3D打印技术在PHILOS锁定钢板治疗肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的应用

黄震 韩森东 王志伟 陈杰

肱骨近端骨折临床较为常见，且患者多为老年人[1]，通常采取内固定手术治疗[2]。肱骨近端锁定接骨板(PHILOS)生物学性能良好，并且设计有支撑螺钉固定孔，可有效固定肱骨近端骨折内侧距，有助于患者术后进行早期功能康复训练[3]。近年来，3D打印技术已大量应用于骨科领域，在患者的术前评估、手术规划及术中导航中均起到重要作用[4]。我们对3D打印技术在PHILOS锁定钢板治疗肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折中的应用效果进行了研究，具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：年龄≥18岁；符合肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折诊断标准，即骨折位移大于1 cm或成角畸形大于45 °，单一骨干移位，合并一个结节骨折且移位大于1 cm；若在Ⅲ型骨折基础上合并2个结节的骨折，且移位大于1 cm则为Ⅳ型骨折[5]；闭合性肱骨近端骨折且骨折时间<3周；采取PHILOS锁定钢板治疗治疗；随访时间1年及以上；患者对本次研究知情并签署同意书。

排除标准：①病理性骨折；②开放性肱骨近端骨折；③既往肩关节功能障碍者；④合并严重器官功能障碍者；⑤合并神经功能障碍者；⑥凝血功能障碍或出血倾向者；⑦有精神类疾病，不能完成沟通和随访患者。

1.2 一般资料

选取2017年1月至2019年1月，我院骨科收治的46例肱骨近端Neer Ⅲ、Ⅳ型骨折患者，随机分为观察组(n=23)与对照组(n=23)。两组在性别、年龄、致伤原因、Neer分型以及合并糖尿病、高血压等基础疾病方面，均无统计学差异(P>0.05)，有可比性(表1)。

表1 两组一般资料比较Table 1 Comparison of general data between the two groups

1.3 手术方法

术前对患侧肱骨近端行薄层CT平扫，在Mimics软件中导入CT的Dicom格式图像，重建三维模型，利用3D技术1∶1打印骨折模型，同时模拟手术过程，调试所需要的内固定物大小及数量，主要为螺钉的数量、长度以及钢板大小、形状和孔数，详细记录后指导观察组实际手术。两组患者的手术由同一组医师完成。

术中，患者取沙滩位，全身或臂丛阻滞麻醉，采用肩关节前入路，切口长6～8 cm，切开关节囊，暴露骨折断端，注意保护头静脉和腋神经。将骨折处的血凝块清理干净，将部分骨膜剥离，将患者肘关节屈曲、肩关节外旋进行复位，保持肱骨头后倾30°～40°，尤其注意内侧距骨块的复位，透视下确认复位满意；观察组依据三维重建时内固定物的参数，术前将PHILOS锁定钢板预弯，插入后螺钉固定。C臂机透视确定内固定位置良好后，关闭切口并包扎。对照组患者术中观察并分析骨折复位步骤及方法，选择合适的锁定钢板进行预弯，测量螺钉长度，C型臂透视直至复位满意为止，其余同观察组。

术后两组患者处置方法相同，予抗生素至术后24 h，术后第1天即在医生的指导下进行钟摆运动，逐渐向肩关节前屈、外展及内外旋等主动动作过渡。对于合并骨质疏松的患者常规行抗骨质疏松治疗。

1.4 评价指标

两组患者分别记录术中出血量、C臂透视次数、手术时间以及解剖复位率。术后随访时记录骨折愈合时间、术后12个月Neer评分(分疼痛、功能、活动度和解剖位置4个方面，分别占35，30，25，10分)及CMS评分(分疼痛、肌力、日常活动和关节活动范围4个方面，分别占15，25，20，40分)。两组量表除疼痛为负向评分外，其余项目均为正向评分[6]。术后3个月时，对患者进行影像学评估，分别记录肱骨颈干角、肱骨头内翻角和肱骨头高度丢失情况。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 手术情况

46例患者均顺利完成手术，均无严重并发症发生。如表2所示，观察组在手术时间、术中出血量、C臂机透视次数及解剖复位率等方面均优于对照组(P<0.05)。

2.2 随访结果

所有患者术后均随访13～27个月，平均(21.62±4.50)个月。表3显示，观察组在骨折愈合时间、术后12个月Neer评分以及CMS评分方面均优于对照组(P<0.05)。

表3 两组随访结果比较Table 3 Comparison of follow-up results between the two groups

2.3 影像学评估

术后3个月时，两组患者均复查肩关节正侧位X线片，观察组在肱骨头高度丢失、肱骨颈干角和肱骨头内翻角方面均优于对照组(P<0.05)，详见表4。

表4 术后3个月两组影像学参数比较Table 4 Comparison of imaging parameters between the two groups 3 months after operation

3 典型病例

患者，男性，56岁，车祸导致左侧肱骨近端NeerⅢ型骨折，术前行3D模型制作，根据患者病情制定手术方案，并进行手术模拟，将PHILOS锁定钢板预弯，采取PHILOS锁定钢板内固定治疗。术后患者恢复良好，疗效满意(图1)。

A：3D打印实物正面观；B：3D打印实物背面观；C：术前X线正位片示左侧肱骨近端Neer Ⅲ型骨折；D：术后3个月X线正位片示内固定良好，无移位、脱落等情况。A: The front view of 3D print object; B: The back view of 3D print object; C: Preoperative anteroposterior radiographs showed a type Neer III fracture of the proximal left humerus; D: 3 months after the operation, the anteroposterior X-ray showed good internal fixation without displacement or shedding.图1 典型病例Fig. 1 Typical case

4 讨论

肱骨近端是老年人常见的骨折部位之一，随着人口老龄化的加剧及交通事故的增多，肱骨近端骨折发生率近年来呈上升趋势[7]。肱骨近端骨折主要致病因素为间接暴力，临床常见NeerⅡ、Ⅲ型骨折[8]。肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者存在明显骨折移位，正确的解剖复位及有效的骨折内固定是治疗的关键[9]。肱骨内侧距在肱骨近端生物力学稳定方面具有重要作用，肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折患者通常伴有内侧距的粉碎性骨折甚至骨缺损，支撑和重建内侧距是获得良好功能的重要方式之一，PHILOS锁定钢板是目前临床上专门用于肱骨近端骨折的代表性钢板，其优势在于锁定固定的应力遮挡少于加压固定，适用于骨质疏松患者[10-12]。PHILOS肱骨头锁定螺钉孔提供交叉固定，能有效抵抗拔出力，接骨板近端第7-9个锁定螺钉孔角度特别，便于固定内侧肱骨距[13]。

3D打印技术在创伤性骨科的应用上具有广阔的前景[14]。采用Mimics图像处理软件，导入肱骨近端骨折Dicom数据，将骨折三维模型进行重建，在软件中进行虚拟骨折块的复位，打印出1∶1的骨折和置钉导板模型。3D打印制作出来的模型较CT三维重建图像更加直观准确，在模型上标记好骨折断端，进行骨折分析，术前模拟手术步骤，有利于制定个性化、精确化手术方案。3D打印技术尤其适用于存在内侧距骨折的肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折及术前颈干角眼中丢失的肱骨近端骨折[15]。

3D打印模型能有效提供一个直观的、立体的损伤轮廓，有助于临床诊断。在3D打印模型上可进行术前模拟手术，包括复位和固定等步骤，预先推演可能出现的情况及处置方法，提前设计好术中所需要的钢板及螺钉，简化手术步骤，减少手术时间。术中，复位及固定后可与模型上的关键部位进行比对，有助于可快速精确地复位，减少C臂机透视次数。术后可采用3D打印技术打印出复位好的骨折块，精确掌握骨折复位情况。通过在3D模型上的讲解，便于患者及家属了解病情及手术情况，有助于医患沟通，增加患者及家属的依从性。

本研究结果显示，观察组的手术时间及术中出血量明显少于对照组，这与3D打印技术为患者术前制定手术计划密不可分，同时减少了C臂机透视次数，提高了解剖复位率。观察组在术前可制定有效的手术方案，进行手术模拟，预选的PHILOS锁定钢板以及设计好的肱骨近端放置位置，使得肱骨内侧距固定得以更加精准。因此，观察组术后在骨折愈合时间、肱骨颈干角、肱骨头内翻角、肱骨头高度丢失等指标上亦明显优于对照组。术后12个月Neer评分及CMS评分提示，观察组术后恢复及预后亦优于对照组。但是，3D打印模型的成本(设备成本和打印成本)仍较高，不利于基层医院开展。

综上所述，3D打印技术应用于PHILOS锁定钢板治疗肱骨近端NeerⅢ、Ⅳ型骨折，能有效减少手术时间及术中出血量，提高复位质量，促进术后恢复，值得临床推广应用。