3D打印技术应用于高能量Pilon骨折患者中的

临床价值

[摘要] 目的 探析在高能量Pilon骨折患者中3D打印技术的应用效果。方法 方便选取2016年3月—2018年2月该院接收的高能量Pilon骨折者74例为研究对象，根据数字随机法分设组别。给予对比组选择采取常规切开复位内固定疗法治疗，试验组则是先用3D打印技术打印实体骨折模型后再给予制定针对性手术治疗方案。观察分析二者组间的踝关节功能活动度评分、手术情况和骨折复位程度。结果 治疗后，对比组踝关节功能活动评分为（80.1±8.3）分明显低于试验组（89.2±6.8）分（t=5.159）;对比组的术中出血量多于试验组，而手术时间、骨折愈合时间均明显长于试验组（t=18.919、17.138、8.323）;对比组解剖复位率为54.05%，明显低于试验组的91.89%，差异有统计学意义（χ2=13.430，P<0.05）。结论 对高能量Pilon骨折患者行3D打印技术辅助治疗，能取得较好的治疗效果，加快患者骨折愈合，踝关节功能改善，降低手术不适感，骨折解剖复位率提升。

[关键词] 高能量Pilon骨折;3D打印技术;踝关节功能活动度

[中图分类号] R687.3;TP391.7          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-0742（2019）11（b）-0044-03

[Abstract] Objective To investigate the application effect of 3D printing technology in patients with high energy Pilon fracture. Methods convenient select a total of 74 patients with high-energy Pilon fractures received from the hospital from March 2016 to February 2018 were enrolled in the study. The control group was treated with conventional open reduction and internal fixation therapy， and the experimental group was firstly printed with a solid fracture model using 3D printing technology. The ankle joint functional activity score， the operation status and the degree of fracture reduction were observed and analyzed between the two groups. Results After treatment， the functional activity score of the ankle joint in the control group was （80.1±8.3）points， which was significantly lower than that in the experimental group （89.2±6.8）points （t=5.159）. The intraoperative blood loss in the comparison group was higher than that in the experimental group， and the operation time， fracture healing time was significantly longer than that of the experimental group （t=18.919， 17.138， 8.323）. The anatomical reduction rate of the control group was 54.05%， which was significantly lower than that of the test group （91.89%）. The difference was statistically significant （χ2=13.430， P<0.05）. Conclusion 3D printing technique is helpful for patients with high-energy Pilon fractures， which can achieve better therapeutic effect， accelerate fracture healing， improve ankle function， reduce surgical discomfort， and improve the rate of fracture anatomy.

[Key words] High energy Pilon fracture; 3D printing technology; Ankle joint function

高能量Pilon骨折屬于一种严重型创伤的骨折疾病，其发生诱因多以外伤、车祸和高空坠落等因素为主，特征表现主要包括负重轴线被损坏、胫距关节面的高度缺乏稳定性、干骺端发生粉碎性和压缩性骨折[1]。手术疗法是目前临床治疗此疾病的常用手段，目的在于使关节面平整性得以恢复，骨折端有效复位。以往临床多主张应用传统手术疗法治疗，但整体疗效不理想，易导致多种并发症发生，如关节功能障碍、长期疼痛等，能严重影响患者生活质量和远期预后。故该文以2016年3月—2018年2月接收的高能量Pilon骨折者74例为对象，经开展3D打印技术辅助治疗，报道如下。

1  资料与方法

1.1  一般资料

方便选取该院接收的高能量Pilon骨折者74例为研究对象，根据数字随机法分设组别。在对比组37例中，男21例，女16例;年龄24～66岁，均龄（43.5±2.4）岁;骨折类型：24例III型，13例II型。在试验组37例中，男22例，女15例;年龄25～67岁，均龄（44.3±2.6）岁;骨折类型：25例III型，12例II型。经比较所有患者的基线资料差异无统计学意义（P>0.05），可对比组间数据。

1.2  纳入与排除标准

1.2.1  納入标准  此次研究所有对象经CT、MRI影像学检查均确诊是Pilon骨折者;无伴糖尿病和其他内科病症者;对于该次研究所选患者均同意知晓并已签字。

1.2.2  排除标准  伴手术禁忌证者;伴开放性骨折、病理性骨折者;伴严重精神功能异常者。

1.3  方法

①三维模型构建和打印：向Mimics10.01软件内输入试验组对象的踝关节CT数据，对骨折三维模型进行构建，然后用不同颜色对不同骨折块进行标识，结合骨折块形态与异位情况进行模拟复位，然后向3D打印机内输入复位后三维模型并打印实物模型。内固定物的选择需与模型相结合后将适当的长度、形态及种类进行选取，明确好放置的具体方向与位置，对具体植骨量、是否开展植骨等情况进行评估。

②手术疗法：结合术前设计内固定物放置位置，以及骨折形态，对胫骨远端前内侧切口、前外侧切口等入路方式合理选择。试验组行手术治疗时，待完全显露骨折端后，将植骨和骨折块依照术前软件中所设计的复位顺序进行依次复位，开展置入手术前，于3D打印复位后骨折实物模型上塑形解剖钢板，然后置入其他相关内固定物，旨在能保证完全固定。给予对比组患者采取手术治疗时，先完全显露出骨折端，而后常规术式复位骨折块的开展应根据骨折块移位情况合理进行，同时通过与顾伟后骨折端具体情况相结合，选择最佳螺钉，并对胫骨远端解剖钢板加以固定。对伴中段骨折或腓骨下端骨折者，行纵向切口于腓骨外侧，将腓骨复位后，经腓骨远端固定1/3管型钢材或对解剖钢板进行重建，若需通过固定胫骨和腓骨骨折，则腓骨外侧切口和胫骨前侧切口间距离不低于7 cm，防止软组织血运状态受破坏。根据AO原则对手术疗法进行开展：①胫骨关节面重建：在行手术治疗前，结合等大模型对接骨板的外形和和长度合理选择，同时，根据骨折块的移位状况选择合理的安置位置，并给及初步预弯，预订拉力螺钉的型号及长度，并将固定单固骨折块的拉力螺钉避让而开，尽量将切口长度减少，降低创伤;②腓骨重建：结合等大模型对螺钉和腓骨重建板长度合理选择，重建下肢长度。术后对所有被选对象进行为期12个月随访观察。见图1。

1.4  评价标准

实施Olerud-Molander评分标准[2]评定治疗前后患者踝关节功能活动度情况，总分是100分，量表评分越高说明患者踝关节活动度越好。

于术后第1天给予踝关节正侧位X线片，实施Burwell-Charnley评定标准[3]评价患者骨折复位程度，具体包括解剖复位、一般复位和较差复位;其中解剖复位是指，无外、内踝移位至外侧或内侧，无大后侧碎片移位至近侧<2 mm，成角移位内外踝纵向移位<1 mm，无距骨移位;一般复位是指，无内外踝移位至外侧或内侧，无大后侧碎片移位至近侧2～5 mm，成角移位内外踝纵向移位2～5 mm，无距骨移位;较差复位：任何外、内踝移位至外侧或内侧，后踝移位不低于5 mm，外踝移位向后不低于5 mm，距骨移位。

1.5  统计方法

数据统计处理用SPSS 23.0统计学软件，计量资料用均数±标准差（x±s）表示，进行t检验，计数资料以[n（% ）]表示，进行χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  对比踝关节功能活动度评分

治疗前后对比组与试验组踝关节功能活动评分情况比较，治疗后明显高于治疗前（P<0.05）;治疗前两组的踝关节功能活动评分相比，差异无统计学意义（P>0.05）;治疗后，对比组踝关节功能活动评分明显低于试验组（P<0.05），见表1。

2.2  对比手术情况

对比组的术中出血量多于试验组，而手术时间、骨折愈合时间均明显长于试验组（P<0.05），见表2。

2.3  对比骨折复位程度

对比组解剖复位率为54.05%，明显低于试验组的91.89%，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

3  讨论

在骨折类型中高能量Pilon骨折属于严重型疾病，由于骨折损伤能量过大的影响，致使骨量丢失与关节软骨原发性受损以及胫骨高度不稳定、骨折血供破坏等情况的发生率极高，此外，关节面严重粉碎，其修复难度也将增加，使其平整状态无法得以保证，且致残率较高，预后效果差，发生术后并发症的风险也将增大[4-5]。由于骨折情况的发生，患者伴有明显的软组织肿胀情况，严重者还将伴有局部张力性水疱的大量出现，因此，在实施临床治疗的过程中，应采取切开复位内固定术式疗法。以充分保护软组织为前提，将胫骨远端的粉碎关节面进行整复，若干骺端伴有骨缺损现象，对其进行充分植骨，从而恢复平整的关节面，对促进患者功能恢复具有重要作用。由于胫骨Pilon骨折伴有复杂性特点，因而，为使手术复位与固定难度增加得到有效避免，术前将准备工作充分做好非常重要[6]。3D打印机术属于一种基于三维数字模型，使用粉末状可粘合材料或者液体，如金属或塑料等，从而在构造实物技术时可进行逐层打印，使其和人体骨骼完全一致，既能有助于医师直观认识骨骼病变情况，而且还能对病变部位的解剖结构更好了解，对个体化手术方案的合理制定具有重要意义;不但能将手术时间节约，而且还能使术中出血量、术中透视次数减少[7]。该研究以该院接收的高能量Pilon骨折者74例为研究对象，经对上述阐述的归纳总结，并结合所得结果得出，3D打印技术辅助疗法的应用能有效减少患者术中出血量，缩短手术时间，有较好的临床应用价值。另外，医师可采取食物模型复位后的模拟手术方式，将钢板放置于术前，与骨折复位后的谷歌形态状况进行钢板预弯，标出置入螺钉的位置及方向，若条件允许可直接将个性化钢板与螺钉打印而出。这样便于医师在行手术治疗前无需对大量器械准备备用，同时更容易使骨折符合解剖复位需求。此外，医师通过利用3D打印实物模型能将手术治疗中的相关细节更直观地介绍给患者和其家属，便于对手术方案和风险情况的及时掌握，从而能降低手术风险，降低患者手术不适感的发生。

在欧阳鸿玮等[8]研究中，以该院接收的高能量Pilon骨折者36例为研究对象，经分设组别并开展不同治疗，其结果显示，术后对照组踝关节功能活动度评分为（80.4±8.3）分，低于研究组的（89.9±7.1）分（P<0.05），说明，将3D打印技术用于高能量Pilon骨折者的治疗中能取得明显临床疗效。该结果与该次研究中的所得的术后对比组与试验组踝关节功能活动度评分情况基本相差无几，即治疗后，对比组踝关节功能活动评分为（80.1±8.3）分明显低于试验组（89.2±6.8）分（P<0.05）。由此能证实上述研究报道与此次研究内容相符。

综上所述，对高能量Pilon骨折患者行3D打印技术辅助治疗，能取得较好的治疗效果，加快患者骨折愈合，踝關节功能改善，降低手术不适感，骨折解剖复位率提升，值得应用推广。

[参考文献]

[1]  李攀，李让贤，夏兴平，等.3D打印技术在复杂Pilon骨折治疗中的应用[J].实用骨科杂志，2016，22（10）：939-942.

[2]  李新春，艾尼瓦尔·艾力，赵岩，等.3D打印技术在Pilon骨折手术治疗中的应用研究[J].新疆医科大学学报，2018，41（8）：57-60.

[3]  范立军.3D打印技术应用于治疗高能量Pilon骨折的临床疗效[J].世界最新医学信息文摘，2016，16（19）：27-28.

[4]  李卉，罗凯燕.3D打印技术用于复杂Pilon骨折患者的护理[J].护理学杂志，2017，32（16）：42-44.

[5]  刘超，徐亚非，唐理英，等.3D打印技术在复杂胫骨平折手术中的临床应用效果观察[J].中国临床新医学，2016，9（5）：400-403.

[6]  王子玉.3D打印技术在新鲜闭合骨盆骨折患者中的应用价值分析[J].国际医药卫生导报，2017，23（23）：3695.

[7]  罗伟渊，吴松，陈杰坤，等.3D打印技术在桡骨远端粉碎性骨折治疗中的应用价值分析[J].中医临床研究，2018，10（24）：135-137.

[8]  欧阳鸿玮，赵雪丹，史克明，等.3D打印技术辅助治疗高能量Pilon骨折的临床应用[J].中国继续医学教育，2017，9（17）：130-131.

（收稿日期：2019-08-18）