3D 打印技术在肱骨近端粉碎性骨折中的临床应用研究

陈镇才 李进波 陈佳佳 陈晓彬 刘展鹏 张才铭

肱骨近端粉碎性骨折多见于老年骨质疏松患者,对于有明显骨折移位者解剖复位及坚强内固定极其重要［1］。内固定方式包括普通解剖钢板、锁定钢板及髓内钉。3D 打印是采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料生成3D 实体的技术［2］。快速成型技术三维重建及打印肱骨近端粉碎性骨折的三维模型可为观察肱骨近端解剖形态、测定几何学参数带来便利,其应用可为精确定位手术部位、合理确定入路方式、选择合适的内固定器、预弯钢板等术前规划提供必要的支持,有助于提高手术效果,减少并发症发生［3,4］。本次研究主要探讨3D 打印技术应用于肱骨近端粉碎性骨折的价值,为肱骨近端粉碎性骨折的临床治疗提供一定参考,报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019 年1 月～2022 年1 月本院收治的肱骨近端粉碎性骨折患者36 例,依据治疗方法不同分为观察组(16 例)与对照组(20 例)。对照组中男9 例,女11 例；年龄50～65 岁,平均年龄(58.52±3.75)岁；受伤至手术时间4～15 d,平均受伤至手术时间7.6 d。观察组中男8 例,女8 例；年龄50～65 岁,平均年龄(58.32±3.60)岁；受伤至手术时间3～15 d,平均受伤至手术时间7.2 d。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。纳入标准：①明确诊断肱骨近端粉碎性骨折；②具备明确的手术指征,有手术治疗的意愿；③随访时间>4 个月；④临床资料完整。排除标准：①凝血功能障碍、出血倾向；②合并严重心脑血管疾病、其他严重感染性疾病、精神障碍；③伴有明显周围软组织损伤；④结核、肿瘤等造成的病理性骨折；⑤开放骨折；⑥神经、主要血管损伤。

表1 两组一般资料比较(n,)

表1 两组一般资料比较(n,)

注：两组比较,P>0.05

1.2 方法

1.2.1 手术方法 对照组采用切开复位锁定钢板内固定术治疗。患者采用全身麻醉,采取沙滩椅位,将患侧肩部垫高后消毒铺巾。从三角肌胸大肌间隙入路,钝性分离,电刀止血,操作过程中保护头静脉与胸大肌共同牵开,寻找肱骨头、大小结节,对骨折端的淤血块进行清理,生理盐水冲洗。视野清楚的条件下,可吸收线缝合大小结节,参照肱二头肌肌腱沟进行复位,复位后使用克氏针临时固定［5］。C 臂X 线机下透视,观察内侧皮质复位情况、肱骨头后倾角及颈干角恢复情况,从肱骨近端锁定钢板螺钉固定。采用可吸收线将肩袖、大小结节与钢板固定,再次透视观察骨折复位情况及内固定效果,满意后生理盐水冲洗,负压引流,逐层闭合切口,无菌敷料加压包扎。

观察组采用3D 打印技术辅助钢板内固定治疗。制作导航模板时根据术前拍摄的患肢X 线正侧位片判断骨折的范围及程度,对双侧肩关节进行CT 断层扫描,CT 扫描参数：电压120 kV,电流150 mA,扫描层厚 1.25 mm,层距 1.25 mm,螺距 1.375。储存为 DICOM格式文件。导入 MIMICS 14.0 计算机辅助设计软件,进行阈值分割、区域增长、三维编辑等操作重建肱骨近端粉碎性骨折三维模型。使用Mimics 软件导入数据,对双侧肱骨进行三维重建,重建的肱骨骨骼模型导入Geomagic Studio 软件中,对患侧与健侧肱骨镜像进行拟合,对健侧镜像肱骨头表面点云数据进行提取,拟合最佳球,经三维层面确定肱骨头轴线及肱骨髁间连线,对肱骨后倾角度、肱骨头大小进行确定［6］。对获得的3D 骨折模型进行体外模拟手术固定试验,以确认入路方式、骨折复位步骤,通过Mimics 软件对相应骨折块进行模拟旋转、平移等操作,实现虚拟复位,对完成复位的三维模型进行解剖学形态测量,从而方便术前规划。根据模型确定内固定的长度及大小,确定螺钉长度、预估由于骨质压缩造成骨缺损的大小［7］。基于建立的三维模型,输出STL 打印模型文件格式,与3D 打印平台设备对接,打印模型后进行处理。对模型进行观测,形成对肱骨近端粉碎性骨折的三维立体感官认识。手术时体位、麻醉方式、入路方式均同对照组。根据术前3D 打印对骨折的计划及评估,复位骨折端后克氏针临时固定。经C 臂X 线机透视观察复位效果满意后,将经过预弯曲的长度合适的锁定接骨板置入大、小结节间沟后侧,接骨板的高度不超过大结节。在肱骨干上采用皮质骨螺钉固定接骨板,经安装导向器临时固定6～7 枚锁定螺钉,螺钉不穿过对侧骨皮质以免螺钉尾部穿透关节面造成关节活动受到影响。锁定螺钉对骨折远端进行固定,再次透视观察钢板位置,确定肩关节内固定效果。生理盐水冲洗后逐层闭合,留置引流。

1.2.2 术后处理 术后给予所有患者预防感染、消炎止痛等治疗。当引流量≤50 ml/d 时可拔管。对患肢采用肩肘吊带固定,术后1 d 可进行患肢肌肉等长收缩、钟摆练习等训练。术后7 d 进行肩关节被动锻炼。术后6 周结合X 线片情况可将肩肘吊带去除,进行牵拉练习、抗阻力练习、主动活动等练习。术后3 个月可进行进一步的主动功能锻炼。

1.3 观察指标及判定标准 比较两组围术期指标,包括术中出血量、手术时间、C 臂透视次数、骨折愈合时间。比较两组术后3 个月的Neer 肩关节功能评分,该评分系统从肩关节功能、疼痛、活动、解剖复位4 个方面评估患者的肩关节功能,总分100 分,评分越高肩关节功能越好。比较两组临床疗效,根据Neer 肩关节功能评分评估,当评分为90～100 分时判断为优；当评分为80～89 分时判断为良；当评分为70～79 分时判断为可；当评分<70 分时判断为差。优良率=(优+良)/总例数×100%。比较两组并发症发生情况,包括内固定松动、骨折延迟愈合、肱骨近端骨吸收、大小结节骨折不愈合等。

1.4 统计学方法 采用SPSS23.0 统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差()表示,采用t检验；计数资料以率(%)表示,采用χ2检验。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组围术期指标及术后3 个月Neer 肩关节功能评分比较 观察组术中出血量、C 臂透视次数少于对照组,手术时间短于对照组,术后3 个月Neer 肩关节功能评分高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)；两组骨折愈合时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组围术期指标及术后3 个月Neer 肩关节功能评分比较()

表2 两组围术期指标及术后3 个月Neer 肩关节功能评分比较()

注：与对照组比较,aP<0.05

2.2 两组临床疗效比较 末次随访时,两组优良率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组临床疗效比较(n,%)

2.3 两组并发症发生情况比较 对照组出现内固定松动1 例,骨折延迟愈合1 例,肱骨近端骨吸收6 例,并发症发生率为40.00%(8/20)；观察组出现1 例大小结节骨折不愈合,并发症发生率为6.25%(1/16)。观察组并发症发生率低于对照组,差异有统计学意义(χ2=5.400,P=0.020<0.05)。

3 讨论

3D 打印技术应用于肱骨近端粉碎性骨折治疗中的优势明显,具体包括：①3D 打印技术可应用于判断骨折病情,仅通过平面影像学资料难以在脑海形成直观、立体的损伤轮廓,3D 打印技术的应用可建立1︰1 的实物模型,方便术前直观了解骨折移位情况,这有助于术前诊断［8-10］；②3D 打印技术可应用于制定手术计划：通过3D 打印技术制作三维模型,可应用于肱骨近端粉碎性骨折确定治疗方案,根据制作的三维骨折块模型可事先进行固定、复位等模拟,预估术中可能会存在的问题并制定相应方案,还可以事先确定术中所需要的钢板、对钢板进行预弯、确定长度合适的螺钉、确定螺钉位置等,这有助于提高手术效果,简化手术步骤［11-14］；③3D 打印技术所制作的模型可用于术中判断骨折复位情况,通过对比关键位置可缩小手术切口、迅速定位、减少术中透视次数,这有助于缩短手术时间［15-17］；④3D 打印技术制作的模型可用于实现高效医患沟通,通过术前及术后制作的模型,患者可方便了解骨折病情、治疗情况等；⑤通过3D打印技术制作复位好的骨折块,可方便判断骨折复位情况［18-21］。

本次研究结果显示,肱骨近端粉碎性骨折患者进行3D 打印技术辅助切开复位钢板内固定术治疗后,患者的术中出血量更少、手术时间更短、C 臂透视次数更少,术后3 个月Neer 肩关节功能评分更高,并发症发生率更低,证实3D 打印技术辅助切开复位钢板内固定术治疗肱骨近端粉碎性骨折的优势明显。

综上所述,3D 打印技术应用于肱骨近端粉碎性骨折内固定中可减少术中出血量、术中透视次数及并发症发生情况,提高手术疗效及术后肩关节功能,其应用效果理想。