3D打印截骨导板辅助胫骨骨折畸形愈合截骨矫形一例

魏东轩 周祥龙 熊蠡茗

病人,男,54岁。1982年因开放性左胫腓骨骨折行夹板固定治疗及清创缝合术,10年前出现跛行,进行性加重。2023年7月23日入院。体格检查:左膝关节内翻畸形,左膝关节活动受限,左下肢前侧可见3 cm×5 cm手术瘢痕,左下肢内侧可见3 cm×3 cm手术瘢痕,两瘢痕处连接一条长约6 cm手术瘢痕。双下肢全长X线可见左膝内翻,双下肢骨质疏松,全长测量:股骨大转子-外侧髁:49.67cm(右)、50.97cm(左);胫骨平台内侧缘-内踝:43.49cm(右)、39.85cm(左)。左胫腓骨弯曲,髓腔密度不均(图1)。左膝关节MRI检查示:(1)胫骨近端内翻,胫骨平台形态失常,内侧胫骨平台关节面后倾局部凹陷;(2)股骨外侧髁少许骨髓水肿;(3)ACL肿胀变性;PCL弓背上抬,连续性尚可;(4)内侧半月板撕裂,后角少许游离体形成或半月板少许骨化/钙化灶形成。诊断:左侧后天性膝内翻;左下肢骨折畸形愈合;左侧膝关节骨性关节炎。

图1 病人术前影像学资料 胫骨后倾约27度,中部前弓

A. 截骨导板整体。以平台下凸点及中部骨刺根部、胫骨前后侧环抱定位。远端全针沿关节横轴并平行 植入,近端全针从腓骨小头进入,内前外侧穿出。全针导向为经皮穿刺设计。中部孔可为复位板使用。B.近端截骨后使用垫块插入获得矫形度数。由未截穿合页提供旋转支撑。中部由复位导板辅助矫正。C.近端后缘撑开,角度20°,距离17.29 mm,术后后倾7°。D.中部截骨外后侧撑开以矫正前弓及冠状位畸形,角度14.2°,距离10.12 mm。E、F.术后效果概览

图3 术中微创截骨及术中透视资料

A.术后1天正位;B.术后1天侧位;C.术后1天双下肢全长正位;D.术后4个月正位;E.术后4个月侧位

术前膝关节HSS评分56分。术前胫骨近端内侧角113.89°,胫骨平台后倾角19.57°。2023年8月9日行左下肢陈旧性骨折截骨矫形术。截骨手术操作步骤:(1)使用术前设计的3D打印截骨导板,沿定位孔置入2枚骨全针,于近端截骨平面近端及远端各打入一枚金属骨针,安装伊氏架;(2)取左侧胫骨内侧纵行切口,长约3 cm,暴露截骨平面,按照术前设计的3D打印截骨导板方向截断胫骨近端,安装矫形衬垫矫正膝关节后倾畸形,再次打入一枚骨全针与一枚Schanz钉固定截骨端与伊氏架;(3)于胫骨中上段打入2枚Schanz钉,更换角度后再打入一枚骨全针,安装铰链,铰链旋转中心位置处于胫骨近端截骨平面及胫骨中段截骨平面;(4)按照术前设计的3D打印截骨导板确定胫骨中段截骨平面后行胫骨截骨及腓骨中下段截骨,复位满意后调节连杆并牢固锁定。术后每日按时调整四处连接柱长度,每日调整幅度相同为约1 mm。

2023年8月27日双下肢全长X线示:股骨大转子-外侧髁:51.01 cm(右)、51.53 cm(左);胫骨平台内侧缘-内踝:42.81 cm(右)、42.07 cm(左)。2023年9月12日双下肢全长X线示:股骨大转子-外侧髁:50.94cm(右)、52.28cm(左);胫骨平台内侧缘-内踝:45.47 cm(右)、44.65 cm(左)。术后3个月门诊复查,病人截骨区域皮肤愈合良好,截骨区域可见明显骨痂形成,双下肢全长测量差值逐渐缩小。术后膝关节HSS评分72分,术后解剖学股胫角,胫骨近端内侧角91.59°,胫骨平台后倾角17.65°,可见明显改善。

讨论截骨术是治疗内翻膝膝关节骨关节炎(osteoarthritis,OA)的有效方式。通过截骨的方式将下肢负重的力线从内侧转移到外侧,以减轻膝关节内侧间室的压力负荷,从而改膝内侧间室的生物力学环境,达到减轻疼痛,改善甚至逆转膝OA的病程[1]。

传统的截骨矫形术凭借二维的X线片进行术前规划,术中通过多次透视,反复确认截骨操作,耗时多且增加医患放射线暴露的次数,并且存在截骨不精确、下肢力线恢复不良的可能,使畸形矫正的效果大打折扣[2],从而导致术后骨质愈合慢、骨不连甚至下肢短缩畸形。本例术中将截骨导板用克氏针固定在指定位置,可精确切割所要截除的骨质,减少二次创伤。并且病人术前X线可见胫骨多处畸形愈合,包括膝关节内翻及后倾畸形,因此采用多段截骨,以实现精准矫形,从而获得满意的临床疗效。另外,胫骨畸形角度范围应在 10°～40°,当胫骨畸形角度过大时可能合并严重的皮肤挛缩及局部瘢痕形成,在进行截骨延长时瘢痕组织包绕的神经和血管可能会受到牵拉损伤[3]。

在本研究中,联合使用了Illizarov技术,Illizarov技术不仅可以通过渐进的骨组织重生来治疗截骨后的骨缺损,促进骨愈合,还可以通过缓慢矫形进一步解决软组织损伤,纠正骨搬运过程中的畸形和肢体长度不一致[4]。

个性化3D打印导板的目的是确保严格执行术前计划。在脊柱、创伤、关节和骨肿瘤方面,3D 手术导板可以将数字化手术计划准确实施到手术部位。除了提高准确性外,还可以降低辐射剂量和缩短操作时间。在治疗胫骨畸形时,采用3D打印联合Illizarov 技术,可以直观了解胫骨畸形程度,可以进行术前精准计划、模拟手术预演、术中精准截骨、术后三维复合调整等。