儿童陈旧性桡骨头脱位3D打印模型形态比较研究

姜海，李晓博，赵国龙，同毓龙，苗武胜

(1.西北妇女儿童医院骨科，陕西 西安 710061；2.西安医学院第三附属医院小儿骨科，陕西 西安 710068)

儿童桡骨头脱位在小儿骨科临床中并不少见，常由创伤导致，新鲜孟氏骨折儿童处理不及时，常导致陈旧桡骨头脱位，给临床治疗带来了很多的困难。先天性桡骨头脱位[1-4]病史难确定，有典型的X线表现。发育性桡骨头脱位[5-6]较为少见，通常为尺骨远端或近端有瘤体，随着瘤体在发育过程中逐渐增大或对骨骺的影响导致尺骨短缩，引起桡骨头逐渐脱位。特发性的桡骨头脱位[7]是除了创伤性、先天性、发育性以外的其他因素或不明原因导致的脱位。

有文献报道[8]陈旧性桡骨头脱位儿童患侧尺骨存在三维畸形，为了更直观地观察陈旧性桡骨头脱位儿童双侧尺桡骨的形态，本文病例采用MIMICS10.01软件进行双侧尺桡骨的三维形态学观察和数据测量，同时采用3D打印技术打印出双侧尺桡骨模型，直观地观察双侧尺桡骨的空间位置关系及形态对比，以便更好地进行术前手术方案设计。

1 资料与方法

1.1 纳入及排除标准 纳入标准：有明确的外伤史，为创伤性桡骨头脱位；伤后时间超过1个月；有尺桡骨全段三维CT数据。排除标准：外伤史不明确，可能为先天性或特发性桡骨头脱位；仅有尺桡骨近端三维CT数据。

1.2 一般资料 纳入2016年1月至2017年12月7例儿童桡骨头脱位资料，均为男性；年龄3～13岁，平均(9.0±0.4)岁；均为BadoⅠ型；左侧3例，右侧4例；受伤至手术时间2～60个月。

1.3 仪器与方法 所有患儿入院后拍摄双侧尺桡骨全长正侧位X线片。采用美国Philips公司生产的Brilliance16排螺旋CT机进行数据的采集。通过双侧尺桡骨全段三维CT扫描，将数据导入MIMICS 10.01软件进行三维重建，利用镜像技术对比观察双侧尺骨的形态，进行数据测量。然后行3D打印双侧尺桡骨模型，观察双侧尺桡骨的空间位置关系，在冠状位、矢状位、轴位进行尺骨形态的对比，对比测量双侧尺桡骨的长度。

2 结 果

本研究患儿患侧尺桡骨全长正位X线片表现为尺骨前弓畸形，侧位X线片表现为桡骨头向前侧脱位，其中2例桡骨近端超过尺骨冠状突水平(见图1)。

图1 3岁患儿伤后2个月X线片示右桡骨头向前脱位

软件测量示患侧尺骨存在三维畸形改变。冠状位成角为2.56°～17.88°，平均9.76°。矢状位成角为11.32°～20.83°，平均15.49°。轴位旋转角度为4°～27°，平均13°(见表1)。三维畸形改变中以矢状位前弓畸形最明显，与临床所见相符。测量双侧尺骨的长度，仅1例患侧比健侧短缩>5 mm，为6.86 mm。双侧尺骨长度差别0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。双侧桡骨长度的差别0.28～4.7 mm，平均1.95 mm(见表2)。

通过直观地观察3D打印的双侧尺桡骨模型发现患侧尺骨形态明显改变，表现在正位观尺骨外翻，侧位观尺骨明显的前弓，轴位观尺骨旋后。患侧尺骨近端的外侧桡切迹模糊，不清晰，凹陷不明显。患侧桡骨形态没有明显改变。桡骨近端向前或前外脱位，与尺骨的三维形态结构改变。观察患侧尺骨的长度，1例明显短于健侧。桡骨的长度与健侧比较，没有明显差异。

表1 患儿患侧尺骨三维测量数据

表2 患儿双侧尺桡骨长度对比(mm)

典型病例为一13岁男性患儿，以“左肘伤后5年，发现左肘包块4个月”为主诉就诊。查体：左肘外翻畸形，左肘外侧可扪及脱位的桡骨头，左肘伸屈功能正常，前臂旋前70°，旋后90°。术前行双侧尺骨三维数据测量，发现患侧尺骨存在冠状位10.36°的外翻畸形，矢状位15.47°的前弓畸形，轴位7°的旋后畸形。测量双侧尺桡骨的长度，发现患侧尺骨有短缩，桡骨长度无明显差别(见图2～3)。通过3D打印双侧尺桡骨模型，可更直观地发现患侧尺骨的三维畸形，同时还合并短缩畸形(见图4～5)。双侧桡骨形态及长度对比没有发现明显差异(见图6)。

图2 双侧尺骨长度测量相差6.86 mm

图3 双侧桡骨长度测量无明显差别 图4 左侧尺骨有前弓畸形

图5 左侧尺骨较右侧尺骨短缩，向外成角，轴位上有旋转畸形

图6 双侧桡骨形态及长度未见明显不对称

3 讨 论

儿童孟氏骨折导致的桡骨头脱位临床上较为常见，新鲜的桡骨头脱位比较容易处理。只要将尺骨骨折复位，桡骨头脱位一般都能获得纠正。但临床上经常出现漏诊和误诊，导致陈旧性桡骨头脱位的出现。陈旧性桡骨头脱位是小儿骨科面临的一个治疗难题。虽然有很多的手术方式来治疗，然而术后桡骨头半脱位、再脱位仍时有发生[9]。为了更好地治疗儿童陈旧性桡骨头脱位，我们有必要对陈旧性桡骨头脱位儿童的尺桡骨之间的相互空间位置关系及形态学改变进行深入地研究。掌握了病理改变特点，才能更好地设计出个性化的手术方式，减少术后桡骨头半脱位或再脱位的发生。

对于儿童陈旧孟氏骨折导致的桡骨头脱位，双侧尺桡骨的全段正侧位X线片是必要的一项辅助检查。只拍摄患侧肘关节的正侧位X线片会遗漏一些重要的病理改变信息。通过观察患侧的尺桡骨全段正位X线片，我们可以发现尺骨近端有外翻畸形；侧位X线片发现尺骨近端或中段有前弓畸形。对于尺骨是否有旋转畸形，单纯的拍片无法观察。因此采用三维CT数据导入MIMICS软件，进行患侧尺骨的三维畸形测量就显得很有必要。通过7例病例的测量我们发现桡骨头脱位儿童患侧尺骨与健侧尺骨相比，存在三维畸形，即在冠状位有外翻畸形，矢状位有前弓畸形，轴位有旋后畸形。其中3例病例旋转畸形更明显(本组病例2、3、4)。提示不同的受伤机制可能会导致尺骨产生不同程度的畸形。Bado认为Ⅰ型的受伤机制为过度旋前[10]。肘关节伸直位摔伤时，前臂旋前位着地，被动过度旋前力量导致尺骨近端骨折，桡骨头向前脱位。过度旋前的力量也有可能导致尺骨产生旋转畸形。这也许能解释所有桡骨头前脱位患儿患侧尺骨均存在不同程度旋转畸形的测量结果。

有作者[11]认为桡骨头脱位后会出现桡骨的过度生长，我们不太赞成这样的观点。从双侧桡骨长度的比较发现，长度差为0.14～4.70 mm，平均为1.95 mm。考虑到测量的误差，这样的差别应该是没有意义的。尺骨的长度差为0.05～6.86 mm，平均2.25 mm。尺骨畸形明显，测量均是在矢状位测量的，因此差别比桡骨要大一些，但平均值也很小。远端的骺板对尺桡骨的生长起主要作用，近端的骺板生长潜力非常有限。我们推测桡骨头脱位后，桡骨近端虽然失去了尺骨近端和肱骨外髁的限制，但过度生长的可能性非常小。我们的测量结果也证实桡骨头脱位后患侧桡骨没有出现过度生长。

3D打印技术在骨科运用越来越广泛了。三维实体模型、手术中应用的导板、个性化假体等在临床均有运用[12-15]。在小儿骨科，3D打印技术较多地运用于肘内翻的治疗，发育性髋关节脱位、先天性高肩胛症的辅助治疗，脊柱侧弯的辅助手术，恶性肿瘤的个性化假体植入等[16-20]。对于在儿童桡骨头脱位治疗中的应用，报道很少。我们为了更直观地观察双侧尺桡骨的形态，故采用3D打印技术打印出双侧的尺桡骨模型，来进行测量和对比。

本组7例进行了双侧尺桡骨的3D打印模型。其中4例尺桡骨立体打印，可以更直观地观察出桡骨头与尺骨的空间位置关系。3例采用的尺桡骨分开打印。打印出的双侧尺桡骨模型更为直观地发现患侧尺骨存在空间的三维畸形。由于尺骨近端长期失去桡骨头的刺激，尺骨的桡切迹变得模糊，失去正常的凹陷。尺骨的桡切迹是桡骨近端与尺骨近端相互匹配的一个重要解剖结构。对于脱位时间长的病例，即使获得复位，桡骨近端与尺骨近端的匹配性也会减弱，可能或导致术后初期前臂旋转功能的不足，也可能会导致部分病例出现半脱位。尺骨的短缩与脱位时间有关系，脱位时间越长，尺骨短缩程度越严重。分析原因可能有两方面：(1)尺骨的前弓和外翻畸形可以导致冠状位上的短缩。(2)有可能桡骨头脱位后，桡骨远端与尺骨远端之间的生物力学作用减弱，尺骨远端骨骺的生长速度减缓，导致尺骨的短缩。第二种原因需要进一步的动物实验或其他方法来进行验证。尺骨短缩的幅度比较有限，该组病例中伤后5年的患儿尺骨短缩仅6.86 mm，提示在临床治疗中，尺骨近端截骨矫形，延长尺骨是否有必要需要更多的临床病例来验证。

本组病例仅从骨性结构对双侧尺桡骨进行了比较和测量，但在受伤机制中，软组织的因素对于桡骨头脱位起了很重要的作用。未来有必要对陈旧性桡骨头脱位儿童患侧的肘关节关节囊、环状韧带、骨间膜等软组织进行深入地研究，和健侧的进行比较，从而全面了解陈旧性桡骨头脱位儿童的病理机制，有助于更好的临床治疗。

综上所述，陈旧性桡骨头脱位儿童患侧尺骨存在三维畸形，有不同程度的短缩。患侧桡骨形态及长度与健侧比较，没有明显差异。3D打印尺桡骨模型可以直观地显示患侧桡骨与尺骨的空间位置关系，以及患侧尺骨的三维畸形改变，有助于术前手术设计。