3D打印辅助改良前外侧双肌间隙入路治疗后外侧柱胫骨平台骨折

黄晓夏，赵 岩，彭 聪，李彦宇，孔维奇，黄晓靖

1.新疆医科大学第一附属医院骨科，乌鲁木齐 830054；2.莆田学院附属医院，福建 莆田 351100

胫骨平台骨折占全身骨折1%～2%[1]，随着我国经济的迅速发展和交通事故的增长，胫骨平台后方剪力骨折日益增多，发生机制往往是膝关节在屈曲或半屈曲状态时所遭受强大的轴向负荷。其骨折线起始于冠状面，大部分主要累及胫骨平台后部，其中后外侧较为常见，累及后外侧柱约15%[2-3]。后外侧柱胫骨平台骨折是一种特殊的关节内骨折，常合并后外侧复合体、半月板的损伤，尚无标准术式，是目前国际上临床研究的热点[4]。传统以X线片为基础的Schatzker 分型及AO分型仅仅对骨折二维分析，往往忽略胫骨平台后侧柱骨块，不利于对累及后外侧柱骨折入路选择及治疗，从而影响治疗效果。罗从风等[5]提出基于CT的胫骨平台骨折三柱分型，传统前外侧入路对骨折块进行有效的暴露、复位及固定是有限的[6-9]。

本研究回顾性分析2018年2月—2020年2月新疆医科大学第一附属医院骨科应用3D打印技术辅助改良前外侧双肌间隙入路治疗累及后外侧柱胫骨平台骨折，通过Rasmussen放射学评分、Rasmussen膝关节功能评分[1]进行临床评估，通过Lachman试验评价膝关节稳定性，探讨采用3D打印技术辅助改良前外侧入路治疗累及后外侧柱胫骨平台骨折的疗效，总结该方案手术中的要点。

临床资料

1 一般资料

纳入标准：(1)年龄>18岁；(2)根据膝关节影像学检查(患侧膝关节正侧位、膝关节CT平扫+三维重建)、3D打印模型明确诊断：①单纯胫骨平台后外侧柱骨折；②合并后外侧柱的复杂胫骨平台骨折；③胫骨平台后外侧柱骨折合并半月板、前交叉韧带损伤、外侧副韧带损伤；(3)新鲜闭合性骨折；(4)根据入院常规检查，能够耐受手术治疗；(5)无严重周围血管和神经损伤,受伤前患者双膝关节活动正常。排除标准：(1)开放性胫骨平台骨折；(2)病理性骨折；(3)急性或慢性骨髓炎或化脓性关节炎；(4)大面积皮肤软组织损伤，对膝关节功能影响较大；(5)精神障碍，拒绝配合手术治疗；(6)无法按期完成随访及随访时间<1年。

本组累及后外侧柱胫骨平台骨折患者21例，男性14例，女性7例；年龄27～65岁，平均41．6岁；左侧11例，右侧10例。道路交通伤13例，高处坠落伤7例，其他伤1例。均无腓总神经损伤症状，4例合并胫骨平台外侧副韧带撕脱，2例合并外侧半月板损伤。本研究患者及家属均签署知情同意书。

2 手术方法

术前准备：所有患者入院积极完善术前相关常规检查，包括血常规、生化、免疫、凝血功能等，患侧 X 线片及 CT 平扫+三维重建、膝关节MRI、3D打印模型等。均行跟骨骨牵引，同时予以甘露醇注射液250mL：50g(江苏正大天晴)、迈之灵片150mg×20粒(德国礼达大药厂)等予以消肿、改善循环对症治疗。对伴有糖尿病、高血压、心功能不全等原发疾病的患者积极予以对症处理，一般7～15d；待膝关节周围皮肤褶皱试验阳性后可行手术治疗。根据术前X线片及CT平扫+三维重建、3D打印模型了解骨折块移位方向及关节受累情况，确定合理的内固定物及固定方式。

手术方法：采用美国西门子高分辨率256薄层CT 扫描仪对骨折部位进行二维扫描，将原始图像以DICOM格式传输至后处理工作站进行三维轴位模型重建，主要参数设置：1.0mm切片和1.0mm层间距。所有切片手工分割为三个平面，分离过程去除股骨和髌骨，仅保留胫骨平台部分。术前算法由骨科和三维建模专业团队准备。应用光敏树脂材料完成打印，获得3D实物模型。在3D打印模型辅助下，麻醉生效后，患者取仰卧位，左侧髋部垫高，患者大腿根部绑缚止血带，于术区常规消毒铺巾盖单，清点辅料及器械。抬高患肢后，充气止血带至规定数值，取患侧膝关节外侧一长约15cm近“S”形手术切口，切口在关节线上5cm沿股二头肌腱后缘向远端切开。在腓骨头上方横行向前，弧形跨过Gerdy结节至胫骨结节外侧1cm向远端延伸，逐层切开皮肤及皮下组织并仔细止血，掀开全厚皮瓣。在股二头肌腱后侧探查并游离腓总神经，将其随皮瓣向后外侧牵拉并加以保护，在股二头肌腱后侧切开深筋膜，并在髂筋膜和股二头肌腱之间，切开深筋膜，沿胫骨向后外剥离胫前肌止点至腓骨小头的前方。屈曲内翻膝关节扩大外侧关节腔间隙，纵向劈开关节囊后横行切开冠状韧带与外侧半月板，3根丝线固定并向上体外半月板以显露外侧平台，沿前外侧劈裂的骨折线呈“翻书样”外翻外侧骨折块以显露外侧及后外侧骨折，保护软组织连续。顶棒托起塌陷关节面并加以复位前外侧平台，从股二头肌后方进入，复位后外侧平台骨折。克氏针临时固定，在膝关节内侧胫骨平台髁处切一小口，“C”型复位钳夹持外侧骨折块，适当加压以恢复胫骨平台的正常宽度，用2-0克氏针临时固定后外侧骨折块，瑞福人工骨植入并填充胫骨平台下方骨缺损处。术中C型臂X线机透视见复位及内固定装置良好，清点辅料、纱布、器械无误后，依次缝合关节囊、皮下组织、皮肤，无菌敷料包扎。

3 术后处理

术后使用甘露醇、迈之灵以消肿、改善局部组织循环。鉴于术区放置钢板内固定装置，予以头孢类抗生素预防感染，低分子肝素钠预防双下肢深静脉血栓形成。麻醉清醒后早期即行踝、趾关节功能锻炼，股四头肌舒缩锻炼，塞来昔布止痛，鼓励患者进行主动关节活动，住院期间可行肢体气压泵防止双下肢深静脉血栓的形成，在术区引流量<20mL后拔除引流管，早期活动均为非负重活动。一般在术后3个月根据X线片显示的骨折愈合情况(必要时行膝关节CT三维重建检查)，并在医师的指导下逐渐进行负重行走。

4 观察指标

定期复查膝关节正、侧位X线片(必要时拍摄膝关节CT检查)，观察骨折愈合时间。采用Rasmussen放射学评分标准对骨折复位情况进行评估，其内容包括髁塌陷、髁增宽、膝内外翻，各6分，总分共18分。 总分18分为优，12～17分为良，6～11分为可，<6 分为差。采用Rasmussen膝关节功能评分标准评定膝关节功能，内容主要包括患者自评及临床医师客观检查，包括疼痛、行走能力、膝伸直缺失度、膝关节活动度及膝关节稳定性，各6分，总分共30分；总分≥27分为优，20～26分为良， 10～19分为可，6～9分为差。Lachman试验评价膝关节功能及稳定性。

结 果

本组患者手术时间 55～95min，平均72.7min；术中出血量50～125mL，平均75.5mL。患者均获随访，时间12～36个月，平均17．6个月。 骨折均获得骨性愈合，骨折愈合时间10～15周，平均12．4周。术后即刻及定期复查，随访期间未见胫骨平台关节面丢失，出现足背麻木1例，患肢诸趾背伸活动减弱，考虑腓总神经损伤可能，与术中拉钩牵拉有关，经口服甲钴胺片营养神经治疗3个月后病情恢复；Rasmussen 放射学评分12～18分，平均16.3分，其中优15例，良6例，优良率100%；Rasmussen膝关节功能评分优13例，良8例，优良率100%；膝关节总伸屈度110°～150°，平均128．6°。典型病例见图1、2。

讨 论

胫骨平台骨折往往皆是高能量损伤，因其手术难度大、手术入路可选择多，一直以来是创伤显微骨科所面临的难题，采取有效的治疗尤为重要[10-11]。该类型骨折可在不同程度上伴有较为严重的关节面粉碎性骨折，骨折块塌陷，并膝关节内外侧副韧带、前后交叉韧带及半月板损伤并导致关节不稳，手术的暴露和内固定的安放具有挑战[12]。3D打印技术在骨科领域不断发展，术前1∶1仿真模具还原胫骨平台，便于术前评估、准备，大大提高解剖复位可能性，为对内固定选择安放提供契机[13]。有学者研究表明，3D打印技术打印出实物模型直观表现骨折移位、压缩、劈裂，涉及复杂后外侧骨折能清楚诊断[14-16]。Xie等[17]在对将3D打印技术辅助与切开复位内固定术在胫骨平台后外侧柱骨折手术治疗方面进行临床对照研究，表明3D打印技术辅助复位内固定治疗胫骨平台减少手术时间、术中出血量，提升了骨折愈合时间。李洋等[18]在术前结合3D打印技术与传统手术治疗胫骨平台后柱骨折中的Meta分析，结果表明前者手术时间短、术中失血量少、术后骨折骨性愈合时间短、Rasmussen膝关节功能评分优良率和术后膝关节美国特种外科医院评分优良率方面优于常规组，四柱九区分型理论细化了外侧和后外侧柱胫骨平台骨折。姚翔等[19]认为全新胫骨平台骨折四柱九区分型体系将有助于胫骨平台骨折的术前临床诊断、统计分析和预后评估。

胫骨平台后外侧柱骨折的手术入路选择在国际上一直都是争议的热点，传统前外侧入路显露胫骨平台后外侧，由于腓总神经和腓骨头的遮挡，很难直接暴露g区，无法进行骨折块复位和内固定装置的安放。有学者认为部分或全部切除腓骨小头后胫骨平台后外侧可以得到充分显露以确保骨折的解剖复位及钢板的合理放置[20]。但切除腓骨小头的同时，也增加手术损伤，导致术后关节不稳的可能。他们通过腓骨小头截骨治疗胫骨平台外侧或后外侧柱骨折82例，其中4例术后出现关节外侧不稳，1例出现腓总神经损伤症状。对于累及复杂后外侧柱胫骨平台骨折，目前大量研究推荐应用后外侧入路以提高手术复位满意度[21]，但该入路仍存在着手术暴露困难，腓总神经在股二头肌长头后侧，与胫神经、腘血管紧密接触，神经血管损伤的风险极高[22-23]。本研究在传统前外侧入路上改良，切口在关节线上5cm沿股二头肌腱后缘向远端切开，在腓骨头上方横行向前，弧形跨过Gerdy结节至胫骨结节外侧1cm向远端延伸。比传统入路更靠上靠后，术中屈曲内翻膝关节，可以松弛外侧副韧带，可以充分暴露外侧及后外侧柱胫骨平台，减少骨折块的剥离和对于骨折块血运的破坏，降低骨折不愈合的发生率。多数学者研究表明改良前外侧入路使术区暴露充分、扩大手术视野，利于术者操作[24-27]，便于骨折复位内固定安置；李晓天等[27]研究改良前外侧入路治疗11例单纯后外侧柱胫骨平台骨折患者，术后随访Rasmussen膝关节功能评分14～29分，Rasmussen放射性评分15～19分，膝关节活动度101°～135°，临床疗效显著。笔者认为改良前外侧入路与传统入路均能达到手术治疗，但是在实际过程中，发现掌握各自的适应证，手术更能心手相应，单纯累及外侧柱骨折，则采用传统入路，合并后外侧柱骨折，则采用改良前外侧入路。Zhang等[28]在40个胫骨模型上对后外侧柱胫骨平台骨折固定材料上分析，其研究结果表明后外侧支撑板可以达到最强的生物力学固定。陈贺[29]对6对完整成年防腐股骨标本在CSS.44020生物力学实验上验证了后侧与外侧固定组在固定后外侧胫骨平台压缩骨折在生理负荷下稳定性无显著差异。后外侧入路固定胫骨平台后外侧骨折稳定性固然好，但是在生理活动下不会影响骨折的固定。因为在骨折愈合前皆是禁止双下肢完全负重，当膝关节屈曲达90°以上，股骨外髁才与胫骨后外侧平台接触传导应力[30]，i区顶点至胫骨平台的距离约(12．2±1．6)mm。当膝关节伸直时外侧副韧带最为紧张，此时胫骨平台与外侧副韧带的距离(6．7±1．1)mm，并随膝关节屈曲时外侧副韧带逐渐松弛而距离增大[31]。3．5mm倒“L”型近端锁定加压钢板，与后外侧平台解剖结构符合，可将钢板安放在腓骨小头上方，达到固定胫骨平台后外侧骨折块。同时应用竹筏技术，依靠钢板螺钉间稳固的成角的稳定性来支撑骨折端，而并不是依靠钢板与骨块之间的相互作用力[32]。本组患者骨折均获得骨性愈合，术后随访期间未见胫骨平台关节面丢失，Rasmussen放射学评分12～18分，Rasmussen膝关节功能评分优13例，良8例，优良率100%；膝关节总伸屈度110°～150°。3D打印辅助下改良前外侧入路治疗累及后外侧柱胫骨平台骨折是一种可供优先选择的方法。

图2 患者男性，40岁，高处坠落伤致右侧胫骨平台骨折。a、b.术区标记；c、d.术区膝关节正侧位；e、f.术后1年膝关节正侧位；g.术中改良前外侧入路

笔者体会：(1)术前采用3D打印技术构建胫骨平台骨折模型，于3D打印模型上模拟手术，包括骨折块复位、植骨设计、接骨板及螺钉植入数目。(2)传统前外侧入路已被广大临床医师所掌握熟知，所以改良前外侧入路在临床上更能被接受、学习。(3)采用平卧体位，手术过程无需更换体位，避免术区感染。(4)手术过程，屈曲、内翻膝关节，外侧结构松弛，便于骨折的显露复位。(5)此入路无涉及重要血管。(6)改良前外侧入路，一个切口，两个入路，同时解决“c+g”区的骨折复位固定，若外侧平台h区塌陷，以环锯开窗，在直视下用顶棒复位,如果单纯后外侧平台g区，选择后外侧入路更合适。(7)无需腓骨颈截骨，避免额外创伤、关节不稳，相对于传统前外侧入路更靠后，有足够的空间在直视下解剖复位固定。(8)骨折愈合后，二期钢板取出更为安全、易于术者操作。(9)该入路有助于探查并修复胫骨平台骨折合并后外侧复合体损伤。(10)手术时机选择对预后很重要，待软组织褶皱试验阳性后，立即手术，防止韧带功能丢失及骨缺损加重。(11)术中显露腓总神经，并加以保护。(12)胫骨平台后外侧骨折合并内柱骨折，术中使用“C”型复位钳稳定胫骨平台双踝。(13)h区与i区距离<1cm者不利于放置外侧钢板，不适宜使用改良前外侧入路。(14)本组均采用胫骨近端锁定加压钢板治疗后外侧柱胫骨平台骨折。该钢板具有解剖预塑形作用，可更好服帖胫骨近端,头部3～4枚3．5mm锁定螺钉，不仅提供成角稳定性，还提高了骨折区局部的抗压缩负荷能力，螺钉孔的设计使锁定螺钉达成“竹筏”效应，支撑和维持关节面复位。(15)植骨必须充分，便于恢复胫骨平台的平整及维持膝关节力线正常。

本研究不足之处：3D打印技术术前模拟时精细化不够、制备材料有待改善，在骨组织工程需进一步提升。本研究非前瞻性研究，纳入病例数量相对有限，结论有效性仍需多中心、大数据对该入路远期疗效进一步随访评估。此外，膝关节周围结构对膝关节活动有协同作用，对预后也起着至关重要的作用，术中仍需掌握牢靠解剖生物力学，不轻易忽视每一个细节。

总之，后外侧柱胫骨平台骨折所处解剖结构复杂，为术前准备、手术治疗、术后康复增加一定的挑战性，当中的手术入路选择和内固定装置的策略置入是当今骨科医师所面临的两个问题。3D打印技术辅助改良前外侧入路对于治疗后外侧柱胫骨平台骨折具有术中暴露简单、手术创伤小、减少术中出血量、节省手术时间、术后并发症少、膝关节功能恢复满意等优势，值得临床推广应用。