3D打印在復雜脛骨平臺骨折治療中的應用價值

徐勃興

錦州市中心醫院醫務處，遼寧 錦州 121000

脛骨平臺骨折屬于臨床常見的骨折類型之一，近年來發病率呈現升高趨勢，患者存在不同程度關節面移位和壓縮，對膝關節的對合與穩定產生嚴重的影響，目前臨床主要采取手術治療，但是在患者中存在個體化差異以及接骨板規格型號等影響容易造成鋼板同骨面不匹配，會導致手術后效果不一，部分患者可能出現并發癥，對患者生活質量和身心健康產生影響［1］。傳統的手術過程中術前主要采取CT了解骨折程度，缺乏對骨折的整體認識，對于醫生的臨床經驗要求較高，近年來隨著現代計算機技術飛速發展3D打印技術可以實現對骨折三維造圖獲取直觀模擬手術過程，能夠更精確的對骨折手術治療進行指導，但是目前臨床對于3D打印技術應用在脛骨平臺骨折中的報道相對少見［2］。本研究觀察了3D打印技術在復雜脛骨平臺骨折患者手術治療效果，以期為臨床提供指導和依據，研究如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年1月—2018年1月錦州市中心醫院擬實施手術治療的復雜脛骨平臺骨折患者60例作為研究對象，采用隨機數字表分為3D組和常規組各30例。

3D組，年齡22～63歲，平均年齡（44.4±12.5）歲，男18例、女12例，依據Schazker分型標準：Ⅳ型13例、Ⅴ型10例、Ⅵ型7例；CT分型：雙柱18例、三柱12例。常規組，年齡19～58歲，平均年齡（42.0±13.8）歲，男20例、女10例，依據Schazker分型標準：Ⅳ型15例、Ⅴ型8例、Ⅵ型7例；CT分型：雙柱19例、三柱11例。3D組和常規組的年齡、性別、CT分型、Schazker分型資料比較，均衡可比（P＞0.05）。

1.2 納入標準

（1）患者具有明確的外傷病史，入院后經查體、X線及CT檢查確診；（2）Schazker分型標準：Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型，CT分型：雙柱、三柱；（3）患者年齡19～65歲以內；（4）手術前與患者簽署相關知情同意書；（5）研究方案經醫學倫理委員會批準后實施。

1.3 排除標準

（1）近3個月具有糖皮質激素、免疫抑制劑使用史；（2）伴有嚴重的骨代謝、骨質疏松性疾病；（3）伴有大片組織缺損、大血管損傷、神經損傷的患者；（4）甲狀腺功能疾病；（5）伴有骨結核、骨腫瘤。

1.4 手術方法

常規組：采取常規手術方法，對患者進行術前X線或者CT掃描檢查，制定手術方案開展手術。

3D組：采取三維重建建立3D打印模型，對骨折部位進行CT掃描，通過Minics開展三維重建，利用3D打印機按照1:1對骨折模型進行打印，確認骨折分型后在模型上進行模擬手術，選取最佳復位，對模擬過程中血管、神經走行以及位置關系進行記錄，同時對骨折固定需要的材料規格、位置、螺釘長度以及方向確定治療方案。

兩組患者按照骨折類型開展手術，全麻滿意后患者取平臥位，選取合適手術入路根據術前設計完成復位，置入接骨板，使用螺釘進行固定。術后給予常規康復訓練。

1.5 觀察指標

記錄對比兩組的平均手術時間、手術過程中的X線透視時間、手術中平均出血量、手術的解剖復位率、患者平均住院時間、術后6個月膝關節功能、手術并發癥。

膝關節功能評估采用Rasmussen評分標準法，該方法主要包括主觀評價及放射學評價部分：（1）主觀評價分：疼痛程度（6分）、患者的行走能力（6分），骨科醫生對患者進行查體評價：膝關節穩定性、膝關節活動度、伸膝關節三個項目均為6分；評分越高患者的膝關節功能越好。（2）放射學評價評分：主要包括髁部變寬、成角畸形、關節面塌陷三個項目，每個項目最高6分；最高18分，評分越高功能越好。

1.6 統計學方法

2 結果

2.1 3D組和常規組的手術指標比較

3D組的手術時間、術中透視時間、術中出血量、住院時間顯著低于常規組（P＜0.05），3D組的解剖復位率高于常規組（P＜0.05），見表1。

表1 3D組和常規組的手術指標比較

2.2 3D組和常規組的術后6個月的膝關節功能對比

術后6個月，3D組的疼痛、行走能力、關節穩定性、伸膝關節、膝關節活動度、髁部變寬、關節面塌陷、成角畸形評分及主觀評分總分、放射學評分總分均高于常規組（P＜0.05），見表2、表3。

表2 3D組和常規組的術后6個月的膝關節功能主觀評分對比（±s） 分

表2 3D組和常規組的術后6個月的膝關節功能主觀評分對比（±s） 分

組別3D組（n=30）常規組（n=30）t P疼痛5.42±0.52 5.00±0.65 2.764 0.008行走能力5.27±0.71 4.84±0.66 2.430 0.018關節穩定性5.31±0.53 4.80±0.60 3.489 0.001伸膝關節5.27±0.59 4.88±0.62 2.496 0.015膝關節活動度5.02±0.51 4.64±0.55 2.775 0.007總分26.29±3.15 19.16±2.94 9.063 0.000

表3 3D組和常規組的術后6個月的膝關節功能放射學評分對比（±s） 分

表3 3D組和常規組的術后6個月的膝關節功能放射學評分對比（±s） 分

組別3D組（n=30）常規組（n=30）t P髁部變寬5.13±0.76 4.76±0.62 2.066 0.043關節面塌陷5.14±0.52 4.69±0.60 3.104 0.003成角畸形4.95±0.61 4.55±0.57 2.624 0.011總分15.22±1.64 14.00±1.80 2.744 0.008

2.3 3D組和常規組的手術并發癥率對比

3D組（6.67%）和常規組（13.33%）的手術并發癥率差異無統計學意義（t=0.741，P＞0.05）。

3 討論

脛骨平臺骨折屬于臨床常見的關節內骨折，在創傷骨科中的發病率較高，一般女性多于男性，本病一般是墜落傷、車禍傷、撞擊傷等直接或者間接暴力作用在脛骨平臺超出了骨質承受能力引發的骨質斷裂［3］。人體的脛骨近端骨質與軟組織解剖關系極為復雜，這造成了脛骨平臺骨折類型不一，多數暴力外傷會導致骨折發生后移，同時軟組織損傷極為嚴重，甚至出現膝關節脫位，因此骨折極不穩定，并發癥較多［4］。臨床將Schatzker V、VI型脛骨平臺骨折定義為復雜脛骨平臺骨折，由于脛骨平臺外側的骨質密度較低，外力作用時外側平臺極可能出現劈裂或者塌陷，內側平臺骨折發生后則由于具有內側副韌帶容易導致韌帶挫裂傷甚至斷裂，均病情極為復雜，臨床處理較為困難［5］。目前臨床針對復雜脛骨平臺骨折主要采取手術治療，目的是恢復關節面平整，確保關節穩定性以及正常活動功能，手術入路和減少并發癥發生對于骨折手術至關重要［6］。近年來在復雜脛骨平臺骨折患者手術中由于切口選擇不合適以及手術過程中過多軟組織暴露等會造成皮膚缺血性壞死以及骨同內固定物外露等情況，對患者術后恢復產生嚴重的影響，尤其是后期出現關節僵硬、創傷性關節炎等后遺癥發生均會對患者膝關節功能造成障礙［7］。

目前隨著計算機技術和醫療器械的飛速發展人們認識到人工假體一方面應具備良好的生物相容性，彈性模量要接近人體手部皮質骨與密度，目前使用的多為金屬材料，而且在制造過程中要根據材料的性能進行假體部件的設計，提供更好的強度、耐磨損以及質量輕的假體［8］。近年來隨著現代人對于治療期望的不斷提升，現代技術的發展3D打印技術在醫學領域廣泛開展應用，通過3D技術制作模型可以快速將假體模型進行制作，同時開展術前模擬、術中指導，廣泛的在臨床開展應用［9］。3D打印技術在復雜脛骨平臺骨折中應用一方面可以利用骨折實體模型建立，直觀了解骨折內部情況，提升了手術醫師對于骨折整體認知，術前可以在模型進行手術方案演練，對手術入路和暴露范圍進行聯系，縮短了手術時間并減少由于手術時間延長帶來的副損傷［10］；另一方面3D打印技術可以輔助醫師選取更為合適的鋼板，同時對固定位置進行模擬，減少了由于鋼板置入引發患者不舒適感可以最大程度實現個體化、精準化的治療，實現了手指關節置換的“私人定制”，拉近了和患者及家屬之間溝通的距離［11］。此外該方法能夠縮短臨床醫師學習曲線，傳統的練習過程主要依靠高年資醫師帶教，通過CT等了解骨折情況，術中協助上級醫師完成手術，但是學習過程十分漫長，通過3D打印技術能夠利用模型演練加深醫師對骨折認識程度，可以自己實際操作練習，有助于醫師提升自身能力［12］。

本研究顯示，采取3D打印技術在復雜脛骨平臺骨折患者手術治療中可以縮短手術時間和住院時間，提升解剖復位效果。采取3D打印技術在復雜脛骨平臺骨折患者手術治療中能夠提升患者膝關節功能。3D組和常規組的手術并發癥率差異無統計學意義，說明兩種方案應用在脛骨平臺骨折手術中安全可靠，3D打印技術不會增加手術并發癥發生。本研究優勢在于證實了3D打印技術應用在脛骨平臺骨折中的效果，為臨床尋求更為合理可靠的治療方案奠定了基礎，但是本研究納入患者數量有限，隨訪時間短，因此還需擴充樣本量、長期隨訪深入研究。

綜上所述，3D打印技術在復雜脛骨平臺骨折患者手術治療中的應用對于縮短手術時間、減小手術創傷、提高復位效果及術后膝關節功能具有重要價值。