平樂正骨手法復位聯合3D 打印輔助氣囊設計外固定支具治療橈骨遠端骨折療效觀察

張文明，張 迪，楊 波，周獻偉，劉林云

（河南省洛陽正骨醫院，河南省骨科醫院，河南 鄭州450000）

骨折中四肢骨折較常見，而橈骨遠端骨折約占急診骨折的17%［1］，治療方法以手法復位加外固定治療為主［2］，中醫手法正骨治療該病有特長，平樂正骨經過二百余年的實踐和創新，成為我國中醫骨傷科最大學術流派，是國家非物質文化遺產，講究治傷手法、固定方法、藥物治療、康復鍛煉4 種治法［3］。傳統外固定分石膏和小夾板外固定，石膏固定堅固可靠，但笨重透氣性差，易出現皮膚潰瘍或濕疹［4］，小夾板早期易發生壓力性水腫或神經麻痹，消腫后皮膚活動性大，易出現固定松動。現代外固定包括高分子材料夾板和3D 打印外固定支具。相對于傳統外固定，現代外固定特別是3D 打印支具在透氣性、輕便性、貼附性方面具有優勢。但是對于復位的骨折，骨折端在肢體消腫后仍然出現部分錯位［5］，如克雷氏骨折手法復位后，無論何種外固定，遠端或多或少出現背伸橈偏，最后甚至畸形愈合。為解決骨折端復位后再移位的難題，我們在3D 打印支具的基礎上，根據骨折線的走向及平樂正骨手法復位時施力部位和方向，設計出維持復位應力的氣囊，并經過3D 打印的方式個性化設計氣囊位置，使骨折復位更加精準、穩定、持久，臨床效果良好，現將設計思路和臨床應用報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集自2018 年12 月—2019 年12 月在我院門診和住院診斷為橈骨遠端骨折的80 例患者，隨機分為兩組。平樂正骨手法復位后，一組行3D 打印氣囊加壓支具固定（試驗組），共40 例，男13例，女27 例；年齡58～72 歲，平均（65.36±3.78）歲。另一組行3D 打印普通支具外固定（對照組），共40 例，男17 例，女23 例；年齡57～81 歲，平均（68.43±4.32）歲。兩組患者在性別、年齡、AO 分型、致傷原因等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），有可比性。本研究經我院倫理委員會批準同意實施。

1.2 診斷標準

明確外傷史；腕部疼痛、腫脹、畸形，觸之骨擦感；影像學明確AO 分型。

1.3 納入標準與排除標準

納入標準：明確診斷為橈骨遠端骨折；無開放傷；患者自愿選擇治療方案并簽知情同意書。排除標準：病理性骨折；嚴重內科疾病不能耐受手法復位術；開放性骨折；有神經、血管損傷需要切開修復；不能配合治療如精神病患者。

1.4 平樂正骨復位手法

兩組患者均在局麻下行平樂正骨手法復位術［6］：局部麻醉下仰臥位于手術床上，對于伸直型骨折，牽引2～3 min 后術者感覺骨折端重疊移位牽引開后，迅速掌屈尺偏，拇指下壓遠端，四指托提近端，內旋腕部，屈曲型骨折則整復手法方法相反。在手法復位應力點的皮膚上做好標記，透視骨折復位后用CT 掃描骨折端同時提取體表數據，在患者自愿的基礎上隨機分為兩組：對照組40 例采用3D 打印支具并固定，水腫消散期可以通過拉緊3D 打印支具交界處螺絲避免支具松動；試驗組采用3D 打印支具+壓力氣囊固定。所有患者患肢呈中立位懸掛胸前，手指伸縮訓練，觀察手指末梢血運情況，4 周后根據情況拆除3D 打印支具，8 周、12 周觀察前臂旋轉功能情況，指導腕關節功能鍛煉。

1.5 3D 打印支具及氣囊的設計

手法復位滿意后，選擇行3D 打印的患者簽知情同意書，使用CT 對前臂骨折部位進行CT 掃描，獲得患者復位后前臂三維數據，使用CAD 軟件通過3D 掃描數據創建前臂3D 模型。運用ANSYS軟件進行CAD 建模和力學分析。利用Mimics 對CT 圖像進行處理重構后在Gemagic 中提取模型結構STL 點云數據，導入ANSYS 中參數化建模，并利用此模型進行網格劃分、力學模擬分析及網狀結構設計，其步驟如下：（1）將支具實體化：采用梁單元構件，在ANSYS 對整個模型進行受力分析，評估應力狀態。（2）建立三維網狀支架實體幾何模型，構建STL 格式文件。本研究采用有限元生物力學模擬分析優化設計方法，以單元的邊作為支架內部連接，單元占據的空間即為孔隙，可以得到孔隙均勻、排布均勻的透氣、輕便、個性化支具結構。對骨折部位骨塊復位，支具受力點模型的三維有限元力學分析：對骨折部位骨塊受力方向以及支具受力點進行三維有限元力學分析，對前臂3D 打印支具模型結構進行優化，去除多余的結構，設計手法復位氣囊放置面，利用軟件Evolve 進行拓撲優化分析，制作3D 打印支具，在支具手法復位壓力面裝壓力氣囊，支具安裝到位后保持氣囊壓在30 psi 左右，患者實時監測氣壓狀況并做出調整。

1.6 觀察指標

（1）復位后不同時間的疼痛（VAS）評分：根據無痛到疼痛難忍分為0～10 分評估。（2）記錄兩組患者骨折愈合時間，并測量骨折處的掌傾角、尺偏角。（3）記錄兩組患者治療前后橈骨遠端解剖學位移情況比較。

1.7 統計學方法

采用SPSS18.0 統計學軟件進行數據分析，計量資料采用均值±標準差（±s）表示，兩組均數比較采用t 檢驗；計數資料用構成比或率表示，兩組或多組率的比較采用卡方檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

治療后VAS 評分前中期試驗組明顯高于對照組（P＜0．05），后期兩組VAS 評分比較差異無統計學意義（P＞0．05）；兩組治療后愈合時間及愈合時掌傾角比較差異無統計學意義（P＞0．05），試驗組治療后尺偏角明顯小于對照組（P＜0．05）；復位后8 周、12 周后前臂旋前和旋后功能試驗組均明顯好于對照組（P＜0．05）。結果見表1～表3。

表1 兩組患者治療后VAS 評分比較 分， （±s ）

表1 兩組患者治療后VAS 評分比較 分， （±s ）

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表2 兩組患者骨折愈合時間及8 周時掌傾尺偏角比較 （±s ）

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表3 兩組前臂旋轉功能比較 （±s ）

表3 兩組前臂旋轉功能比較 （±s ）

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3 討 論

平樂郭氏正骨經過200 余年歷代傳人的實踐和創新，成為我國中醫骨傷科主要學術流派［7］，平樂郭氏正骨有體系化的骨傷理論支撐，科學準確的診斷方法、簡便可行的復位措施、便捷實用的固定模式、動靜結合的功能恢復以及精細獨到的藥物治療。具體包括七原則和六方法：七原則為平衡為綱、整體辨證、筋骨并重、內外兼治、動靜互補、防治結合、醫患合作；六方法為診斷方法、治傷手法、固定方法、藥物療法、功能療法、養骨方法。平樂郭氏正骨學術思想中蘊含著寶貴的、樸素的辯證法思想［8］。平樂郭氏正骨理論在中醫正骨理論的基礎上，結合祖國傳統文化及中醫基礎理論，審視現代醫學及人類生活、疾病變化特點，總結出了平樂郭氏正骨“平衡理論”。即氣血共調平衡論、筋骨互用平衡論、動靜互補平衡論、五臟協調平衡論、形神統一平衡論、天人合一平衡論、標本兼顧平衡論、膳食平衡論、起居有常平衡論，進一步完善了平樂郭氏正骨學術理論體系。隨著現代科技的發展，新技術新材料的發展，3D 打印技術適應了這種平衡理論的要求，平樂正骨在手法復位后，運用3D 打印技術可以按照骨折錯位方向來個性化定制維持復位的平衡應力要求，是古老正骨術的傳承與創新。

我們從個性化3D 打印支具中得到啟發，骨折線的形態千變萬化，骨折端復位時需要維持的壓應力位置和方向也需要相應改變，僅靠外固定對骨折端的模糊應力不能起到精準固定作用，骨折端在中后期消腫后就可能出現再錯位。從骨折端三維有限元的分析開始，我們對骨折端錯位的形態進行分析，在3D 打印外固定支具的設計過程中，將維持復位應力位置和方向進行確定，使得復位固定精準化，同時為使局部皮膚承受壓力均勻分散，采用壓力氣囊設計，并實時監測壓力數值，使骨折端復位應力精準，持久，穩定，可量化，可監測。本研究發現在應用壓力氣囊之后，沒有再出現因患者肢體功能鍛煉和肢體消腫后引起的骨折端再錯位現象的發生，氣囊理念的設計和使用使患者復位固定后皮膚腫脹水泡甚至壞死的情況大幅減少，患者疼痛評分明顯降低，患者滿意度明顯提升。