3D打印技术辅助内外侧锁定钢板内固定治疗胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折的疗效分析

胡浩 曹开学 黄攀 黄传文 万玲玲 易利艳 浦飞飞

胫骨平台骨折是创伤骨科较为常见的关节内骨折，其发生率约占全身骨折的1.66%[1]。胫骨平台骨折的治疗旨在恢复关节面的平整和下肢力线，维持关节稳定，提高关节的活动功能[2-3]。如果骨折复位不当，将导致关节疼痛、关节失稳和创伤性关节炎等术后并发症的发生[4-5]。Schatzker分类将胫骨平台骨折分为6种类型，SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折可发生明显的骨折移位，因此多采用切开复位内外侧双钢板内固定治疗[6]。胫骨平台的解剖结构相对复杂，普通影像资料难以完全呈现骨折的病变情况[7]。胫骨平台骨折存在个体化差异，手术时接骨板与骨面契合度不佳、螺钉位置不满意等问题[8]。3D打印技术能够将虚拟的二维图像转化为实体模型，可通过术前规划打印骨折模型，预演手术操作、预弯内固定装置、设计置钉方向[9-10]。本研究拟分析3D打印技术辅助切开复位内固定联合双侧锁定钢板内固定治疗胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折的疗效分析，为治疗方案选择提供临床依据。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：①胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折；②膝关节内骨折，需行切开复位；③开放性骨折小于12 h；④骨折端肌肉收缩强烈。排除标准：①股骨或胫腓骨粉碎性骨折；②开放性骨折污染严重者；③同侧肢体有严重合并伤或膝关节后方软组织受伤严重；④合并病理性骨折或骨代谢性骨病；⑤合并严重肝肾功能损害或心脑血管疾病。

1.2 一般资料

选取2018年6月至2020年6月我院连续性收治的胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折患者40例。其中，男27例，女13例；年龄21～63岁，平均年龄（36.13±2.15）岁；车祸伤24例，高处坠落伤12例，重物砸伤4例。利用随机数表法将40例患者分成对照组（内外侧锁定钢板内固定治疗）和实验组（3D打印技术辅助内外侧锁定钢板内固定治疗），每组各20例。对照组男14例，女6例，年龄23～63岁，平均（36.28±2.23）岁；实验组男13例，女7例，年龄21～59岁，平均为（36.14±2.37）岁。本研究经本院伦理委员会批准（2018-IEC-0012），患者及家属均签署知情同意书。

1.3 手术方法

术前两组患者都遵循诊疗常规进行相关术前检查，排除手术禁忌证，两组手术均由同一手术医师完成。3D打印技术辅助内外侧锁定钢板内固定治疗术前将膝关节CT薄层扫描数据（1 mm层厚，0.75 mm层间距，400/800 Hu窗位）以DICOM格式导入Mimic 14.0软件。进行膝关节三维重建和图像编辑，将处理后的数据导入3D打印机（湖北嘉一三维高科股份有限公司），采用光敏树脂材料打印胫骨平台骨折模型。术前打印1∶1的实物模型，观察骨折具体情况，规划手术方案，进行手术预演。提前准备内固定材料，对锁定钢板进行塑形，测量螺钉进针方向和螺钉长度。

所有患者均采用倒“L”形后内侧入路联合前外侧入路手术治疗。全身麻醉或连续硬膜外麻醉后，患者保持漂浮体位，俯卧进行约15 cm长后内侧倒“L”形切口，对深筋膜进行切开，保护隐神经和隐静脉，使用拉钩将腓肠肌内侧头牵向外侧，注意保护后侧的血管、神经，骨膜下剥离暴露内后侧及后外侧骨折块，先对胫骨后外侧平台的骨折块进行复位，根据术前3D模型打印预演方案调整复位，以骨干骺端较完整的骨折块为指示标志，恢复平台的高度，采用克氏针做临时固定，后外侧使用“T”形锁定钢板固定。然后再对后内侧骨折块进行复位，注意与后外侧骨块及干骺端的对位，复位满意后采用直型后内侧锁定钢板固定。漂浮至仰卧位，取前外侧切口，将胫骨外侧关节干骺端骨折线完全暴露，切开外侧关节囊保护半月板，外侧平台骨折块依据术前3D打印预演方案进行调整复位，植骨，依据实际情况进行固定。术后常规采用抗生素预防感染（头孢唑林钠2.0 g，2次／d，静脉滴注），根据具体情况予以镇痛等对症治疗。术后24 h拔除伤口引流，应用低分子肝素钠预防下肢静脉血栓形成。两组患者在术后当天即可进行股四头肌等长收缩等锻炼，术后2周采用股四头肌舒缩和连续被动活动锻炼，术后6～8周可进行部分负重，待骨折愈合及X线片显示骨痂形成后可进行完全负重。

1.4 评价指标

分析两组患者的手术时间、术中出血量、伤口感染情况。术后6个月，根据X线平片对骨折部位的解剖复位情况进行Rasmussen评分[11]：总分18分，18分记为优，12～17分记为良，6～11分记为可，0～5分记为差。膝关节的功能评分[3]总分30分，27～30分记为优，20～26分记为良，10～19分记为可，6～9分记为差。患者出院后定期门诊复查，以X线平片观察骨折愈合情况。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0软件对数据进行处理分析。计量资料以均数±标准差表示，两组比较采用独立样本t检验；计数资料采用χ2检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

两组患者的基线资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性（见表1）。

表1 两组患者的一般资料比较

40例患者术后随访8～26个月，平均14个月。与对照组比较，实验组的手术时间、术中出血量和透视次数均明显减少（P＜0.05）。对照组的骨折愈合时间平均为（14.12±0.24）周，实验组为（14.34±1.05）周，两组比较差异无统计学意义（P＞0.05）。两组患者各有1例术后出现伤口渗液和延迟愈合，经伤口换药和抗感染治疗后均愈合。术后6个月两组患者的解剖位置评分和功能评分的优良率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组患者术中及术后相关数据比较

典型病例：实验组患者，男，39岁，交通事故致左膝关节胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折（见图1）。

图1 A、B.术前正侧位X线片及CT三维重建显示骨折累及内外侧平台及胫骨干；C、D.3D打印1∶1模型；E.倒“L”形后内侧入路；F.术后6个月复查，正侧位X线片示骨折愈合良好，胫骨平台宽度及高度恢复较为满意

3 讨论

胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折多为高能量损伤所致的关节内骨折，关节面损伤严重，累及范围大，塌陷严重，多并发膝关节周围软组织的损伤[11]。膝关节周围解剖复杂，SchatzkerⅥ型胫骨平台骨折的骨折块较多，稳定骨折块的同时还需要恢复下肢力线。切开复位内固定是恢复膝关节活动功能的常用治疗方式，但是手术时间较长，对于治疗而言极具挑战，倘若处理不当将会导致严重并发症[12]。因此，对胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折手术治疗的要求较高，需要在术前进行完善的手术规划。

胫骨平台解剖结构复杂，X线片和CT三维重建仅能通过平面图像了解骨折形态，术者难以获取直观的二维平面图像构想三维模型[7-8]。胫骨平台手术过程中，需要对骨折形态、骨折碎片移位程度、骨折偏移方向和力线等较直观了解。同时，在植入内植物的过程中，由于个体差异，常导致内固定钢板与骨骼不相匹配，术中需对钢板进行二次塑型，以实现与骨结构的匹配。术中多次调整螺钉方向和长度也会增加术中透视次数，延长手术时间。如果单纯为了手术效果，必将延长手术时间，进而导致皮瓣坏死、伤口感染、下肢深静脉形成等风险[13]。因此，胫骨平台骨折手术力求在尽可能短的时间内完成骨折复位和内固定。

随着3D打印技术的发展，其在医学领域的应用日益增多，尤其是在骨科的应用日趋广泛。3D打印在骨折模型制作、术前手术规划、术前操作模拟和个体化内固定物定制等方面具有诸多优势[9-10,14]。3D打印可制作出1∶1的实物模型，直视观察骨折形态，测量骨折移位，了解骨折发生原因，明确骨折分型[15]。本研究术前在实体模型上预演手术，模拟手术操作，制定个性化的治疗方案。术前定做个体化内植物，预先塑型匹配，减少手术时间，继而减少出血量，降低感染风险[16]。3D打印骨折模型有利于术者确定解剖标记，熟悉骨折碎片移位和需复位方向，提前预弯内固定钢板，测量螺钉的长度和置钉方向[17]。3D打印辅助手术可减少术中螺钉穿入关节腔，避免螺钉损伤周围组织，提高术中精准复位固定，减少术中透视次数[18]。本研究发现，3D打印实验组患者的手术时间、术中出血量和透视次数较对照组均明显减少。同时，利用3D打印骨折模型向患者及家属介绍骨折形态、手术目的、操作过程和治疗效果，有利于使患者更加直观了解骨折及手术效果，利于医患沟通[19]。

本研究中，与对照组比较，实验组患者的手术时间显著缩短，术中出血量和透视次数明显减少，3D打印技术在SchazkerⅥ型胫骨平台骨折手术治疗中的应用与传统手术相比，具有较明显的优势。许国强等[20]对胫骨平台患者采用3D打印技术辅助手术治疗，研究了3D打印技术对膝关节功能、运动功能及术后并发症的影响。结果发现实验组患者术中出血量、膝关节功能及运动功能评分优于对照组，创伤性关节炎等并发症的发生率低于对照组。周武等[21]发现与传统手术相比，3D打印辅助手术治疗复杂胫骨平台骨折可显著缩短手术时间，减少术中出血量，但术后6个月膝关节功能无明显提高。葛志强等[22]评价了3D打印辅助切开复位内固定手术治疗胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折的临床效果，结果发现3D打印技术不仅可以提高骨折复位质量和临床疗效，还可以减少手术创伤，有利于该型骨折的快速复位和微创治疗。然而，本研究显示对照组的平均骨折愈合时间与实验组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；术后6个月两组患者的解剖部位评分和功能评分的优良率比较，差异也无统计学意义（P＞0.05）。这也从一定程度上说明，只要术者的操作熟练，在术前仔细阅读CT三维重建影像资料，在一定程度上也可同样获得满意的临床疗效。

综上所述，3D打印辅助内外侧锁定钢板内固定治疗胫骨平台SchatzkerⅥ型骨折的手术时间短、透视次数少、术中出血量低和术后并发症少，患者术后骨折愈合良好，关节功能恢复满意，值得临床运用及推广。但是本研究也存在一些不足，如纳入的研究对象样本量较小，缺少大型多中心的随机对照研究，未对比3D打印辐射量和经济费用，缺乏相关生物力学研究。