3D打印在踝关节粉碎性骨折手术中的应用

李任增　左伟

(安阳市第三人民医院 骨科　河南 安阳　455000)



3D打印在踝关节粉碎性骨折手术中的应用

李任增左伟

(安阳市第三人民医院 骨科河南 安阳455000)

目的探讨3D打印技术在踝关节粉碎性骨折手术中的应用效果。方法选取安阳市第三人民医院骨外科2012年1月至2013年8月收治的32例踝关节粉碎性骨折患者，随机分为常规组和3D组，各16例。常规组采用常规手术切开复位异形钢板内固定治疗，3D组术前采用双源CT扫描立体成像技术，用3D打印技术打成骨折模型，在骨折模型上进行模拟手术复位内固定，完成术前调试后再进行手术切开复位异形钢板内固定治疗。观察两组手术基本指标(手术耗时、术中出血量、手术疼痛视觉模拟VAS评分)、骨折愈合效果。结果3D组手术耗时和骨折愈合时间较常规组短，术中出血量较常规组少，术后VAS评分较常规组低，差异有统计学意义(P<0.05)。3D组优良率较常规组高(P<0.05)。结论3D打印技术作为一种较先进的辅助技术，对改善踝关节粉碎性骨折手术效果具有重要的指导价值。

踝关节粉碎性骨折；3D打印技术；内固定术

踝关节粉碎性骨折在临床上十分常见，为关节内骨折，要求解剖对位，一直无理想治疗方法。该类患者多伤后肿胀严重，处理不当将出现严重并发症，如创伤性关节炎[1]。3D技术被认为与其他数字化生产模式将一起推动实现第三次工业革命，近年来逐步应用于骨科临床治疗中。本文选取32例踝关节粉碎性骨折患者，分组手术治疗，对比分析3D打印技术的应用效果，具体报告如下。

1　资料和方法

1.1一般资料选取安阳市第三人民医院骨外科2012年1月至2013年8月收治的32例踝关节粉碎性骨折患者，均经X线和CT检查确诊，致伤原因主要为车祸和高处坠落所致，随机分为常规组和3D组，各16例。常规组中男13例，女3例；年龄25～71岁，平均(43.5±7.5)岁；骨折AO分型：C1型6例，C2型7例，C3型3例。3D组中男14例，女2例；年龄23～68岁，平均(42.9±8.1)岁；骨折AO分型：C1型7例，C2型5例，C3型4例。两组患者性别、年龄及骨折AO分型等比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2手术方法

1.2.1常规组患者入院后均接受清创、止血等常规处理，连续硬膜外麻醉后行切开复位异形钢板内固定术，内踝关节骨折行关节内侧或外侧切口，后踝骨折则行踝关节后侧、腓骨下端外侧入路，逐层切开肌腱、骨膜并显露踝关节骨折部位，在C型臂X线机透视下根据骨折部位置入合适大小的钢板，并用螺丝钉、克氏针固定，顶帽埋入软骨面下，钢板边缘处用克氏针从骨块边缘穿入固定。如外踝有钢板固定，则可用骨栓代替拉力螺钉，从钢板孔中穿入固定，术后封闭并抬高患肢，患者可在术后3 d左右进行轻度的踝关节活动，伤口恢复后拆线并用石膏外固定。

1.2.23D组①配套器械：德国西门子双源CT，ATSmake 3D打印机(深圳产)及配套手术器械，根据患者骨折情况先做双源CT成像，制成3D平面照片，将数据输入ATSmake 3D打印机打出3D 1∶1塑料模型。术前在3D 1∶1塑料模型上选好内固定材料，预弯塑性，并将3D 1∶1塑料模型用环氧乙烷消毒备用。②手术操作：16例患者均接受连续硬外麻醉，仰卧位患肢垫高体位，按3D 1∶1塑料模型选择切口，术中将3D 1∶1塑料模型与踝关节骨折对照完成手术。③术后处理：术后第2天即可床上坐起，1周内X线摄片了解术后情况，复位良好、内固定物位置良好及牢固可靠者1周后不负重床上功能锻炼，平均2周扶杖不负重下地活动，骨性愈合则可完全负重。

1.3观察指标①比较两组手术耗时、术中出血量和术后24 h患者VAS评分，VAS评分为10分制，用0～10数值表示疼痛程度，评分高低和疼痛程度呈正相关。②比较两组骨折愈合时间及手术固定复位效果。院后随访记录骨折愈合时间，参考踝关节Kofoed评分标准[2]进行手术固定复位效果评价，Kofoed评分从疼痛、功能、活动度3个方面进行手术效果评价，总分100分，≥85分为优；≥75分且<85分为良；≥70分且≤74分为及格；<70分为差。手术固定复位有效率=(优+良)/总数×100%。

2　结果

2.1手术基本指标两组均成功完成手术，但3D组手术耗时较常规组短，术中出血量较常规组少，术后VAS评分较常规组低，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1　两组手术基本情况比较±s)

2.2手术效果出院后有效随访16个月，常规组骨折愈合时间为(98.4±15.8)d，3D组愈合时间为(86.2±14.3)d。两组出院后均未出现钢板松动、感染肿胀等并发症。3D组骨折愈合时间较常规组短，差异有统计学意义(t=2.290，P=0.029<0.05)。3D组术后骨折固定复位效果优11例，良4例，及格1例，优良率为93.75%；常规组优6例，良4例，及格5例，差1例，优良率为62.50%。3D组优良率较常规组高，差异有统计学意义(χ2=4.571，P=0.033<0.05)。

3　讨论

手术是目前临床治疗踝关节骨折的主要方法，传统切开内固定术大多根据X线和二维CT图像制定手术方案，但踝关节粉碎性骨折解剖结构复杂，手术要求较高，常规显像难以对复杂类型骨折做出精准的诊断[3-4]。有研究认为通过对二维CT图像三维重建可观察骨折处立体结构的情况[5]，但CT三维重建无法从多角度、多方向进行动态观察，若干截面的三维图像难以有效满足不同患者、不同术式的手术要求。近年来随着3D打印技术的进步和完善，通过3D打印技术精确模拟骨折部位于术前演练，在踝关节粉碎性骨折临床应用中取得了较好的效果[6]。

3D打印技术主要具有以下优点：①精确观察骨折情况，缩短了手术时间，减少了副损伤。由于骨折在松质骨中，可造成骨折处压缩，复位后发展为骨缺损，在没有3D 1∶1塑料模型前处理较为困难，有了3D 1∶1塑料模型可以提前了解到骨折缺损的程度，使用人工骨、异体骨、自体骨提前准备，术前仿真演练对免去传统治疗手段中诸多繁琐程序、提高精确度和保护断端血运具有重要意义[7]。②对骨折部位的内置物术前可以体外预弯，术中只需开很小的口就能精准插入克氏针进行撬拨复位，潜行插入钢板置钉进行隔皮切口固定螺钉，有利于缩短手术时间和骨折愈合时间，减少出血量，提高了骨折愈合率。本研究运用3D打印技术辅助治疗取得较好效果，3D组手术时间、出血量、VAS评分及愈合时间均优于常规组，术后骨折固定复位效果有效率也高于常规组(P<0.05)。这和赵为公等[8]的研究结果基本相吻合，但该研究还认为3D 1∶1塑料模型与骨折部位存在一定差别，主要集中在软组织上，因为术中不可能将软组织剥光再行手术，这对手术操作存在一定影响，此外骨折块中细小骨折碎片(长度<1.0 mm)也易出现打印误差。

综上，3D打印技术作为一种较先进的辅助技术，对改善踝关节粉碎性骨折手术效果具有重要的指导价值，随着3D技术的不断完善，在临床治疗中还有巨大的发展和应用空间。

[1]张忠,刘永平.微创内固定系统治疗胫骨远端粉碎性骨折[J].中国骨伤,2013,26(5):435-437.

[2]郝彦明,王洪震,贾正平,等.小腿前外侧单一改良切口治疗踝关节粉碎性骨折[J].中国血液流变学杂志,2014,25(3):422-424.

[3]岳勇,阿不来提阿不拉,杨勇,等.在3-D打印模型基础上微创螺钉及锁定钢板置入内固定修复踝关节骨折[J].中国组织工程研究,2015,43(26):4247-4252.

[4]章莹,李宝丰,王新宇,等.术前3D打印技术模拟复杂骨盆骨折手术提高疗效的可行性研究[J].中华创伤骨科杂志,2015,17(1):29-33.

[5]李智勇,景永生,齐东海,等.多层螺旋CT 三维成像技术对隐匿性肋骨骨折的诊断价值[J].陕西医学杂志,2015,31(6):702-704.

[6]石建军.64排螺旋CT多平面重建和三维重建技术对外伤性胸骨骨折的诊断价值[J].包头医学,2015,14(2):73-73,74.

[7]魏新旺,杨志,姚军,等.3D打印技术在骨盆骨折修复中的应用[J].中国组织工程研究,2015,26(44):7163-7166.

[8]赵为公,杨益民,王莹,等.3D打印技术结合数字化技术在复杂踝关节骨折的应用研究[J].医学综述,2015,21(22):4141-4143.

R 683.42

10.3969/j.issn.1004-437X.2016.08.047

2016-01-08)