3D打印辅助桥接内固定系统治疗股骨多段骨折

马肃霜，陈 劲，钟 华，李建炜，肖 刚，梁 波，李德强，阮国强，黄 艳，赵 宁

3D打印辅助桥接内固定系统治疗股骨多段骨折

马肃霜，陈 劲，钟 华，李建炜，肖 刚，梁 波，李德强，阮国强，黄 艳，赵 宁

目的探讨3D打印辅助桥接内固定系统个性化治疗股骨多段骨折的临床疗效。方法回顾性分析湛江中心人民医院2013年1月至2015年12月收治的9例股骨多段骨折患者的临床资料。根据患者术前CT扫描数据重建股骨多段骨折模型，借助3D打印技术打印1∶1实物模型，直接在模型上标记骨折线，清晰辨认移位骨折块，制订个性化固定方案并组装好桥接内固定系统各个模块，然后采用MIPPO技术进行内固定手术。记录手术时间、术中出血量、住院时间、骨折愈合时间及并发症发生情况，采用Harris髋关节功能评分及Lysholm膝关节评分评估末次随访时患肢髋膝关节功能。结果手术时间（159±29）min，术中出血量（544±133）mL，住院时间（17±4）d。随访时间6～33个月（平均19个月）。患者均获骨性愈合，骨折愈合时间（8.6±1.9）个月。末次随访Harris髋关节功能评分优7例、良2例，Lysholm膝关节评分优6例、良2例、差1例。1例术后出现膝关节僵硬，二期取出内固定时行膝关节松解术。随访期间无伤口感染、骨不愈合、内固定松动断裂并发症发生。结论3D打印辅助桥接内固定个性化精准手术具有用时短、出血量少、安全可靠、功能恢复满意等特点，是治疗股骨多段骨折的较好选择。

股骨骨折；骨折固定术，内；外科手术，计算机辅助；3D打印；桥接式内固定

股骨多段骨折是一种比较严重的创伤，受伤机制为多个方向暴力致股骨在不同平面多处骨折[1]。目前随着高能量损伤病例的不断增多，此类骨折的发生率也在增加，诊治方面亦存在许多争议[2-3]。2013年1月至2015年12月，我科对收治的9例股骨多段骨折患者采用3D打印辅助桥接内固定系统个性化治疗，临床效果良好，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①X线或CT检查诊断为股骨多段骨折或股骨干合并同侧股骨粗隆或股骨颈骨折。②采取3D打印辅助桥接内固定手术治疗。③随访时间不低于6个月，随访资料完整。排除标准：①开放性损伤伴皮肤软组织缺损，需皮瓣修复；②合并股骨头骨折、股骨髁间或单髁骨折；③股骨病理性骨折；④伴有严重心脑肺基础疾病，无法耐受手术；⑤凝血功能障碍。

9例患者中男8例，女1例；年龄16～55岁，平均（34±13）岁。受伤原因：交通伤7例、高处坠落伤2例；损伤侧别：左侧6例、右侧3例；骨折类型：股骨干多段骨折6例、股骨干合并粗隆间骨折1例、股骨干合并股骨颈骨折2例；合并伤：肺挫伤3例、颅脑损伤3例、肝挫裂伤1例、多发肋骨骨折1例。受伤至手术时间4～15 d，平均（8±4）d。

1.2 术前准备

采用64排螺旋CT机（Siemens公司，德国）行股骨全长CT扫描骨重建，采集DICOM数据，输入Mimics 10.0软件重建股骨三维模型，并对骨折进行模拟复位，将复位好的三维模型输出STL文件，再导入Raise 3D F2 3D打印机（上海复翔信息科技有限公司），1∶1打印股骨骨折实物模型，在模型上标记骨折线，制定个性化固定方案，结合骨折特点预先设计并确定桥接式内固定系统所需要的各种模块、螺钉长度及组装方式。完善各项术前检查，排除手术禁忌证。多发伤患者术前请相关科室会诊评估，脑出血及肺挫伤患者待情况稳定1周后择期手术，肝挫裂伤患者待情况稳定14 d后择期手术治疗。

1.3 手术方法

采用昆明医科大学附属延安医院熊鹰教授设计的桥接式内固定系统，主要包括连接块、连接棒、固定螺钉、锁定螺钉[4-5]。连接块内部设有平行于固定块平面的连接钩，可与连接棒滑动配合；垂直于连接块主平面设有螺钉孔，连接槽与螺钉帽局部交叉；固定螺钉或锁定螺钉与螺钉孔配合，螺钉之锥帽紧压于连接棒上。

患者采用硬膜外或气管插管全身麻醉，取仰卧位，患肢牵引床牵引维持复位（患肢轻度屈髋内收），常规消毒铺巾。根据复位情况，在股骨大粗隆外侧作一5～8 cm切口，显露粗隆外侧及后侧，注意保留骨膜，避免过分剥离。于股骨外髁外侧作一5～8 cm皮肤切口，逐层切开，于股外侧肌和髂胫束之间的间隙进行分离并显露股骨外侧髁。将预先组装好的桥接系统经两窗口骨膜外插入，预先标记好中央滑块在体表的位置，可在标记处附近用2.5 mm克氏针探及滑块钉口，C型臂X线机透视下经皮植入中央滑块的各个螺钉。如术中闭合复位困难，尤其合并粗隆下骨折时，可在骨折部作一5～9 cm小切口，直视下行骨折复位，用持骨钳或点式复位钳维持复位后再插入桥接式内固定系统。骨折远近端各以至少3枚卡块及螺钉固定，根据骨折块具体情况，必要时附加挂钩型卡块，对大的骨折块进行固定，提高固定的整体稳定性。术中骨折复位及内固定位置透视满意后冲洗伤口，常规放置负压引流管。

1.4 术后处理

术后24～48 h拔除引流管，术后1 d行下肢肌肉主动等长收缩训练，术后2 d逐渐开始下肢肌力及关节功能锻炼，术后1周患肢部分负重锻炼，待骨折愈合后开始完全负重锻炼。术后定期复查X线片。

1.5 观察指标

记录手术时间、术中出血量、住院时间、骨折愈合时间及并发症发生情况，采用Harris髋关节功能评分及Lysholm膝关节评分评估末次随访时患肢髋膝关节功能[6-7]。

2 结果

手术时间（159±29）min，术中出血量（544± 133）mL，住院时间（17±4）d。随访时间6～33个月（平均19个月）。随访期间患者均获骨性愈合，骨折愈合时间（8.6±1.9）个月。末次随访Harris髋关节功能评分优7例、良2例，Lysholm膝关节评分优6例、良2例，差1例。1例术后膝关节僵硬，二期取出内固定时行膝关节松解术，术后膝关节功能良好。随访期间无伤口感染、骨不愈合、内固定松动断裂并发症发生。典型病例见图1。

3 讨论

股骨多段骨折一般为高能量损伤所致，往往合并有颅脑或胸、腹腔等其他脏器损伤。受伤时膝部或大腿远端首先受到强大的撞击，特别是在髋关节屈曲外展时，股骨受纵向传导暴力致股骨中、下段及周围骨折；而当力量传导至股骨近端时，由于能量大部分被股骨干吸收，仅小部分传至股骨近端，故股骨颈骨折和粗隆骨折移位程度较小[8]。有文献报道此类病例占全部股骨干骨折的5%～6%，但股骨颈骨折的漏诊率却高达13%～31%[9-10]。因此年轻患者受较大暴力创伤时建议行股骨全长CT或骨盆正位X线片检查，以最大程度地避免漏诊。

股骨多段骨折多为粉碎性骨折，涉及范围广，邻近关节时骨折线位置高，应用传统钉板系统或髓内钉常难以妥善固定关键骨块，内固定物的选择范围受限[11]。目前针对粗隆间骨折合并股骨干骨折，有学者主张采用重建钉、γ-3钉或加长PFNA-Ⅱ[11-13]，可实现对股骨干及粗隆间骨折的可靠固定。但对于粗隆下骨折，骨折近端由于受到髂腰肌牵拉作用，向前方移位明显，故闭合复位难度较大，往往需要辅助切口，破坏髓外血供，增加骨折延迟愈合及骨不连的风险，容易发生下肢旋转畸形。此外，对于一些非典型股骨干骨折，如股骨前弓过大、髓腔过小等，存在现有市售髓内钉难以匹配等问题[14]。

图1 3D打印辅助桥接内固定系统治疗同侧股骨干合并粗隆间骨折手术前后图片（男，45岁，车祸伤，骨牵引1周后施术，术中出血量400 mL，手术时间150 min）1A术前X线片 1B术前CT重建1C采用Mimics软件进行重建及计算机模拟复位 1D 3D打印骨折复位后模型 1E术前模拟手术1F根据组装好的内固定系统体表投影设计切口，经皮微创植入内固定物 1G术后1周复查X线片，骨折对位对线良好，内固定位置满意 1H术后1周手术切口图片 1I术后10个月复查X线片，可见大量骨痂形成，骨折已愈合 1J术后10个月髋膝关节功能图片

桥接组合式骨折内固定装置的设计基于微创和生物内固定治疗理念，是股骨干粉碎骨折治疗的一种新选择[5]。研究显示，该系统在治疗股骨干骨折时骨折区域上的应力小于金属锁定接骨板钉系统（最大应力比钉板系统小19.2%[4]），骨折愈合速度更快，效果更好，内固定折弯及断裂的发生率也更低；此外，可根据不同的骨折类型及临床需要，个性化设计组合方式，形成类似于内固定支架的多维固定，抗剪切、抗旋及抗弯作用强大，可以实现对骨折端坚强可靠的固定。初步临床应用结果证实，桥接式内固定系统在股骨骨折的治疗上具备操作灵活、适应证广、临床疗效满意的特点[4-5,15]；而对于四肢其他部位的骨折，该系统也有较好的临床应用价值[16-17]。

为更好地制定手术规划、提高治疗效果，既往多借助术前CT评估骨折类型及移位情况，但CT扫描对于骨块移位情况的显示并不直观。随着数字骨科技术的迅速兴起和发展，3D打印技术已广泛应用于3D实物模型规划与模拟手术、建立手术导向模板，设计个体化内植物或人工关节假体等[18-19]。而在对股骨多段骨折的手术治疗中，3D打印技术能够更准确地评估骨折移位情况，辅助制定精确化、个性化手术方案[20]；模拟手术以帮助术者更好地选择内固定装置。

孟庆峰等[21]应用3D打印快速成型模型指导股骨远端骨折的手术治疗，与对照组的比较研究结果显示，3D打印辅助手术在手术时间、并发症发生率、手术复位质量、术中出血量、骨折愈合时间等方面具有明显优势；Park等[14]的研究结果则表明，利用3D打印进行非典型股骨骨折模拟手术有助于选择合适的内固定系统，提高手术成功率；本研究结果亦显示，在3D打印技术的辅助下，桥接式内固定手术时间短，失血少，并发症发生率也较低。总之，3D打印辅助桥接内固定系统为治疗股骨多段骨折提供了一种新的解决方案。

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（本文编辑：白朝晖）

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3D printing-assisted bridge combined internal fixation system for the treatment of multiple fractures of the femur

MA Sushuang*,CHEN Jin,ZHONG Hua,LI Jianwei,XIAO Gang,LIANG Bo,LI Deqiang,RUAN Guoqiang,HUANG Yan,ZHAO Ning.*Department of Trauma Orthopaedics,Central People's Hospital of Zhanjiang,Zhanjiang,Guangdong 524037,China.

ZHONG Hua,E-mail:zhong8099@163.com

ObjectiveTo explore the clinical effects of 3D printing-assisted bridge combined internal fixation system in individualized treatment of multiple femoral fractures.MethodsA retrospective study involved clinical data of 9 patients with multiple femoral fractures treated from January 2013 to December 2015 in Central People's Hospital of Zhanjiang.Reconstruction model of multiple femoral fracture was made according topreoperative CT scanning,1:1 physical model was printed by the assistance of 3D printing technology,and then the fracture line was marked on the models directly,so as to determine the dislocated fracture fragment clearly. Individualized fixation program was formulated,and modules of bridge combined fixation system were fixed well before the surgery.After that,internal fixation was performed with MIPPO technique.Operation time, intraoperative estimate blood loss,hospitalization stay,fracture healing time and complications were recorded,hip and knee joint functions at the last follow-up were evaluated by Harris hip scoring and Lysholm knee scoring system respectively.ResultsThe average operation time was(159±29)min,the average intraoperative estimate blood loss was(544±133)mL,and the average hospitalization stay was(17±4)d.The patients were followed up for 6 to 33 months,with an average of 19 months.All patients obtained bone union,with the bone healing time of(8.6±1.9)months.At the latest follow-up,according to Harris hip scoring system,there was excellent in 7,good in 2 cases;As for Lysholm knee score,there was excellent in 6,good in 2,poor in 1 case.One patient had stiff knee joint and underwent knee arthrolysis,the internal fixation was also removed at the same time. During the follow-up period,there were no complications of surgical site infection,bone nonunion,loosening or rupture of internal fixation.ConclusionsIndividualized precision surgery with 3D printing-assisted bridge combined internal fixation system has the advantages of short operation time,less bleeding,safe and reliable procedures,satisfactory functional recovery,and so on.As a result,it is a good choice for the treatment of multiple femoral fractures.

Femoral fractures;Fracture fixation,internal;Surgery,computer-assisted;Three-dimensional printing;Bridge combined internal fixation

R683.421，R687.32 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A < class="emphasis_bold">文章编号：1674-666X(2017)02-098-06

1674-666X(2017)02-098-06

2017-01-23；

2017-03-05）

10.3969/j.issn.1674-666X.2017.02.006

广东省自然科学基金项目（2014A030307012）；湛江市财政资助项目（2015A06011）；湛江市财政资助项目（2014C01026）

524037广东，湛江中心人民医院创伤骨科（马肃霜，陈劲，钟华，李建炜，肖刚，梁波，李德强，阮国强，赵宁），麻醉科（黄艳）

钟华，E-mail：zhong8099@163.com