3D打印技術在旋后外旋Ⅳ度三踝骨折治療中的應用

王興平，方煜，陳小軍，林志剛，劉登輝，劉水金，趙宏

三踝骨折可見于Lauge-Hansen分型中旋后外旋型骨折III度、IV度損傷，旋前外展II度、III度損傷及旋前外旋IV度損傷[1]。其中，旋后外旋IV度損傷，屬于較為嚴重的類型，必須手術治療。傳統的術前評估常采用的DR檢查為二維圖像，難以在醫師的腦海中形成立體構象，而踝關節CT平掃+三維成像可在計算機上進行立體圖像的模擬，但鑒于其圖像只能儲存于計算機之中，打印出來的膠片仍然是二維[2]。近年來，3D打印技術在各部位骨折治療中得到廣泛使用，充分體現出了個性化、精準性等方面的優勢[3-4]。本研究對旋后外旋IV度損傷型三踝關節骨折患者進行分組手術治療，以探討3D打印技術在旋后外旋IV度損傷型三踝關節骨折治療中的臨床應用，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取中國人民解放軍聯勤保障部隊第九〇六醫院2018年8月至2020年8月收治的Lauge-Hansen分型旋后外旋IV度損傷型三踝骨折患者56例，按患者就診的次序單雙數分別納入實驗組與對照組，各28例。對照組男16例，女12例；年齡22～54歲，平均（35.6±8.2）歲；包括高處墜落傷8例，摔傷11例，道路交通傷9例。實驗組男15例，女13例；年齡24～52歲，平均（36.9±7.1）歲；包括高處墜落傷6例，摔傷12例，道路交通傷10例。兩組一般資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 對照組 所有患者入院后均行踝關節正側位片及踝關節CT平掃、三維重建檢查，充分了解骨折塊數量、移位程度和方向、關節面塌陷情況及骨質缺損程度。入院后根據骨折移位情況，給予手法復位石膏托外固定術或跟骨骨牽引術。術前抬高患肢，給予冰敷、脫水及對癥治療，待軟組織腫脹消退后行手術治療。術中根據情況選擇椎管內麻醉或全身麻醉，術前30 min靜脈滴注抗生素預防感染。麻醉成功后患者取健側臥位，大腿根部捆綁氣壓止血帶，驅血、充氣至48 kPa。做踝關節后外側切口，切開皮膚、皮下組織直至深筋膜，沿深筋膜向前側游離皮瓣，充分暴露外踝骨折，將骨折復位后，嘗試將各規格的接骨板逐個貼放于腓骨外側試模，最終選擇最合適的鋼板，用其固定腓骨骨折。并用此切口向后側游離皮瓣，切開后方深筋膜，將腓骨長短肌腱牽向前側，沿腓骨后緣切開踇長屈肌，連同跟腱牽向后側，剝離骨膜，充分暴露后踝骨折，將骨折復位，克氏針臨時固定，選擇合適的微型接骨板，逐個預彎至貼合骨面安置于后踝骨面，選擇最佳者安置于后踝后方，貼合骨面，置入螺釘固定后踝骨折。手術臺下人員協助將患者變換為仰臥位，作內踝部前弧形切口，解剖大隱靜脈牽向前側，暴露內踝骨折，將骨折復位，打入合適長度螺釘固定。術中使用C臂機透視了解骨折復位情況及接骨板位置情況。術后抬高患肢，石膏托外固定，常規給予預防感染、脫水、止痛等對癥治療。術后盡早指導患者行足趾主動活動，促進靜脈回流及腫脹消退，防止下肢靜脈血栓形成，并在不同階段指導患者的功能鍛煉。

1.2.2 實驗組 術前常規處理同對照組，額外進行踝關節的CT掃描及3D模型制作、預先選擇合適的內固定材料。根據患者骨折情況先做雙源64排螺旋CT成像，CT掃描層厚0.5～1mm（德國，SIEMENS公司），制成3D平面照片，應用醫學三維重建軟件Mimics14.0（Materialise，比利時）處理CT平掃所得到的數據（DICOM格式），先通過閾值分析去掉除骨質以外的其他組織，然后通過區域增長建立所需的踝關節骨折模型，模型上選好內固定材料，預彎塑性，再通過Mimics14.0的骨折復位模塊模擬復位并存儲數據（STL格式），最后SLA光固化3D打印機（上海數造機電科技有限公司）打印數據制作1∶1的踝關節3D實物模型及復位后模型各一個，將鋼板、螺釘等內植物在3D復位后模型上進行挑選，將選擇好的內植物單獨放置消毒，準備手術時使用。手術方法與對照組相比，選擇相同的麻醉方式、手術體位與入路操作，區別在于在骨折復位之后，不再進行內固定材料的選擇，而是直接將術前根據3D打印復位模型選擇好的接骨板及螺釘，進行骨折的固定。術后處理同對照組。

1.3 觀察指標 記錄兩組手術時間、術中出血量、透視次數和術后24 h時間模擬（VAS）評分；出院后術后第1、3、5及7個月拍攝踝關節DR隨訪記錄骨折愈合時間；參考踝關節Kofoed評分標準進行手術固定復位效果評價，Kofoed評分從疼痛、功能、活動度3個方面進行手術效果評價，總分100分，≥85分為優；≥75分且＜85分為良；≥70分且≤74分為及格；＜70分為差。手術固定復位有效率=（優+良）/總數×100%。

1.4 統計方法 采用SPSS 17.0統計軟件進行分析，正態分布的計數資料以均數±標準差表示，采用t檢驗；計數資料采用2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術指標比較 兩組手術時間、術中透視次數、術中出血量及術后VAS評分差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表1。

表1 兩組基本手術指標情況比較

2.2 手術效果評估 出院后有效隨訪10個月，對照組骨折愈合時間為（96.4±12.5）d，實驗組組愈合時間為（93.5±11.9）d，差異無統計學意義（t=0.945，P＞0.05）。實驗組術后骨折固定復位效果優18例，良7例，及格3例，優良率為89.3%；對照組優9例，良9例，及格8例，差2例，優良率為69.2%。兩組復位效果差異有統計學意義（2=8.44，P＜0.05）。

3 討論

踝關節骨折常采用手術治療，傳統切開內固定術大多術前根據X線和二維CT圖像制定手術方案，難以對骨折情況做出精準的觀察和診斷。近些年來，3D技術已廣泛應用于骨折脫位的治療，臨床治療中得到越來越多骨傷科醫師的接受和認可，也成為了骨科醫師研究的熱點和方向[5-6]。通過此項技術能全面、直觀的呈現出踝關節骨折的三維形態和各骨折斷端的空間關系，并根據其骨折特征，制定出最佳的個體化手術治療方案，非常便于骨科醫師對踝關節骨折術中的操作，是實現各種骨科手術個性化、精準化的有效手段，提高手術治療的安全性與準確性，進一步提高臨床療效[7-8]。

本研究實驗組采用了3D打印踝關節模型及復位后的模型，預先在模型上進行內固定的選擇和預塑性。具有以下優點：（1）精確觀察和評估骨折情況全貌，在術前，醫師能夠獲得骨折模型，在模型上進行預手術，充分演練手術復位、固定的過程，預計手術中會遇到的困難，做到心中有數；（2）傳統手術治療方案在鋼板塑形過程中需要不斷地將各個規格的接骨板在骨面上調試，甚至需要預彎才能選擇到合適的型號，加上往往需要應用C臂機反復透視驗證，明顯延長了手術治療時間，且理論上增加了手術區域污染的風險。而利用3D打印技術能夠有效提高接骨板選擇及預彎的精確性，保證內植物規格的合適，置入位置的準確，并提供手術內固定的有效性，將手術過程的時間挪至術前。防止反復應用C型臂X線機長時間觀察，減少患者及醫師承受的X線照射量。這樣手術時間得以縮短，術中出血量也因此減少，正常組織破壞也隨之減少。充分體現了微創的理念及人文的關懷。

本研究結果顯示，在旋后外旋Ⅳ度型踝關節骨折患者治療過程中應用3D打印技術，能夠以CT掃描數據為基礎，對患者的踝關節進行1∶1的骨折模型建模，具有較強的立體感，能夠充分對人體踝關節骨折部位的形態學外觀特征進行多方位、多角度的顯示，可多維度及準確觀察骨質情況。