3D打印輔助治療后Pilon骨折的效果觀察

劉 波, 曹光華, 張文璽, 楊 棟, 姜 輝, 喬之軍

(江蘇省溧陽市人民醫院 骨科, 江蘇 溧陽, 213300)

后Pilon骨折是由Hansen首先提出的一種特殊類型的踝關節骨折，其損傷機制為踝關節跖屈時軸向暴力合并旋轉暴力引起，內踝“雙邊征”、干骺端“斑點征”、Die-punch骨塊和距骨后向半脫位是其影像學特征[1-4]。與三踝骨折相比，后Pilon骨折治療難度更大，預后較差[5-6]。目前，后踝骨塊的復位方法、內固定材料的選擇等仍存爭議，如何有效開展解剖復位、選擇更適合的內固定材料是手術的難點[6-7]。隨著3D打印技術的飛速發展，術前模擬手術能夠幫助臨床醫生優化手術方案與內固定材料的選擇，減少術中透視，縮短手術時間。本研究探討3D打印輔助的后Pilon骨折手術的治療效果，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2012年1月—2020年12月本院收治的92例后Pilon骨折患者的臨床資料，均伴有外踝或腓骨骨折。根據患者術前是否使用3D打印模型模擬手術分為3D打印組47例和對照組45例。納入標準: ① 后Pilon骨折患者; ② 患者年齡≥18歲; ③ 無局部軟組織感染的患者。排除標準: ① 開放性、陳舊性骨折或病理性骨折患者; ② 不能耐受手術的患者; ③ 既往存在踝關節功能障礙的患者; ④ 伴有嚴重多發傷而影響手術治療效果或不能配合康復治療或失隨訪的患者。2組患者性別構成、年齡、受傷部位、致傷原因、Klammer分型[8]、術前住院時間比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。所有患者均簽署知情同意書。本研究獲得溧陽市人民醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 研究方法

入院后，有距骨脫位或踝關節不穩者，給予手法復位后行跟骨結節骨牽引，或給予石膏托或踝關節支具固定，術前給予消腫、鎮痛、低分子肝素抗凝等處理，完善踝關節CT及三維重建檢查，待踝關節皮膚出現“皺褶征”后手術。

表1 2組后Pilon骨折患者一般資料比較

對照組患者采用椎管內麻醉，取俯臥位或漂浮體位，氣囊止血帶止血，取腓骨后緣與跟腱間的后外側入路，術中保護腓腸神經、小隱靜脈，先暴露并復位外踝骨折，復位后予以鎖定接骨板或1/3管形接骨板固定。根據Die-punch骨塊位置從后內或后外側切口內去除<2 mm影響復位的Die-punch骨塊, >2 mm的Die-punch骨塊予以撬撥復位[9]。根據Klammer分型，Ⅰ型后Pilon骨折需從腓骨長短肌與拇長屈肌間暴露并復位后踝骨折，先予以克氏針臨時固定, C臂機透視下證實位置良好后，選擇接骨板或多枚空心螺釘固定; 對于Klammer Ⅱ～Ⅲ型后Pilon骨折，常規采取后外側切口復位固定后外側骨塊，選擇接骨板或多枚空心螺釘固定，后內側切口采用脛后肌腱前方入路[10]復位后內側骨塊，選擇空心螺釘或1/3管形接骨板固定后內側骨塊。內踝前丘骨折需將后內側切口向前畫弧，復位后予以空心螺釘固定。待骨折固定后行踝關節外翻外旋應力試驗，檢查下脛腓聯合的穩定性，若下脛腓聯合不穩，則予以直徑3.5 mm皮質骨螺釘固定。后外側切口內常規放置負壓引流管1根，逐層縫合切口。

3D打印組患者根據術前CT掃描結果，采用Mimics 19.0軟件重建骨折模型，使用3D打印機(Ultimaker 2+型3D打印機，荷蘭Ultimaker公司)打印出1∶1比例的骨折模型，術前評估骨折情況，明確手術復位標記，制訂手術方案。術前采用打印模型模擬手術，選擇合適的內固定材料，確定內固定放置位置、螺釘植入的方向和長度，具體手術過程與對照組相同。

1.3 術后處理

所有患者切口均達到Ⅰ期閉合，術后24 h引流量<20 mL時拔除引流管，拍攝踝關節正側位X線片; 指導患者進行踝關節主動、被動功能鍛煉, 4周后開始逐漸負重，術后的前3個月每月復查，此后每2～3個月骨科門診復查1次，評估骨折愈合情況及功能評分，骨折臨床愈合后完全負重。

1.4 觀察指標

觀察2組患者手術切口感染、皮膚壞死、下肢深靜脈血栓、足趾馬韁繩畸形等術后并發癥發生情況，通過術后踝關節正側位X線片或踝關節CT檢查評估骨折復位情況。脛骨遠端關節面移位≥2 mm為復位不良。記錄2組患者手術時間、術中透視次數、骨折臨床愈合時間及末次隨訪時美國足踝骨科協會(AOFAS)足踝評分系統評分(優為90～100分，良為75～<90分，一般為50～<75分，差為<50分)及踝關節疼痛視覺模擬評分法(VAS)評分。

1.5 統計學分析

采用IBM SPSS 23.0軟件進行統計分析，計量資料均呈正態分布，以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗; 計數資料采用χ2檢驗或Fisher確切概率法分析,P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

所有患者均獲12～20個月隨訪。所有患者術后切口均達到Ⅰ期愈合，無患者發生切口感染、皮膚壞死、下肢深靜脈血栓、足趾馬韁繩畸形等并發癥。3D打印組手術時間、術中透視次數短于、少于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。對照組有3例患者后踝骨折復位不良, 3D打印組無患者發生后踝骨折復位不良，差異無統計學意義(P>0.05)。2組患者骨折愈合時間、術后末次隨訪時AOFAS評分和VAS評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。1例42歲右側后Pilon骨折(Klammer Ⅱ型)女性患者的骨折治療情況見圖1。

表2 2組患者手術相關指標及術后隨訪情況比較

3 討 論

3.1 后Pilon骨折的治療現狀

后Pilon骨折的后踝骨塊形態多樣，并且常常伴有關節面壓縮骨塊(Die-punch骨塊)和距骨后向的半脫位，骨折移位明顯，切開復位內固定是常用的治療方法。臨床中常采用后外側入路和后內側入路治療后Pilon骨折[6, 11-13], 而術中解剖復位脛骨遠端關節面是手術的難點[14]。目前，最常用的方法是韌帶間接復位技術，該方法先復位固定外踝骨折，而后利用軟組織合頁的完整性復位后踝骨折，具有簡便、軟組織損傷小等優點，但受后踝骨塊間的相互干擾和Die-punch骨塊的影響，容易出現后踝骨塊旋轉或“開書樣”復位不良[15]。此外，該方法需要反復、多角度透視下調整復位，會增加透視次數，延長手術時間。由于后Pilon骨折手術體位常采用俯臥位或漂浮體位，術中透視較仰臥位更為困難，外踝內固定也會影響后踝的透視。本研究對照組中2例骨折復位不良均因術中透視不確切而未能及時發現。

LIU T等[16]采用切斷距腓前韌帶將腓骨遠端向后翻轉來進行直視下復位后踝骨折，該方法適用于腓骨骨折伴有下脛腓聯合損傷的病例，但術后存在踝關節不穩的潛在風險。KIM Y J等[17]采用松解下脛腓后韌帶的方法使后踝骨折精確復位。研究[18]表明下脛腓后韌帶可以提供42%的下脛腓聯合穩定性，因此該方法可能影響下脛腓聯合穩定性。MARTIN K D等[15, 19]使用踝關節鏡監視術中復位情況，取得了良好的效果，但該方法需要術者具有關節鏡手術技術，學習曲線較長。此外，還有通過外踝骨折間隙直視下輔助復位后踝骨折的方法[20-21], 該方法適用于外踝骨折線與后踝骨折位于同一平面者，不適用于腓骨高位骨折; 當外踝骨折較為粉碎時，該方法也可能會破壞外踝骨折復位的解剖標記，影響后續的外踝復位。總之，目前尚無一種十分完美的、適合所有類型的后Pilon骨折的復位技術。

A、B: 術前踝關節正側位X線片顯示Klammer Ⅱ型后Pilon骨折; C、D: 術前踝關節CT三維重建顯示后踝骨折延續至內踝; E、F、G: 踝關節CT平掃與后內側、后外側矢狀位重建; H、I: 3D打印模型及術前模擬情況,并確定骨折復位標記、接骨板位置、螺釘位置及長度; J、K: 術后踝關節正側位X線片顯示骨折解剖復位,內固定位置良好。圖1 1例42歲右側后Pilon骨折(Klammer Ⅱ型)女性患者的X線片和3D打印模型

3.2 3D打印優化術前規劃

本研究采用3D打印技術，術前模擬手術方法有助于后Pilon骨折的復位。本研究中，與對照組相比, 3D打印組未發現復位不良患者，手術時間顯著縮短，術中X線透視次數顯著減少，主要原因是優化了手術方案。3D打印解決了X線片和CT檢查無法兼顧復雜骨折整體與細節的問題，使術者對受傷機制、骨折形態有更直觀的理解。術者通過全方位、多角度地觀察后踝骨塊的位置、大小、移位程度以及后踝骨塊間的重疊情況，明確Die-punch骨塊的大小和位置，快速、精準地找到并處理Die-punch骨塊，選擇正確的手術入路、手術順序，確定骨塊的復位標記，根據后踝骨塊的解剖標記對后踝骨折精確復位，減少術中透視次數，減少醫患雙方X射線暴露，加快手術進程，提高手術效率，降低感染風險。

3.3 3D打印優化內固定選擇

后Pilon骨折可以選擇間接復位由前向后螺釘內固定，或者直接復位由后向前螺釘或支撐鋼板內固定，但是一般認為直接復位內固定能夠取得更好的復位質量和功能預后[22-24]。本研究部分患者選擇“T型”接骨板固定后踝骨折，可以對后踝骨折起到三角支撐固定，具有良好的力學穩定性[23-24]，但是使用接骨板需要對軟組織進行更大的剝離，且目前臨床上仍缺少非常適合不同骨骼大小的接骨板，容易導致接骨板放置不妥或者放置位置不良。本研究通過術前3D打印模型精確模擬手術，有效解決了上述問題，選擇了最優的內固定材料，術前模擬發現后踝骨塊較大時選擇接骨板固定，骨塊較小時選擇多枚空心螺釘固定; 若發現接骨板與骨面不服帖，則可以預彎接骨板，術中可達到精準治療。術前預測內固定植入物放置的位置，螺釘的方向、長度，可以降低內固定植入位置不良的風險; 有限剝離軟組織可以減少對軟組織激惹，減少足趾馬韁繩畸形的發生，有利于術后功能恢復。

本研究仍存在一些局限性: ① 本研究屬于回顧性研究，部分病例缺少術后CT檢查結果，部分病例的失訪也可能對結果有影響; ② 本研究樣本量較小，后期需要多中心、大樣本的隨機對照研究進一步驗證結果。

總之，應用3D打印技術輔助治療可以優化后Pilon骨折手術方案，縮短手術時間，減少術中透視次數，實現個體化精準治療。