3D打印技术辅助手术在四肢近关节骨折治疗中的应用价值

何小龙

( 广东省韶关市粤北人民医院骨科四区 ， 广东 韶关 512000 )

四肢骨折在临床中比较常见，其中近关节端骨折影响着患者的关节功能，若治疗不当，会导致患者关节功能障碍，影响着患者的身心健康以及生活质量水平[1]。针对四肢近关节骨折，临床在进行手术复位同时，需结合外固定治疗，但外固定去除后，患者早期关节活动仍不同程度受限，影响患者病情早日康复。为促患者短期内关节功能尽早恢复，临床提出结合应用3D打印技术辅助手术治疗，该技术为一种新型制作加工方法，被广泛应用到各个领域中，但在医学领域的研究较少。为了进一步明确3D打印技术辅助手术应用价值，临床提出将该方法用于四肢近关节骨折治疗中，总结报告如下。

临床资料

1 一般资料：对我院从2016年8月-2018年10月收治的70例四肢近关节骨折患者进行研究。参与本次研究对象均为新鲜型骨折，且符合手术条件，术前无严重会影响手术恢复的病情；无精神疾病；患者非严重粉碎性骨折或塌陷性骨折；无脏器功能损伤或合并其他重大外伤者。根据分层随机原则分为2组，对照组35例，男22例，女13例，年龄为30-48岁，平均年龄为(39±6.5)岁，致伤原因：暴力击打伤9例，交通事故伤8例，高空坠落伤13例，其他5例；观察组35例，男25例，女10例，年龄为33-50岁，平均年龄为(38±6.2)岁，致伤原因：暴力击打伤10例，交通事故伤9例，高空坠落伤12例，其他4例。对照组与观察组2组间的基线指标数据，经对比不存在显著差异(P>0.05)，可进行后期分析研究。

2 方法：对照组选择接受常规手术治疗，应用LISS、LCP钢板固定治疗。肱骨远端采取后侧入路，股骨远端、肱骨胫骨近端外侧常规手术入路，胫骨远端为内侧常规手术入路，桡骨远端为掌侧入路手术，显露必要手术部位，并对骨折部位的碎片进行清理，于X线机、C型臂作用下，复位骨折处，利用螺钉固定钢棒，保证钢板与胫骨/桡骨之间服帖，且维持良好的稳定后。螺钉固定后去除克氏针，并进行伤口缝合。观察组则应用3D打印技术辅助手术，具体手术方法：(1)建立骨折三维模型，于术前经16排CT螺旋进行扫描，形成完整的CT影像内容。利用mimics软件做CT影像处理，并根据具体的要求建立3D模型，再利用软件的分割功能按照骨折块分割3D模型，并用不同颜色代表，根据软件进行科学的计算以及调整，对3D模型重新复位。(2)匹配虚拟钢板与虚拟螺钉并进行固定。mimics软件中，加入虚拟钢板，并根据软件的模拟功能移动、旋转钢板，当钢板与3D重建模型完全贴合固定后，观察模型中钢板的具体的位置，并作出标记。之后导入虚拟螺钉，在模型中的调整直至与3D重建模型完全吻合，记录螺钉的长度；(3)建立导航模块，根据胫骨近端与远端的支撑柱基部、钉道杆，建立导航模块卡接面，并在此行程咬合面实体，与支撑柱、钉道杆进行组成，行程导航模块，经mimics软件进行科学的计算以及调整修正，生成带有钉道导航模块。(4)打印数字化虚拟模块。将mimics软件生成的3D骨折块复位模型、导航模块、虚拟钢板等虚拟模型，统一输入到3D打印设备中，选择合适的打印材料，并将术前需要的模拟实物模型打印出来。(5)术前进行手术模拟，根据软件设计的具体手术方案，将导航模块治愈骨折处骨面部位，并促其咬合，经手指按压进行固定。另一只手经导航模块通道刺入克氏针，待刺入长度合适且稳定后，取出导航模块，克氏针长度适当缩短，并将打印出的钢板置入，经正式手术固定方法操作，扩孔后，将打印好虚拟螺钉用于钉道固定中并拧紧，结束手术固定。(6)手术模拟效果：术前手术模拟后的模型重新经CT扫描、3D建模，用于验证评估手术模拟钢板、螺钉长度等信息是否符合mimics软件模拟结果。(7)正式手术实施：术前进行常规的消毒清洗、麻醉等准备工作，与对照组一致。术野下复位骨折部位，并参照术前模拟方案，保证打印好导航模块与手术骨面咬合复位良好，置入克氏针，导航模块移，将符合手术骨面以及模拟手术标准的钢板置入，并拧入模拟术中相同型号螺钉，缝合伤口。术后定期复查2组患者的骨折愈合情况，术后6、12个月进行随访，观察评价骨折关节功能恢复情况。

3 观察指标：(1)对比2组患者的手术时间、术中出血量以及骨折愈合时间；(2)评价不同手术疗效。疗效判定标准[2]：治愈：关节无疼痛，且患者的活动范围完全恢复正常；无效：关节仅偶尔疼痛，活动受限不足50%；无效；骨折无明显愈合，关节疼痛且肢体缩短不足3cm。总有效率为治愈率、改善率之和。(3)随访结果对比：记录术后6、12个月的关节功能评分，根据Lysholm膝关节评分标准对患者的关节功能进行评价，满分100分，优≥90分，良80-89分，一般70-79分，差<70分。

5 结果

5.1 2组患者的手术时间、术中出血量以及骨折愈合时间对比：对比对照组与观察组的手术时间、术中出血量以及骨折愈合时间，组间有明显差异统计学意义(P<0.05)，具体见表1。

表1 2组患者的手术时间、术中出血量以及骨折愈合时间对比

5.2 2组临床疗效对比：观察组的总有效率94.29%，高于对照组总有效率71.43%，组间有统计学意义，P<0.05，具体见表2。

表2 2组患者的临床疗效对比(n，%)

5.3 2组关节功能评分对比：观察组随访术后6个月、术后12个月的关节功能评分高于对照组，2组间差异有统计学意义(P<0.05)，具体见表3。

表3 2组关节功能评分对比

5.4 2组术后并发症发生情况对比：对照组术后骨不连7例，观察组术后骨不连1例，观察组术后并发症发生率少于对照组，有统计学意义(x2=5.08，P<0.05)。

讨 论

四肢近关节骨折的治疗方法主要为保守治疗以及手术治疗，其中手术治疗方法最为常用。但研究表明，四肢近关节骨折多为粉碎性骨折，且并发松质骨损伤，多合并骨质塌陷与缺损，增加手术实施难度，需术后彻底复位，才能避免发生创伤性关节炎，保存良好的关节功能，达到良好预后效果。而临床常用的手术方法主要为锁定钢板内固定、微创经皮接骨板技术等，其入路方法、手术方案以及内置物的选择，多是根据CT影像以及术者经验选择，其手术成功率主要由术者的经验以及操作水平所决定。范磊等[3]研究中，锁定钢板内固定治疗股骨近端粉碎性骨折中，术后出现股骨旋转畸形1例。程波等[4]研究中，40例股骨粗隆间骨折应用股骨近端锁定钢板内固定治疗，并发症发生率为20.0%。而且在一些不了解、不易观察的关节部位，选择不当的内置物会伤及周边组织，影响手术疗效。这些均表明，常规手术的局限性不仅表现在术前诊断以及治疗方案不够精确方面，还表现为手术内置物选择方面，影响手术治疗效果。

为提高手术治疗的精确性，临床提出结合信息化技术，应用医学建模软件。3D打印技术为一种打印任何形态的技术，结合当前三维CT影像技术发展以及医学建模软件的应用，被广泛应用于医学治疗中[5]。不同于常规手术方法，3D模型联合3D打印技术，可制作出与患者骨折处等比例3D模型实物。根据3D模型实物，术者可在术前对骨折部位形成清晰准确的认知了解，并提出准确判断，以此制定科学的手术方法。章莹等[6]研究中将术前3D打印技术用于复杂骨盆骨折手术，术中出血量、输血量、手术时间缩短，并发症下降。本次研究中，观察组的手术时间、术中出血量以及骨折愈合时间、术后骨不连少于对照组，与上述学者研究结果基本相符，进一步证实了3D打印技术用于手术治疗效果。3D打印技术还可为手术治疗提供一个重要的便利，便于术前进行模拟。手术模拟操作将3D模型清晰呈现在术者面前，让术者清晰了解手术过程中的问题，便于术前进行反复练习，熟悉手术中各个细节问题，并以此制定对应的手术方法策略，保证手术操作的精准有效，对于促骨折功能恢复具有积极意义[7-8]。研究表明，观察组治疗后总有效率94.29%，高于对照组治疗后总有效率71.43%，而且术后6、12个月的功能评分高于对照组，表明3D打印技术辅助手术可提高手术治疗，且预后效果显著。

综上所述，3D打印技术辅助手术用于四肢近关节骨折治疗中，可缩短手术时间，可减少术中出血量以及术后并发症，对于提高手术治疗效果以及改善预后，具有积极意义。