3D打印辅助经尺骨鹰嘴截骨治疗肱骨髁间骨折

毛兆虎，韩康，于兴胜，刘华，王平山*

(1.中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院脊髓修复科，山东 济南 250031；2.中国人民解放军联勤保障部队第九六〇医院骨创科，山东 济南 250031)

肱骨髁间骨折是一种涉及肘关节的严重损伤，约占成人全身骨折的1%[1]，因其碎裂移位严重，手法整复难以达到解剖复位，一般都采取手术治疗[2-4]，然而不恰当的治疗或是术后长时间制动都将严重影响肘关节功能[1-4]。

解剖复位、坚强内固定，以便进行早期功能锻炼是肱骨髁间骨折手术治疗的主要目的[4]，经尺骨鹰嘴截骨入路已成为临床医师最常用的显露方法[5-6]。然而实践中，由于其骨折程度的复杂性，常规影像技术不能完全显示骨折的解剖形态，从而影响术前计划的制定，最终导致手术耗时费力、骨折复位不良、内固定失效等严重后果[4]。所以，如果术前能够精确评估骨折类型，明确尺骨鹰嘴截骨的位置，大致明确手术方式及需要内植物的种类及型号，将会大大提高手术效率，改善患者的治疗效果和预后。

近年来，随着数字科技的不断发展，3D打印在骨科领域的应用日臻完善，其效果也令人鼓舞[7-8]。术前术者可以利用3D打印制作逼真直观的骨折模型、模拟骨折复位、选取合适的内植物，从而周全术前计划，便于医患沟通，为最终顺利完成手术保驾护航[1，9-12]。

本研究旨在通过回顾分析我院应用3D打印辅助经尺骨鹰嘴截骨治疗的肱骨髁间骨折患者临床资料，总结探讨3D打印技术治疗肱骨髁间骨折的特点及其优越性。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：a)单侧肱骨髁间骨折，AO/ASIF分型均为C型；b)采用3D打印辅助经尺骨鹰嘴截骨治疗；c)主要评价指标为术后骨折复位愈合情况及肘关节功能；d)回顾性研究。排除标准：a)年龄>70岁；b)开放性肱骨髁间骨折；c)合并其他重要脏器损伤；d)合并重要神经、血管损伤；e)合并严重基础疾病。

1.2 一般资料 2015年1月至2018年1月，共有23例患者于我院接受3D打印辅助经尺骨鹰嘴截骨治疗肱骨髁间骨折并获得随访。其中，男14例，女9例；年龄17～68岁，平均39.8岁；左侧13例，右侧10例；摔伤10例，车祸伤9例，坠落伤4例。骨折类型按AO/ASIF分型，均为C型，其中C1型5例，C2型6例，C3型12例；均为闭合性骨折。受伤至手术时间2～19 d，平均7.2 d。

1.3 骨折模型制备及术前计划 本组23例患者术前均行肘关节CT扫描，将所得Dicom图像数据刻录光盘后输入MimicsResearch软件，重建患肢骨性肘关节三维模型，将保存为Stl的文件导入3D打印机，打印制作与实体1∶1大小的肱骨髁间骨折模型。

观察肱骨髁间骨折及尺骨鹰嘴模型，以明确骨折块的位置、大小、骨块是否影响复位、骨缺损的范围，然后精确设计选取鹰嘴截骨线，以达到最佳的肱骨髁间骨折显露范围，进行预手术，模拟骨折复位及内固定，部分患者按计算机虚拟复位后内固定物的最佳安放位置置入钢板和螺钉，将钢板塑形备用，记录每枚螺钉的长度和方向。

1.4 手术方法及术后处理 本组患者均采取仰卧位，患肢置电子气囊止血带，麻醉成功后(9例采用臂丛麻醉，14例采用全身麻醉加气管插管)，患肢外展置于手术台上。手术采用肘后正中纵形切口，切开显露肱骨内、外上髁，于尺神经沟处找出尺神经并游离牵开保护，参照术前在Mimics Research软件及3D打印模型上演练的截骨位置截断尺骨鹰嘴(16例采用横行截骨，7例采用“V”形截骨)，将尺骨鹰嘴连同肱三头肌止点翻向近端，充分暴露出骨折端，参照术前3D打印模型按计划进行骨折复位及固定，最后将尺骨鹰嘴截骨块复位并固定(19例采用双克氏针加“8”字钢丝张力带固定，4例采用尺骨鹰嘴钢板螺钉固定)，修补关节囊，尺神经回置(其中15例行预防性尺神经前置术)并用软组织保护，各方向充分活动肘关节，无异常后冲洗、止血、缝合，术毕均置2根橡皮条引流，于术后24 h内拔除。术后肘关节屈肘位90°悬吊于胸前，3 d后即行肘关节主、被动功能锻炼。

1.5 疗效观察及评价 观察指标：记录手术时间、术中出血量、C型臂透视次数、切口愈合情况、骨折愈合时间、并发症。采用Mayo肘关节功能评分(mayo elbow performance score，MEPS)标准按疼痛、运动功能、稳定性、日常生活能力等方面对肘关节进行评价，包括活动时疼痛程度45分，关节活动范围20分，关节稳定程度10分，日常功能恢复25分。≥90分为优，75～89分为良，60～74分为可，<60分为差。

2 结 果

2.1 一般结果 本组23例患者均获得完整随访，随访时间12～26个月，平均16.4个月。手术时间为120～200 min，平均153.2 min；术中出血量为100～300 mL，平均146.1 mL；术中C型臂透视次数为4～8次，平均6次。

2.2 切口及骨折愈合情况 本组所有患者切口均甲级愈合，于14～18 d拆除切口缝线，无一例发生切口感染及不愈合。术后定期行X线及CT等影像学评价骨折愈合情况，骨折愈合时间12～18周，平均愈合时间为13.7周。所有患者均获得骨性愈合(包括鹰嘴截骨)，无内固定松动、断裂、脱出。至末次随访，有4例患者拆除内固定。

2.3 截骨、复位及固定效果评价 术中23例患者均一次性截骨成功，能够充分暴露肱骨滑车及关节面、显露髁间骨折块，在直视下完整复位关节面，内植物操作简单，与术前设计复位顺序及内植物应用情况基本一致。

2.4 肘关节活动度及功能评价 至末次随访，按MEPS标准对肘关节功能进行评价，MEPS评分为65～100分，平均85.2分，优7例，良13例、中3例，优良率87%。其中，功能评价为中的3例患者均为老年(年龄>60岁)，考虑与术后制动时间延长，功能训练不足等原因有关。

2.5 并发症 本组23例患者无一例发生重要神经血管损伤、内固定失效及肘关节畸形等严重并发症。其中1例患者术后出现尺神经支配区皮肤感觉减退及麻木，考虑术后肢体肿胀神经压迫刺激所致，但无肌力和运动异常，给予七叶皂苷钠脱水消肿、甲钴胺营养神经等药物治疗后感觉恢复正常。另1例患者术后出现异位骨化，考虑与骨折碎裂严重及不恰当的运动有关，给予口服吲哚美辛及调整运动方式，骨化物逐渐减少，至末次随访时，肘关节功能恢复良好，无明显活动受限。

2.6 典型病例 48岁男性患者，因“高处坠落致右肘部肿痛畸形伴活动障碍4.5 h”入院，入院诊断：右肱骨髁间粉碎性骨折，AO/ASIF分型C3型，于伤后5 d在全麻下行经鹰嘴截骨入路右肱骨髁间骨折切开复位内固定术，术中术后无神经血管损伤等并发症，术后1个月复查CT显示肘关节周围异位骨化，给予口服吲哚美辛及调整运动方式，骨化物逐渐减少，至末次随访时，肘关节MEPS评分95分，肘关节功能恢复良好，无明显疼痛及活动受限，患者于术后15个月取出内固定(见图1～9)。

图1 术前正侧位X线片示肱骨髁间粉碎性骨折

图2 术前矢状、冠状位CT示肱骨髁间粉碎性骨折

图3 Mimics软件三维重建示骨折块相对位置及与尺骨鹰嘴解剖关系

图4 3D打印骨折模型

图5 模拟骨块的复位及钢板固定

图6 术后2 d正侧位X线片示骨折复位满意，内固定位置好

图7 术后1个月CT显示肘关节周围异位骨化 图8 术后12个月CT示异位骨化较前明显减轻

图9 术后15个月取出内固定后X线片示骨折愈合良好

3 讨 论

肱骨髁间骨折(AO/ASIF分类为C型)形态千差万别，骨块碎裂移位严重，显露、复位及内固定困难，治疗不当及术后过长时间制动都将会导致关节僵硬、疼痛及畸形，严重影响患者的生活质量[1-4，13]。综合肱骨髁间骨折治疗的特点及难点，3D打印辅助经尺骨鹰嘴截骨手术治疗肱骨髁间骨折具有以下几方面的优势。

3.1 3D打印技术能够辅助骨折类型的确定 了解不同类型的骨折对于正确分类和制定手术计划至关重要[4]，然而传统影像技术并不能完全反应髁间骨折的全貌，即使是先进的三维CT重建，也只能演示平面上的图像，而不能提供直观逼真的实物模型[10-11]。由于骨折类型的不确定，术者往往不能制定完善的术前计划，从而导致手术存在一些未知因素，甚至有少数患者术中所见与术前影像显示不完全一致，最终导致手术时间增加、出血量增多、骨折不能良好复位[12]。本组23例患者，术前全部应用3D打印技术建立1︰1肱骨髁间骨折模型，结合术前影像，使骨折类型一目了然；逼真的实物模型也使患者更加直观的了解自己骨折的情况，利于医生解释手术方案，和谐医患关系。

3.2 3D打印技术优化尺骨鹰嘴截骨线的确定 由于肘关节的特殊解剖形态，后方的尺骨鹰嘴对前方的肱骨存在遮挡，限制了髁间骨折的显露，尤其是关节面的复位[2-5]。采用经尺骨鹰嘴截骨能充分显露前方阻挡的肱骨远端结构，易行骨折复位、固定，且该入路避免损伤肱三头肌，便于探察周围血管神经，将肌肉间愈合变为骨性愈合，利于早期肘关节功能锻炼[5，15]。在3D打印技术未开展之前，术者只能借助术前影像及临床经验进行截骨，且无法进行术前截骨的演练及暴露效果的展现，这就给临床医师提出了个性化截骨的要求[12，15]。本组全部病例采用经尺骨鹰嘴截骨暴露骨折断端，术前通过Mimics Research软件及3D打印实体模型，预先设计截骨线的位置，选取合适的骨性参照，反复演练操作，发现手术中可能出现的问题并预先处理，实现个性化精准截骨，即避免截骨不足带来的暴露不充分，又避免截骨过大造成的关节软骨损伤，骨折整复操作方便，明显提高复位质量，且均未发生尺骨鹰嘴截骨术后骨不连。

3.3 3D打印技术简化精确骨折复位及内固定的安置 解剖复位、坚强内固定是手术成功的关键，是术后早期功能锻炼的基础[2，3，15]。肱骨髁间骨折要求术者需仔细制定手术计划及准备各种型号及规格的内固定物，即便如此，(对于经验不足的临床医师)也常常会发现术中操作与术前影像不一致，致使骨折不能满意复位，解剖钢板“不解剖”，螺钉相互“打架”甚至穿入关节面[1，9-12]。为解决上述问题，术者不得不反复操作，这不仅耗时费力，也难保证手术质量，甚至造成恶性循环，给患者带来灾难性的损害。而在Mimics Research软件及3D打印模型上进行手术演练，能够明确所有碎裂移位的骨折块，将其给予最大限度的解剖复位；对于骨缺损患者，也可以预估植骨量；个性化选择钢板螺钉的大小、型号、安放位置，确保其固定的效果；预先发现术中可能遇到的问题，使复杂的手术变得相对简单，提高手术的安全性[10-12]。本组所有患者术中复位及内固定物植入均按术前既定计划实施，准备充分，操作简单，既缩短了手术时间、减少了术中出血量及X射线透视的次数，又确保了骨折解剖复位、内固定安全牢靠，术后患者肘关节功能恢复满意。

由于本研究选取的病例数较少，为单中心的临床回顾性研究，没有与常规手术进行对比，可能限制了手术疗效的评定，这需要我们后期建立多中心、大样本以及随机对照化的试验，进一步验证我们的结果。

综上所述，3D打印能够根据肱骨髁间骨折的具体特点，私人定制手术。帮助医生明确骨折类型，周全术前计划，优化尺骨鹰嘴截骨，为手术提供足够的操作空间，模拟骨折复位及内固定，简化并精确术中操作，节省手术时间，减少术中出血。本研究显示3D打印技术结合尺骨鹰嘴截骨是治疗肱骨髁间骨折的有效方法，术后治疗结果满意。