸形，同時還合并短縮畸形(見圖4～5)。雙側橈骨形態及長度對比沒有發現明顯差異(見圖6)。

圖2 雙側尺骨長度測量相差6.86 mm

圖3 雙側橈骨長度測量無明顯差別 圖4 左側尺骨有前弓畸形

圖5 左側尺骨較右側尺骨短縮，向外成角，軸位上有旋轉畸形

圖6 雙側橈骨形態及長度未見明顯不對稱

3 討 論

兒童孟氏骨折導致的橈骨頭脫位臨床上較為常見，新鮮的橈骨頭脫位比較容易處理。只要將尺骨骨折復位，橈骨頭脫位一般都能獲得糾正。但臨床上經常出現漏診和誤診，導致陳舊性橈骨頭脫位的出現。陳舊性橈骨頭脫位是小兒骨科面臨的一個治療難題。雖然有很多的手術方式來治療，然而術后橈骨頭半脫位、再脫位仍時有發生[9]。為了更好地治療兒童陳舊性橈骨頭脫位，我們有必要對陳舊性橈骨頭脫位兒童的尺橈骨之間的相互空間位置關系及形態學改變進行深入地研究。掌握了病理改變特點，才能更好地設計出個性化的手術方式，減少術后橈骨頭半脫位或再脫位的發生。

對于兒童陳舊孟氏骨折導致的橈骨頭脫位，雙側尺橈骨的全段正側位X線片是必要的一項輔助檢查。只拍攝患側肘關節的正側位X線片會遺漏一些重要的病理改變信息。通過觀察患側的尺橈骨全段正位X線片，我們可以發現尺骨近端有外翻畸形；側位X線片發現尺骨近端或中段有前弓畸形。對于尺骨是否有旋轉畸形，單純的拍片無法觀察。因此采用三維CT數據導入MIMICS軟件，進行患側尺骨的三維畸形測量就顯得很有必要。通過7例病例的測量我們發現橈骨頭脫位兒童患側尺骨與健側尺骨相比，存在三維畸形，即在冠狀位有外翻畸形，矢狀位有前弓畸形，軸位有旋后畸形。其中3例病例旋轉畸形更明顯(本組病例2、3、4)。提示不同的受傷機制可能會導致尺骨產生不同程度的畸形。Bado認為Ⅰ型的受傷機制為過度旋前[10]。肘關節伸直位摔傷時，前臂旋前位著地，被動過度旋前力量導致尺骨近端骨折，橈骨頭向前脫位。過度旋前的力量也有可能導致尺骨產生旋轉畸形。這也許能解釋所有橈骨頭前脫位患兒患側尺骨均存在不同程度旋轉畸形的測量結果。

有作者[11]認為橈骨頭脫位后會出現橈骨的過度生長，我們不太贊成這樣的觀點。從雙側橈骨長度的比較發現，長度差為0.14～4.70 mm，平均為1.95 mm。考慮到測量的誤差，這樣的差別應該是沒有意義的。尺骨的長度差為0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。尺骨畸形明顯，測量均是在矢狀位測量的，因此差別比橈骨要大一些，但平均值也很小。遠端的骺板對尺橈骨的生長起主要作用，近端的骺板生長潛力非常有限。我們推測橈骨頭脫位后，橈骨近端雖然失去了尺骨近端和肱骨外髁的限制，但過度生長的可能性非常小。我們的測量結果也證實橈骨頭脫位后患側橈骨沒有出現過度生長。

3D打印技術在骨科運用越來越廣泛了。三維實體模型、手術中應用的導板、個性化假體等在臨床均有運用[12-15]。在小兒骨科，3D打印技術較多地運用于肘內翻的治療，發育性髖關節脫位、先天性高肩胛癥的輔助治療，脊柱側彎的輔助手術，惡性腫瘤的個性化假體植入等[16-20]。對于在兒童橈骨頭脫位治療中的應用，報道很少。我們為了更直觀地觀察雙側尺橈骨的形態，故采用3D打印技術打印出雙側的尺橈骨模型，來進行測量和對比。

本組7例進行了雙側尺橈骨的3D打印模型。其中4例尺橈骨立體打印，可以更直觀地觀察出橈骨頭與尺骨的空間位置關系。3例采用的尺橈骨分開打印。打印出的雙側尺橈骨模型更為直觀地發現患側尺骨存在空間的三維畸形。由于尺骨近端長期失去橈骨頭的刺激，尺骨的橈切跡變得模糊，失去正常的凹陷。尺骨的橈切跡是橈骨近端與尺骨近端相互匹配的一個重要解剖結構。對于脫位時間長的病例，即使獲得復位，橈骨近端與尺骨近端的匹配性也會減弱，可能或導致術后初期前臂旋轉功能的不足，也可能會導致部分病例出現半脫位。尺骨的短縮與脫位時間有關系，脫位時間越長，尺骨短縮程度越嚴重。分析原因可能有兩方面：(1)尺骨的前弓和外翻畸形可以導致冠狀位上的短縮。(2)有可能橈骨頭脫位后，橈骨遠端與尺骨遠端之間的生物力學作用減弱，尺骨遠端骨骺的生長速度減緩，導致尺骨的短縮。第二種原因需要進一步的動物實驗或其他方法來進行驗證。尺骨短縮的幅度比較有限，該組病例中傷后5年的患兒尺骨短縮僅6.86 mm，提示在臨床治療中，尺骨近端截骨矯形，延長尺骨是否有必要需要更多的臨床病例來驗證。

本組病例僅從骨性結構對雙側尺橈骨進行了比較和測量，但在受傷機制中，軟組織的因素對于橈骨頭脫位起了很重要的作用。未來有必要對陳舊性橈骨頭脫位兒童患側的肘關節關節囊、環狀韌帶、骨間膜等軟組織進行深入地研究，和健側的進行比較，從而全面了解陳舊性橈骨頭脫位兒童的病理機制，有助于更好的臨床治療。

綜上所述，陳舊性橈骨頭脫位兒童患側尺骨存在三維畸形，有不同程度的短縮。患側橈骨形態及長度與健側比較，沒有明顯差異。3D打印尺橈骨模型可以直觀地顯示患側橈骨與尺骨的空間位置關系，以及患側尺骨的三維畸形改變，有助于術前手術設計。