3D打印支具治疗腱性锤状指的体会

聂广辰，石 健，刘 勇，房玉利，陈一凡，薛 岩，刘 丽，丛晓丹，郝旭光，李佳铭，李鹏伟

锤状指由骨间肌腱、蚓状肌键和伸肌键终腱融合而成，肌腱菲薄，轻微暴力即容易造成其损伤，发生锤状指畸形。对于锤状指肌键损伤，可以分为腱性锤状指及骨性锤状指，骨性锤状指优先考虑手术治疗[1-2]。腱性锤状指临床可采取手术治疗或非手术治疗，两种治疗方法各有利弊，手术治疗虽可直视下修复伸肌键，但操作复杂，且由手术所致的风险亦非常明显，虽然有一定疗效，但利弊尚待商榷。因此临床医师对于急性期闭合性腱性锤状指畸形多采取非手术治疗[3-6]。非手术治疗的效果也得到国内外医师多数共识[7-11]。

非手术治疗包括支具治疗、石膏治疗，其目的都是通过控制远近指间关节的位置来间接对合肌腱断端，但石膏和支具塑形制作费时费力，与指体贴合度差；绷带固定容易松动致使复位丢失；胶带固定容易形成压疮，也容易脱落。并且通过对于笔者医院门诊锤状指患者的随访，大多数患者均反映传统塑形支具舒适度较差，且有的女性患者指体纤细，肥胖患者指体肥大，很难找到贴合度良好的支具，这些因素间接影响患者的依从性，直接影响到患者的预后。

近年3D打印技术在各行业蓬勃发展，3D打印技术是一种基于三维数字模型，采用粉末状、丝材或液体的金属或塑料等可黏合材料，通过逐层叠加打印方式来构造实物的技术。在医疗领域逐步广泛应用于整形修复重建外科、骨科、颌面外科手术中并得到发展，主要用于手术方案的制定、假体的个性化制作及骨的组织工程[12-14]。笔者医院2015年通过3D打印技术设计并制作非手术治疗锤状指肌键损伤的外固定托模版，采用质量轻便、强度良好、价格低廉的材料，最主要依据患者伤指的外形及固定角度个性化打印外固定托，并依据指体伤情转归快速调整更换外固定托，取得满意效果。

临床资料

1 一般资料

哈尔滨市第五医院2015年6月—2016年12月收治44例闭合腱性锤状指患者，根据治疗方法分为3D组和普通支具组，各22例。本研究获得医院伦理委员会批准。纳入标准：(1)明确创伤史造成的闭合性锤状指畸形；(2)无骨折；(3)患者依从性良好，正确理解治疗指导；(4)新鲜损伤(1周之内)。3D组应用自行研制锤状指复位体位支具，3D扫描后打印，其中男性12例，女性10例；年龄18～56岁，平均32.5岁。示指3例，中指10例，环指7例，小指2例。挫伤16例，挤压伤3例，砸伤3例。普通支具组应用传统支具非手术治疗，其中男性9例，女性13例；年龄17～60岁，平均31.3岁。示指4例，中指11例，环指4例，小指3例。挫伤15例，挤压伤4例，砸伤3例。

2 治疗方法

3D组：受伤后门诊复位扫描支架下打印指体数据，受伤当天完成支具的制作并佩戴。固定期间最初每2d来院检查复位固定情况，1周后每周来院复查，依据指体肿胀消褪情况随时更换支具以免因松动所致复位失效。8周后摘除外固定指导患指功能练习。

普通支具组：伤后选择大小合适支具予以固定。固定期间最初每2d来院检查复位固定情况，1周后每周来院复查，依据指体肿胀消褪情况随时更换支具以免因松动所致复位失效。8周后摘除外固定指导患指功能练习。

2.1 3D打印需行指体全方位扫面数据，在近指间关节(proximal interphjalangeal joint,PIP)略屈曲，远指间关节(distal interphjalangeal joint,DIP)略背伸时，锤状指肌腱断端应处于最接近位置，笔者团队个性化设计并制作了复位扫描支架(图1),并进行指体数据采集(图2)。

图1 指体复位扫描支架

图2 指体数据采集

2.2 应用VXelements软件采集和分析指体数据(图3、4)。

图3、4 应用VXelements软件采集指体数据

2.3 通过USP Plastic Class VI Testing的透明且具有生物相容性材料(MED610)打印复位固定支具，该材料质量轻、强度高、透气性好、对皮肤无刺激、价格低廉。打印机型号为Stratasys公司生产的Objet260型号树脂3D打印机(图5、6)。

图5、6 复位固定支具打印

2.4 复位支具以自黏胶带固定PIP近端及DIP背侧。胶带下方与皮肤接触处内衬超薄硅胶垫以避免压疮(图7)。

图7 将患指固定在PIP略屈曲DIP略背伸位置

3 康复练习

所有患者固定期间限制掌指关节活动，可活动肩关节、肘关节及腕关节。待外固定去除之后，肌腱已临床愈合，但大部分患者均会出现周围组织粘连。这期间的康复应以加强主动练习为主，嘱患者应用对侧手固定患指近之间关节，主动屈伸远指间关节，以循序渐进为原则，每日活动次数约为50次。康复的过程中同时辅助热敷疗法，促进局部血运循环。

4 功能评估

3名医师对所有患者预后进行数据采集及数据分析并取平均值。应用手指关节量角器对患者欠伸度数及主动关节活动范围进行测量。采用Patel手部功能评定法综合评估锤状指治疗效果，其中优：伸指0°，屈指状态下指端超过掌横纹；良：伸指欠伸≤15°，屈指状态下指端达掌横纹；中:伸指欠伸度数为16°～45°，屈指状态下指端距离掌横纹2cm范围内；差：伸指欠伸度数>45°，屈指状态下指端距离掌横纹>2cm[15-16]。

结 果

44例患者均8周拆除外固定，经7～14d功能练习，DIP背伸功能恢复良好,PIP无挛缩，屈伸活动度良好。随访3～12个月，平均6.6个月，无失访。依据手功能Patel评定法，其中3D组优15例，良7例。所有患者固定期间均未发生支具折断、碎裂、损坏情况，2例患者1周内因指体肿胀消褪、支具松动，二次打印支具固定。无固定失效情况发生，无一例发生压疮(表1)。而普通支具组优6例，良16例。2例患者发生压疮，5例患者因支具固定失效，二次更换支具(表2)。

表1 3D组结果及Patel评分(n)

表2 普通支具组结果及Patel评分(n)

讨 论

1 末节伸肌腱解剖学特点

腱性锤状指临床常见，该处肌腱菲薄、周围营养血管少，在瞬间外力作用于指端，使DIP发生突然屈曲时可导致该处肌腱损伤。常因局部畸形、疼痛、DIP背伸障碍等给患者学习、工作、生活带来不便。

非手术治疗肌腱断裂的目的为恢复肌腱连续性并尽可能恢复原有长度。骨间肌及蚓状肌腱性延续部分构成伸肌腱两侧腱束，参与屈曲掌指关节和背伸DIP的运动。有研究表明屈DIP可使侧腱束前移3mm左右，过伸DIP可使远侧断端向近侧靠近。两侧腱束在PIP背侧腱帽的两侧，故PIP屈曲50°～60°，两侧腱束较松弛。故理论上被动屈近PIP并过伸DIP可使断裂的伸肌腱充分松弛，肌腱断端尽可能靠拢，为该处肌腱愈合创造条件。刘志刚等[17]的研究也证实屈曲近指间关节对于伸肌腱的张力减低有明显作用。刘璠和侍德[18]通过研究指出非手术治疗腱性需抓住两个关键点，即缩短负荷力臂和在伸肌腱愈合之前施以强大、持续、有效的过伸力量。

2 急性腱性锤状指的非手术治疗

对于腱性锤状指医师倾向于采用手术治疗，但是由于该处皮肤菲薄，抗感染能力差，手术后切口皮肤有坏死、感染、缝线外露可能。且该区肌腱菲薄并靠近甲根，手术时操作困难，肌腱无法牢固缝合，仅能确保直视下将断端对合，但无法像其他部位肌腱修复后由缝线提供一定张力以利于功能练习。并且Patel等[16]报道的诸如肌腱再断裂、关节损伤、肌腱粘连、指甲畸形、指腹瘢痕化、术后疼痛及血管神经损伤等问题不容忽视。

3 3D个性化打印支具优势

在国内外大量研究及文献的支持下，目前非手术治疗腱性锤状指已广泛开展。非手术治疗可采用石膏或支具治疗。因石膏笨重，应用较少。支具因其相对轻便，应用较多，目前常用的支具有Micks夹板及Stack夹板，两种夹板仅将DIP固定于过伸位或伸直位。不仅在解剖学上无法使肌腱断端处于理论上最松弛、最靠近易于对合位置，制作上制作费时费力，且有外固定不合适指体形态产生压疮、指体肿胀消褪外固定松弛、绷带无法有效固定、胶带固定过敏、外固定滑动等诸多不足，导致非手术治疗效果不佳。患者治疗过程中笔者发现，石膏或传统的塑形支具掌侧受压的情况并不少见，动脉受压血供减少，肌腱愈合速度减慢，神经受压患者产生麻木感，放松固定掌握不好又会使固定失效。因此个性化制作支具优势彰显而出，掌侧硅胶垫既保障固定强度，又不会产生掌侧受压等情况。

3D打印技术的出现使得制作外形贴合、强度可靠、可随时依据需求更换的支具成为可能。支具的制备依据锤状指肌腱解剖学最松弛体位，即PIP屈曲50°～60°，DIP过伸约10°体位，设计了肌腱复位支架，手指放置支架后，通过微调角度，即可呈DIP屈曲50°～60°，PIP过伸约10°体位。应用人体3D扫描仪扫描获取手指点云数据，扫描精度0.1mm，扫描时间1min。依托其快速建模成型的特性，得到患者手指病灶部位模型。以此为依据预设计固定托外形，依据患者伤指的外形个性化打印出手指外固定支撑托，可提供可靠支撑强度，并保证打印成品对皮肤安全无刺激性。该3D支具固定可靠，且掌侧采用硅胶材质不易形成压疮，背侧开放设计便于观察甲板血运，指体肿胀消褪后可再次依据伤指外形快速打印更换支具，费用低廉，支具制作费用不足百元，并且1h之内即可完成支具制作，是一种理想、有效、快速的治疗方式。