3D打印輔助改良前外側雙肌間隙入路治療后外側柱脛骨平臺骨折

黃曉夏，趙 巖，彭 聰，李彥宇，孔維奇，黃曉靖

1.新疆醫科大學第一附屬醫院骨科，烏魯木齊 830054；2.莆田學院附屬醫院，福建 莆田 351100

脛骨平臺骨折占全身骨折1%～2%[1]，隨著我國經濟的迅速發展和交通事故的增長，脛骨平臺后方剪力骨折日益增多，發生機制往往是膝關節在屈曲或半屈曲狀態時所遭受強大的軸向負荷。其骨折線起始于冠狀面，大部分主要累及脛骨平臺后部，其中后外側較為常見，累及后外側柱約15%[2-3]。后外側柱脛骨平臺骨折是一種特殊的關節內骨折，常合并后外側復合體、半月板的損傷，尚無標準術式，是目前國際上臨床研究的熱點[4]。傳統以X線片為基礎的Schatzker 分型及AO分型僅僅對骨折二維分析，往往忽略脛骨平臺后側柱骨塊，不利于對累及后外側柱骨折入路選擇及治療，從而影響治療效果。羅從風等[5]提出基于CT的脛骨平臺骨折三柱分型，傳統前外側入路對骨折塊進行有效的暴露、復位及固定是有限的[6-9]。

本研究回顧性分析2018年2月—2020年2月新疆醫科大學第一附屬醫院骨科應用3D打印技術輔助改良前外側雙肌間隙入路治療累及后外側柱脛骨平臺骨折，通過Rasmussen放射學評分、Rasmussen膝關節功能評分[1]進行臨床評估，通過Lachman試驗評價膝關節穩定性，探討采用3D打印技術輔助改良前外側入路治療累及后外側柱脛骨平臺骨折的療效，總結該方案手術中的要點。

臨床資料

1 一般資料

納入標準：(1)年齡>18歲；(2)根據膝關節影像學檢查(患側膝關節正側位、膝關節CT平掃+三維重建)、3D打印模型明確診斷：①單純脛骨平臺后外側柱骨折；②合并后外側柱的復雜脛骨平臺骨折；③脛骨平臺后外側柱骨折合并半月板、前交叉韌帶損傷、外側副韌帶損傷；(3)新鮮閉合性骨折；(4)根據入院常規檢查，能夠耐受手術治療；(5)無嚴重周圍血管和神經損傷,受傷前患者雙膝關節活動正常。排除標準：(1)開放性脛骨平臺骨折；(2)病理性骨折；(3)急性或慢性骨髓炎或化膿性關節炎；(4)大面積皮膚軟組織損傷，對膝關節功能影響較大；(5)精神障礙，拒絕配合手術治療；(6)無法按期完成隨訪及隨訪時間<1年。

本組累及后外側柱脛骨平臺骨折患者21例，男性14例，女性7例；年齡27～65歲，平均41．6歲；左側11例，右側10例。道路交通傷13例，高處墜落傷7例，其他傷1例。均無腓總神經損傷癥狀，4例合并脛骨平臺外側副韌帶撕脫，2例合并外側半月板損傷。本研究患者及家屬均簽署知情同意書。

2 手術方法

術前準備：所有患者入院積極完善術前相關常規檢查，包括血常規、生化、免疫、凝血功能等，患側 X 線片及 CT 平掃+三維重建、膝關節MRI、3D打印模型等。均行跟骨骨牽引，同時予以甘露醇注射液250mL：50g(江蘇正大天晴)、邁之靈片150mg×20粒(德國禮達大藥廠)等予以消腫、改善循環對癥治療。對伴有糖尿病、高血壓、心功能不全等原發疾病的患者積極予以對癥處理，一般7～15d；待膝關節周圍皮膚褶皺試驗陽性后可行手術治療。根據術前X線片及CT平掃+三維重建、3D打印模型了解骨折塊移位方向及關節受累情況，確定合理的內固定物及固定方式。

手術方法：采用美國西門子高分辨率256薄層CT 掃描儀對骨折部位進行二維掃描，將原始圖像以DICOM格式傳輸至后處理工作站進行三維軸位模型重建，主要參數設置：1.0mm切片和1.0mm層間距。所有切片手工分割為三個平面，分離過程去除股骨和髕骨，僅保留脛骨平臺部分。術前算法由骨科和三維建模專業團隊準備。應用光敏樹脂材料完成打印，獲得3D實物模型。在3D打印模型輔助下，麻醉生效后，患者取仰臥位，左側髖部墊高，患者大腿根部綁縛止血帶，于術區常規消毒鋪巾蓋單，清點輔料及器械。抬高患肢后，充氣止血帶至規定數值，取患側膝關節外側一長約15cm近“S”形手術切口，切口在關節線上5cm沿股二頭肌腱后緣向遠端切開。在腓骨頭上方橫行向前，弧形跨過Gerdy結節至脛骨結節外側1cm向遠端延伸，逐層切開皮膚及皮下組織并仔細止血，掀開全厚皮瓣。在股二頭肌腱后側探查并游離腓總神經，將其隨皮瓣向后外側牽拉并加以保護，在股二頭肌腱后側切開深筋膜，并在髂筋膜和股二頭肌腱之間，切開深筋膜，沿脛骨向后外剝離脛前肌止點至腓骨小頭的前方。屈曲內翻膝關節擴大外側關節腔間隙，縱向劈開關節囊后橫行切開冠狀韌帶與外側半月板，3根絲線固定并向上體外半月板以顯露外側平臺，沿前外側劈裂的骨折線呈“翻書樣”外翻外側骨折塊以顯露外側及后外側骨折，保護軟組織連續。頂棒托起塌陷關節面并加以復位前外側平臺，從股二頭肌后方進入，復位后外側平臺骨折。克氏針臨時固定，在膝關節內側脛骨平臺髁處切一小口，“C”型復位鉗夾持外側骨折塊，適當加壓以恢復脛骨平臺的正常寬度，用2-0克氏針臨時固定后外側骨折塊，瑞福人工骨植入并填充脛骨平臺下方骨缺損處。術中C型臂X線機透視見復位及內固定裝置良好，清點輔料、紗布、器械無誤后，依次縫合關節囊、皮下組織、皮膚，無菌敷料包扎。

3 術后處理

術后使用甘露醇、邁之靈以消腫、改善局部組織循環。鑒于術區放置鋼板內固定裝置，予以頭孢類抗生素預防感染，低分子肝素鈉預防雙下肢深靜脈血栓形成。麻醉清醒后早期即行踝、趾關節功能鍛煉，股四頭肌舒縮鍛煉，塞來昔布止痛，鼓勵患者進行主動關節活動，住院期間可行肢體氣壓泵防止雙下肢深靜脈血栓的形成，在術區引流量<20mL后拔除引流管，早期活動均為非負重活動。一般在術后3個月根據X線片顯示的骨折愈合情況(必要時行膝關節CT三維重建檢查)，并在醫師的指導下逐漸進行負重行走。

4 觀察指標

定期復查膝關節正、側位X線片(必要時拍攝膝關節CT檢查)，觀察骨折愈合時間。采用Rasmussen放射學評分標準對骨折復位情況進行評估，其內容包括髁塌陷、髁增寬、膝內外翻，各6分，總分共18分。 總分18分為優，12～17分為良，6～11分為可，<6 分為差。采用Rasmussen膝關節功能評分標準評定膝關節功能，內容主要包括患者自評及臨床醫師客觀檢查，包括疼痛、行走能力、膝伸直缺失度、膝關節活動度及膝關節穩定性，各6分，總分共30分；總分≥27分為優，20～26分為良， 10～19分為可，6～9分為差。Lachman試驗評價膝關節功能及穩定性。

結 果

本組患者手術時間 55～95min，平均72.7min；術中出血量50～125mL，平均75.5mL。患者均獲隨訪，時間12～36個月，平均17．6個月。 骨折均獲得骨性愈合，骨折愈合時間10～15周，平均12．4周。術后即刻及定期復查，隨訪期間未見脛骨平臺關節面丟失，出現足背麻木1例，患肢諸趾背伸活動減弱，考慮腓總神經損傷可能，與術中拉鉤牽拉有關，經口服甲鈷胺片營養神經治療3個月后病情恢復；Rasmussen 放射學評分12～18分，平均16.3分，其中優15例，良6例，優良率100%；Rasmussen膝關節功能評分優13例，良8例，優良率100%；膝關節總伸屈度110°～150°，平均128．6°。典型病例見圖1、2。

討 論

脛骨平臺骨折往往皆是高能量損傷，因其手術難度大、手術入路可選擇多，一直以來是創傷顯微骨科所面臨的難題，采取有效的治療尤為重要[10-11]。該類型骨折可在不同程度上伴有較為嚴重的關節面粉碎性骨折，骨折塊塌陷，并膝關節內外側副韌帶、前后交叉韌帶及半月板損傷并導致關節不穩，手術的暴露和內固定的安放具有挑戰[12]。3D打印技術在骨科領域不斷發展，術前1∶1仿真模具還原脛骨平臺，便于術前評估、準備，大大提高解剖復位可能性，為對內固定選擇安放提供契機[13]。有學者研究表明，3D打印技術打印出實物模型直觀表現骨折移位、壓縮、劈裂，涉及復雜后外側骨折能清楚診斷[14-16]。Xie等[17]在對將3D打印技術輔助與切開復位內固定術在脛骨平臺后外側柱骨折手術治療方面進行臨床對照研究，表明3D打印技術輔助復位內固定治療脛骨平臺減少手術時間、術中出血量，提升了骨折愈合時間。李洋等[18]在術前結合3D打印技術與傳統手術治療脛骨平臺后柱骨折中的Meta分析，結果表明前者手術時間短、術中失血量少、術后骨折骨性愈合時間短、Rasmussen膝關節功能評分優良率和術后膝關節美國特種外科醫院評分優良率方面優于常規組，四柱九區分型理論細化了外側和后外側柱脛骨平臺骨折。姚翔等[19]認為全新脛骨平臺骨折四柱九區分型體系將有助于脛骨平臺骨折的術前臨床診斷、統計分析和預后評估。

脛骨平臺后外側柱骨折的手術入路選擇在國際上一直都是爭議的熱點，傳統前外側入路顯露脛骨平臺后外側，由于腓總神經和腓骨頭的遮擋，很難直接暴露g區，無法進行骨折塊復位和內固定裝置的安放。有學者認為部分或全部切除腓骨小頭后脛骨平臺后外側可以得到充分顯露以確保骨折的解剖復位及鋼板的合理放置[20]。但切除腓骨小頭的同時，也增加手術損傷，導致術后關節不穩的可能。他們通過腓骨小頭截骨治療脛骨平臺外側或后外側柱骨折82例，其中4例術后出現關節外側不穩，1例出現腓總神經損傷癥狀。對于累及復雜后外側柱脛骨平臺骨折，目前大量研究推薦應用后外側入路以提高手術復位滿意度[21]，但該入路仍存在著手術暴露困難，腓總神經在股二頭肌長頭后側，與脛神經、腘血管緊密接觸，神經血管損傷的風險極高[22-23]。本研究在傳統前外側入路上改良，切口在關節線上5cm沿股二頭肌腱后緣向遠端切開，在腓骨頭上方橫行向前，弧形跨過Gerdy結節至脛骨結節外側1cm向遠端延伸。比傳統入路更靠上靠后，術中屈曲內翻膝關節，可以松弛外側副韌帶，可以充分暴露外側及后外側柱脛骨平臺，減少骨折塊的剝離和對于骨折塊血運的破壞，降低骨折不愈合的發生率。多數學者研究表明改良前外側入路使術區暴露充分、擴大手術視野，利于術者操作[24-27]，便于骨折復位內固定安置；李曉天等[27]研究改良前外側入路治療11例單純后外側柱脛骨平臺骨折患者，術后隨訪Rasmussen膝關節功能評分14～29分，Rasmussen放射性評分15～19分，膝關節活動度101°～135°，臨床療效顯著。筆者認為改良前外側入路與傳統入路均能達到手術治療，但是在實際過程中，發現掌握各自的適應證，手術更能心手相應，單純累及外側柱骨折，則采用傳統入路，合并后外側柱骨折，則采用改良前外側入路。Zhang等[28]在40個脛骨模型上對后外側柱脛骨平臺骨折固定材料上分析，其研究結果表明后外側支撐板可以達到最強的生物力學固定。陳賀[29]對6對完整成年防腐股骨標本在CSS.44020生物力學實驗上驗證了后側與外側固定組在固定后外側脛骨平臺壓縮骨折在生理負荷下穩定性無顯著差異。后外側入路固定脛骨平臺后外側骨折穩定性固然好，但是在生理活動下不會影響骨折的固定。因為在骨折愈合前皆是禁止雙下肢完全負重，當膝關節屈曲達90°以上，股骨外髁才與脛骨后外側平臺接觸傳導應力[30]，i區頂點至脛骨平臺的距離約(12．2±1．6)mm。當膝關節伸直時外側副韌帶最為緊張，此時脛骨平臺與外側副韌帶的距離(6．7±1．1)mm，并隨膝關節屈曲時外側副韌帶逐漸松弛而距離增大[31]。3．5mm倒“L”型近端鎖定加壓鋼板，與后外側平臺解剖結構符合，可將鋼板安放在腓骨小頭上方，達到固定脛骨平臺后外側骨折塊。同時應用竹筏技術，依靠鋼板螺釘間穩固的成角的穩定性來支撐骨折端，而并不是依靠鋼板與骨塊之間的相互作用力[32]。本組患者骨折均獲得骨性愈合，術后隨訪期間未見脛骨平臺關節面丟失，Rasmussen放射學評分12～18分，Rasmussen膝關節功能評分優13例，良8例，優良率100%；膝關節總伸屈度110°～150°。3D打印輔助下改良前外側入路治療累及后外側柱脛骨平臺骨折是一種可供優先選擇的方法。

圖2 患者男性，40歲，高處墜落傷致右側脛骨平臺骨折。a、b.術區標記；c、d.術區膝關節正側位；e、f.術后1年膝關節正側位；g.術中改良前外側入路

筆者體會：(1)術前采用3D打印技術構建脛骨平臺骨折模型，于3D打印模型上模擬手術，包括骨折塊復位、植骨設計、接骨板及螺釘植入數目。(2)傳統前外側入路已被廣大臨床醫師所掌握熟知，所以改良前外側入路在臨床上更能被接受、學習。(3)采用平臥體位，手術過程無需更換體位，避免術區感染。(4)手術過程，屈曲、內翻膝關節，外側結構松弛，便于骨折的顯露復位。(5)此入路無涉及重要血管。(6)改良前外側入路，一個切口，兩個入路，同時解決“c+g”區的骨折復位固定，若外側平臺h區塌陷，以環鋸開窗，在直視下用頂棒復位,如果單純后外側平臺g區，選擇后外側入路更合適。(7)無需腓骨頸截骨，避免額外創傷、關節不穩，相對于傳統前外側入路更靠后，有足夠的空間在直視下解剖復位固定。(8)骨折愈合后，二期鋼板取出更為安全、易于術者操作。(9)該入路有助于探查并修復脛骨平臺骨折合并后外側復合體損傷。(10)手術時機選擇對預后很重要，待軟組織褶皺試驗陽性后，立即手術，防止韌帶功能丟失及骨缺損加重。(11)術中顯露腓總神經，并加以保護。(12)脛骨平臺后外側骨折合并內柱骨折，術中使用“C”型復位鉗穩定脛骨平臺雙踝。(13)h區與i區距離<1cm者不利于放置外側鋼板，不適宜使用改良前外側入路。(14)本組均采用脛骨近端鎖定加壓鋼板治療后外側柱脛骨平臺骨折。該鋼板具有解剖預塑形作用，可更好服帖脛骨近端,頭部3～4枚3．5mm鎖定螺釘，不僅提供成角穩定性，還提高了骨折區局部的抗壓縮負荷能力，螺釘孔的設計使鎖定螺釘達成“竹筏”效應，支撐和維持關節面復位。(15)植骨必須充分，便于恢復脛骨平臺的平整及維持膝關節力線正常。

本研究不足之處：3D打印技術術前模擬時精細化不夠、制備材料有待改善，在骨組織工程需進一步提升。本研究非前瞻性研究，納入病例數量相對有限，結論有效性仍需多中心、大數據對該入路遠期療效進一步隨訪評估。此外，膝關節周圍結構對膝關節活動有協同作用，對預后也起著至關重要的作用，術中仍需掌握牢靠解剖生物力學，不輕易忽視每一個細節。

總之，后外側柱脛骨平臺骨折所處解剖結構復雜，為術前準備、手術治療、術后康復增加一定的挑戰性，當中的手術入路選擇和內固定裝置的策略置入是當今骨科醫師所面臨的兩個問題。3D打印技術輔助改良前外側入路對于治療后外側柱脛骨平臺骨折具有術中暴露簡單、手術創傷小、減少術中出血量、節省手術時間、術后并發癥少、膝關節功能恢復滿意等優勢，值得臨床推廣應用。