3D打印技术在旋后外旋Ⅳ度三踝骨折治疗中的应用

王兴平，方煜，陈小军，林志刚，刘登辉，刘水金，赵宏

三踝骨折可见于Lauge-Hansen分型中旋后外旋型骨折III度、IV度损伤，旋前外展II度、III度损伤及旋前外旋IV度损伤[1]。其中，旋后外旋IV度损伤，属于较为严重的类型，必须手术治疗。传统的术前评估常采用的DR检查为二维图像，难以在医师的脑海中形成立体构象，而踝关节CT平扫+三维成像可在计算机上进行立体图像的模拟，但鉴于其图像只能储存于计算机之中，打印出来的胶片仍然是二维[2]。近年来，3D打印技术在各部位骨折治疗中得到广泛使用，充分体现出了个性化、精准性等方面的优势[3-4]。本研究对旋后外旋IV度损伤型三踝关节骨折患者进行分组手术治疗，以探讨3D打印技术在旋后外旋IV度损伤型三踝关节骨折治疗中的临床应用，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取中国人民解放军联勤保障部队第九〇六医院2018年8月至2020年8月收治的Lauge-Hansen分型旋后外旋IV度损伤型三踝骨折患者56例，按患者就诊的次序单双数分别纳入实验组与对照组，各28例。对照组男16例，女12例；年龄22～54岁，平均（35.6±8.2）岁；包括高处坠落伤8例，摔伤11例，道路交通伤9例。实验组男15例，女13例；年龄24～52岁，平均（36.9±7.1）岁；包括高处坠落伤6例，摔伤12例，道路交通伤10例。两组一般资料差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 对照组 所有患者入院后均行踝关节正侧位片及踝关节CT平扫、三维重建检查，充分了解骨折块数量、移位程度和方向、关节面塌陷情况及骨质缺损程度。入院后根据骨折移位情况，给予手法复位石膏托外固定术或跟骨骨牵引术。术前抬高患肢，给予冰敷、脱水及对症治疗，待软组织肿胀消退后行手术治疗。术中根据情况选择椎管内麻醉或全身麻醉，术前30 min静脉滴注抗生素预防感染。麻醉成功后患者取健侧卧位，大腿根部捆绑气压止血带，驱血、充气至48 kPa。做踝关节后外侧切口，切开皮肤、皮下组织直至深筋膜，沿深筋膜向前侧游离皮瓣，充分暴露外踝骨折，将骨折复位后，尝试将各规格的接骨板逐个贴放于腓骨外侧试模，最终选择最合适的钢板，用其固定腓骨骨折。并用此切口向后侧游离皮瓣，切开后方深筋膜，将腓骨长短肌腱牵向前侧，沿腓骨后缘切开踇长屈肌，连同跟腱牵向后侧，剥离骨膜，充分暴露后踝骨折，将骨折复位，克氏针临时固定，选择合适的微型接骨板，逐个预弯至贴合骨面安置于后踝骨面，选择最佳者安置于后踝后方，贴合骨面，置入螺钉固定后踝骨折。手术台下人员协助将患者变换为仰卧位，作内踝部前弧形切口，解剖大隐静脉牵向前侧，暴露内踝骨折，将骨折复位，打入合适长度螺钉固定。术中使用C臂机透视了解骨折复位情况及接骨板位置情况。术后抬高患肢，石膏托外固定，常规给予预防感染、脱水、止痛等对症治疗。术后尽早指导患者行足趾主动活动，促进静脉回流及肿胀消退，防止下肢静脉血栓形成，并在不同阶段指导患者的功能锻炼。

1.2.2 实验组 术前常规处理同对照组，额外进行踝关节的CT扫描及3D模型制作、预先选择合适的内固定材料。根据患者骨折情况先做双源64排螺旋CT成像，CT扫描层厚0.5～1mm（德国，SIEMENS公司），制成3D平面照片，应用医学三维重建软件Mimics14.0（Materialise，比利时）处理CT平扫所得到的数据（DICOM格式），先通过阈值分析去掉除骨质以外的其他组织，然后通过区域增长建立所需的踝关节骨折模型，模型上选好内固定材料，预弯塑性，再通过Mimics14.0的骨折复位模块模拟复位并存储数据（STL格式），最后SLA光固化3D打印机（上海数造机电科技有限公司）打印数据制作1∶1的踝关节3D实物模型及复位后模型各一个，将钢板、螺钉等内植物在3D复位后模型上进行挑选，将选择好的内植物单独放置消毒，准备手术时使用。手术方法与对照组相比，选择相同的麻醉方式、手术体位与入路操作，区别在于在骨折复位之后，不再进行内固定材料的选择，而是直接将术前根据3D打印复位模型选择好的接骨板及螺钉，进行骨折的固定。术后处理同对照组。

1.3 观察指标 记录两组手术时间、术中出血量、透视次数和术后24 h时间模拟（VAS）评分；出院后术后第1、3、5及7个月拍摄踝关节DR随访记录骨折愈合时间；参考踝关节Kofoed评分标准进行手术固定复位效果评价，Kofoed评分从疼痛、功能、活动度3个方面进行手术效果评价，总分100分，≥85分为优；≥75分且＜85分为良；≥70分且≤74分为及格；＜70分为差。手术固定复位有效率=（优+良）/总数×100%。

1.4 统计方法 采用SPSS 17.0统计软件进行分析，正态分布的计数资料以均数±标准差表示，采用t检验；计数资料采用2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术指标比较 两组手术时间、术中透视次数、术中出血量及术后VAS评分差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表1。

表1 两组基本手术指标情况比较

2.2 手术效果评估 出院后有效随访10个月，对照组骨折愈合时间为（96.4±12.5）d，实验组组愈合时间为（93.5±11.9）d，差异无统计学意义（t=0.945，P＞0.05）。实验组术后骨折固定复位效果优18例，良7例，及格3例，优良率为89.3%；对照组优9例，良9例，及格8例，差2例，优良率为69.2%。两组复位效果差异有统计学意义（2=8.44，P＜0.05）。

3 讨论

踝关节骨折常采用手术治疗，传统切开内固定术大多术前根据X线和二维CT图像制定手术方案，难以对骨折情况做出精准的观察和诊断。近些年来，3D技术已广泛应用于骨折脱位的治疗，临床治疗中得到越来越多骨伤科医师的接受和认可，也成为了骨科医师研究的热点和方向[5-6]。通过此项技术能全面、直观的呈现出踝关节骨折的三维形态和各骨折断端的空间关系，并根据其骨折特征，制定出最佳的个体化手术治疗方案，非常便于骨科医师对踝关节骨折术中的操作，是实现各种骨科手术个性化、精准化的有效手段，提高手术治疗的安全性与准确性，进一步提高临床疗效[7-8]。

本研究实验组采用了3D打印踝关节模型及复位后的模型，预先在模型上进行内固定的选择和预塑性。具有以下优点：（1）精确观察和评估骨折情况全貌，在术前，医师能够获得骨折模型，在模型上进行预手术，充分演练手术复位、固定的过程，预计手术中会遇到的困难，做到心中有数；（2）传统手术治疗方案在钢板塑形过程中需要不断地将各个规格的接骨板在骨面上调试，甚至需要预弯才能选择到合适的型号，加上往往需要应用C臂机反复透视验证，明显延长了手术治疗时间，且理论上增加了手术区域污染的风险。而利用3D打印技术能够有效提高接骨板选择及预弯的精确性，保证内植物规格的合适，置入位置的准确，并提供手术内固定的有效性，将手术过程的时间挪至术前。防止反复应用C型臂X线机长时间观察，减少患者及医师承受的X线照射量。这样手术时间得以缩短，术中出血量也因此减少，正常组织破坏也随之减少。充分体现了微创的理念及人文的关怀。

本研究结果显示，在旋后外旋Ⅳ度型踝关节骨折患者治疗过程中应用3D打印技术，能够以CT扫描数据为基础，对患者的踝关节进行1∶1的骨折模型建模，具有较强的立体感，能够充分对人体踝关节骨折部位的形态学外观特征进行多方位、多角度的显示，可多维度及准确观察骨质情况。