3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗创伤性跟骨骨折的效果

【摘要】 目的：探究3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗创伤性跟骨骨折的效果。方法：选择2019年1月—2023年1月在贵州省人民医院治疗的创伤性跟骨骨折患者120例，应用随机数字表法将其分为对照组（行跗骨窦下小切口空心钉内固定）及观察组（行3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定），各60例。对比两组临床效果、围手术期指标（手术时间、出血量、透视次数）、影像学指标（跟骨Bhler角、Gissane角、跟骨高度、跟骨长度、跟骨宽度）、踝关节功能（踝-后足评分）、炎症因子[肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）、C反应蛋白（CRP）]、应激反应[皮质醇（Cor）、去甲肾上腺素（NE）、血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）]。结果：观察组优良率高于对照组，手术时间短于对照组，透视次数、出血量均少于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。术后，两组Bhler角、Gissane角、跟骨高度、跟骨长度、跟骨宽度与术前比较，差异均有统计学意义（P<0.05）；两组术后以上指标比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。术后，两组踝-后足评分均升高，观察组高于对照组，TNF-α、IL-1、CRP、Cor、NE、AngⅡ水平均显著升高，但观察组均低于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗创伤性跟骨骨折，可减轻手术创伤，减轻炎症反应、应激反应，促进踝关节功能恢复。

【关键词】 3D打印 跗骨窦下小切口空心钉内固定 创伤性跟骨骨折 炎症反应 应激反应

Effect of 3D Printing Combined with Hollow Nail Internal Fixation with Small Incision under Tarsal Sinus in the Treatment of Traumatic Calcaneal Fracture/YU Xi. //Medical Innovation of China， 2024， 21（25）： 0-014

[Abstract] Objective： To explore the effect of 3D printing combined with hollow nail internal fixation with small incision under tarsal sinus in the treatment of traumatic calcaneal fracture. Method： A total of 120 patients with traumatic calcaneal fracture treated in Guizhou Provincial People's Hospital from January 2019 to January 2023 were selected and divided into the control group （received hollow nail internal fixation with small incision under tarsal sinus） and the observation group （received 3D printing combined with hollow nail internal fixation with small incision under tarsal sinus） by random number table method， with 60 cases in each group. The clinical effect， perioperative indicators （surgery time， bleeding volume， fluoroscopy times）， imaging indicators （Bhler angle and Gissane angle of calcaneous， calcaneal height， calcaneal length and calcaneal width）， ankle joint function （foot and ankle score）， inflammatory factors [tumor necrosis factor-α （TNF-α）， interleukin-1 （IL-1）， C reactive protein （CRP）]， stress response [cortisol （Cor）， norepinephrine （NE）， angiotensin Ⅱ （AngⅡ）] were compared between two groups. Result： The excellent and good rate of the observation group was higher than that of the control group， the surgery time was shorter than that of the control group， the fluoroscopy times and bleeding volume were less than those of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. There were significant differences in Bhler angle， Gissane angle， calcaneal height， calcaneal length and calcaneal width between two groups after surgery and before surgery （P<0.05）. There were no significant differences in the above indexes between the two groups after surgery （P>0.05）. After surgery， the foot and ankle scores in both groups were increased， and that in the observation group was higher than that in the control group， the levels of TNF-α， IL-1， CRP， Cor， NE and AngⅡ in both groups were decreased， and those in the observation group were lower than those in the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. Conclusion： 3D printing combined with hollow nail internal fixation with small incision under tarsal sinus in the treatment of traumatic calcaneal fracture can alleviate surgical trauma， reduce inflammatory response and stress response， and promote the recovery of ankle joint function.

[Key words] 3D printing Hollow nail internal fixation with small incision under tarsal sinus Traumatic calcaneal fracture Inflammatory response Stress response

First-author's address： Department of Emergency Surgery， Guizhou Provincial People's Hospital， Guiyang 550002， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.25.003

跟骨骨折多因高处跌落，足部、踝部受到重力挤压导致，由于跟骨是机体最大跗骨，主要作用为承受机体重力，如发生骨折会累及距下关节、跟骰关节，破坏生理结构，增加致残率[1]。加之跟骨部位解剖结构复杂，在发生骨折后跟骨周围皮瓣极易坏死，导致骨折特征复杂[2]。临床治疗跟骨骨折以“L”型外侧切口入路复位钢板内固定为主，但该种治疗方式视野有限，故在有限的视野下选择合适内固定钢板、准确定位螺钉位置是治疗成功的关键[3]。随着微创手术的发展，经跗骨窦小切口逐渐应用于临床中，其具有切口小、并发症少的优势，但操作视野小，影响手术操作。当前对骨折的了解主要为X线、CT检查，但因跟骨部位特殊，需术中反复进行X线透视，以证实骨折复位情况，不仅影响手术时长，且增加放射性损害[4-5]。随着3D打印技术的成熟，其逐渐应用在相对复杂、精细度较高的手术中，其特点是可模拟手术制订个体化复位方案。该技术通过术前重建、打印三维模板，模拟骨折情况，以最大程度复位骨折[6]。基于此，本文观察了3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗创伤性跟骨骨折的效果，并采用随机对照方式验证该方案的有效性，见下文。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019年1月—2023年1月在贵州省人民医院治疗的创伤性跟骨骨折患者120例。纳入标准：（1）X线诊断为跟骨骨折；（2）外伤致跟骨闭合性骨折；（3）无须急诊手术；（4）骨折时间<14 d；（5）单侧骨折。排除标准：（1）骨质疏松；（2）肿瘤骨转移；（3）凝血障碍；（4）未完成随访。应用随机数字表法将患者分为对照组（跗骨窦下小切口空心钉内固定）及观察组（3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定），各60例。本研究通过本院医学伦理委员会审核。患者签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 对照组 本组患者行跗骨窦下小切口空心钉内固定。术前常规制动固定、冰敷消肿，在足部皮肤出现褶皱后进行手术。卧位、固定健侧，行硬膜外麻醉，在外踝尖下部一横指及跟距关节部位行横切口，逐层分离，充分暴露腓骨长短肌肌腱，应用复位钳夹住跟骨末端，持续牵引，直至恢复跟骨长度，再分别从跟骨体的双侧向中间挤压，恢复跟骨宽度，并将塌陷关节面翘拔复位，复位关节面后，直视下复位良好，应用克氏针固定，使用C臂机透视，确保复位效果，再自克氏针方向旋入空心拉力螺钉，进行纵向和横向固定。

1.2.2 观察组 本组患者行3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定。术前准备和对照组相同，术前行X线和CT扫描，取得跟骨骨折部位的数字成像和数据。采用3D打印技术处理，建立三维模型，并进行虚拟复位，在制作模型时，应横向和纵向钉道，保证钉道轨道，测得进针深度，根据患者情况制订钢板，结合患者患肢形态选择合适导板，注意应与钉道相符。使用3D打印跟骨导板，并记录螺丝的尺寸及型号。患者取侧卧位，进行硬膜外麻醉，常规消毒铺巾后，在患者跗骨部位做4～6 cm切口，依次分离，暴露跟距下关节，采用点分状复位钳、骨撬复位跟骨距下关节面，再在跟骨后下置入2枚克氏针，固定距下关节面，最后置入预塑钢板，借助透视机观察复位，使用空心拉力螺钉固定。

1.3 观察指标及判定标准

（1）临床效果：术后6个月根据Maryland足功能评分评价优良率，骨折愈合，活动受限、肿胀、疼痛全部消失，且Maryland足功能评分90～100分，记为优；骨折愈合，且Maryland评分75～89分，记为良；Maryland评分50～74分，记为中；Maryland评分低于50分，记为差[7]。以优+良计算优良率。（2）围手术期指标：记录两组手术时间、出血量、透视次数。（3）影像学指标、踝关节功能评分：术前、术后6个月X线检测跟骨Bhler角、Gissane角、跟骨高度、跟骨长度、跟骨宽度；使用美国足踝外科医师协会（AOFAS）制订的踝-后足评分评价踝关节功能，该评分0～100分，分数越高功能越好[8]。（4）炎症因子及应激指标：术前、术后1 d采集两组卧位静脉血3 mL，使用酶联免疫吸附试验检测炎症因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）、C反应蛋白（CRP）；使用放射免疫法检测应激指标皮质醇（Cor）、去甲肾上腺素（NE）、血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）。

1.4 统计学处理

用SPSS 26.0软件处理数据。以率（%）表示计数资料，行字2检验；以（x±s）表示计量资料，组间比较行独立样本t检验，组内比较行配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料比较

观察组男31例，女29例；年龄24～65岁，平均（42.31±2.58）岁；Sanders分型：Ⅱ型36例，Ⅲ型24例。对照组男29例，女31例；年龄25～66岁，平均（42.55±2.63）岁；Sanders分型：Ⅱ型37例，Ⅲ型23例。两组基线资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2 两组优良率比较

观察组优良率高于对照组，差异有统计学意义（字2=6.171，P=0.013），见表1。

2.3 两组围手术期指标比较

观察组手术时间短于对照组，透视次数、出血量均少于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.4 两组影像学指标、踝关节功能比较

术前及术后6个月两组影像学指标、术前踝-后足评分比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后6个月，两组Bhler角、Gissane角、跟骨高度、跟骨长度均较术前均增加，跟骨宽度均较术前减小（P<0.05）；术后6个月，观察组踝-后足评分高于对照组（P<0.05）。见表3。

2.5 两组炎症因子比较

术前，两组炎症因子比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后1 d，两组TNF-α、IL-1、CRP均升高，但观察组均低于对照组（P<0.05）。见表4。

2.6 两组应激指标比较

术前，两组应激指标比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；术后1 d，两组Cor、NE、AngⅡ均升高，但观察组均低于对照组（P<0.05）。见表5。

3 讨论

跟骨骨折是足部常见骨折，多因坠落、暴力挤压导致，因为压力直接作用在跟骨，致使距骨将跟骨外壁挤开，发生跟骨骨折[9-10]。同时，跟骨骨折患者大都存在软组织挫伤，病情严重可导致张力性水泡，减少术后并发症是跟骨骨折手术要求之一，也是微创理念的主要思想[11-12]。随着微创技术的发展，跗骨窦切口螺钉内固定技术逐渐成熟，具有软组织损伤小，利于术后恢复的优势，但是，术中需置入多枚空心螺钉，需要多次透视，而反复透视会延长手术时间、增加辐射伤害[13]。

当前，CT三维重建虽能够建立三维模型，但由于成像范围、角度等问题，加之其属于可视化图形，不能实现术前真实模拟手术效果[14]。近年来，3D打印技术逐渐成熟，已被广泛应用在骨折治疗中，其可实现预先评估骨缺损、虚拟手术、预裁固定钢板等[15]。手术前借助3D打印技术，可根据跟骨骨折患者二维影像结果，将骨折跟骨还原成生理解剖结构，利于术者判断患者情况，以防术中出现偏差，有助于制订出符合患者情况的手术方案，并预估患者术中存在风险。通过3D打印精准判断骨折关节面，可提高治疗效果，减少围手术期并发症的发生[16]。本研究结果显示，术后6个月两组跟骨Bhler角、Gissane角、跟骨高度、跟骨长度均增加，跟骨宽度均减小，但组间比较差异均无统计学意义；观察组手术时间短于对照组，透视次数少于对照组，出血量小于对照组；观察组优良率、术后6个月踝-后足评分均高于对照组。提示两种治疗方式均可进行关节面解剖复位，但3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗可根据患者跟骨骨折情况，预估骨缺损，模拟手术，明确复位固定顺序，缩短手术时间，提高治疗效果，改善踝关节功能，实现更早进行运动和负重。

手术均会损伤组织，且跟骨骨折端血管、神经较多，会短期内促进炎症反应，影响患者预后。因此，检测跟骨骨折患者术后炎症因子可体现手术创伤程度[17]。IL-1、CRP、TNF-α均为炎症早期因子，可触发和启动炎症反应，并能够促进炎症因子活化、浸润，激活炎症级联反应[18]。本研究结果显示，两组术后炎症因子均升高，但观察组均低于对照组，提示手术均会引发炎症反应，但3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗，患者炎症反应更轻。

手术的精细程度会影响机体的应激状态，严重应激反应会增加术后感染概率，影响预后恢复[19]。临床中将Cor、NE、AngⅡ作为评价应激反应的常用指标，其中Cor、NE通过肾上腺分泌，Cor参与水钠、糖脂代谢，NE可引起血管收缩，AngⅡ是肾素-血管紧张素激活后产物，可加速血管收缩[20-21]。本研究结果显示，两组术后应激指标均升高，但观察组均低于对照组，提示手术均会引发应激反应，但3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定，患者应激反应较轻。

综上所述，3D打印联合跗骨窦下小切口空心钉内固定治疗创伤性跟骨骨折，可减轻手术创伤，减轻炎症反应、应激反应，促进踝关节功能恢复。

参考文献

[1]张成川，梁建，盛雷，等.3D打印联合急诊外侧入路手术治疗创伤性跟骨骨折的有效性及对应激、炎症因子的影响[J].临床和实验医学杂志，2023，22（1）：42-47.

[2]谢坤南，毕若杰，马姗姗，等.基于三维CT解剖重建距下关节原位融合术治疗陈旧性跟骨骨折伴单纯性距下关节创伤性关节炎临床效果[J].临床军医杂志，2020，48（12）：1440-1441.

[3] FRANGEZ I，NIZIC-KOS T，CIMERMAN M，et al.Threatening fracture of intraosseous lipoma treated by internal fixation case report and review of the literature[J].Journal of the American Podiatric Medical Association，2019，109（1）：75-79.

[4]戴科，左立新，刘永刚，等.微创距下关节融合术对跟骨骨折所致距下关节创伤性关节炎患者足踝关节功能及骨代谢指标的影响[J].陕西医学杂志，2021，50（6）：687-689，693.

[5]刘波，陈家富，刘巍.改良Allgower-Donati缝合法在跟骨骨折切开复位内固定术后应用效果观察[J].创伤外科杂志，2019，21（7）：542-545.

[6]潘天明，史荣军，束军潮.微创经皮钢板固定技术治疗Sanders Ⅱ型、Ⅲ型骨折患者的临床观察[J].中国临床医生杂志，2019，47（9）：1081-1083.

[7]袁长勇，刘洪全，刘跃廷，等.复合组织瓣移植修复对严重足部踝关节皮肤缺损患者Maryland足功能评分及创面渗出液中TGF-β1和VEGF水平的影响[J].贵州医科大学学报，2022，47（7）：821-825.

[8]雷爽，徐红霞.改良型加压冰敷袋对成人踝关节骨折术前患肢肿胀及疼痛程度的影响[J].实用医院临床杂志，2022，19（2）：29-32.

[9] XIONG L，LI X Y，CHEN Z Y，et al.The efficacy of 3D printing-assisted surgery for traumatic fracture： a meta-analysis[J].Postgraduate Medical Journal，2019，95（1126）：414-419.

[10]李锋侦，邹士平，司文腾，等.个性化3D打印导航模板在膝关节创伤性关节炎全膝关节置换术中的应用效果观察[J].中国骨与关节损伤杂志，2022，37（2）：130-133.

[11]孟令杰，钱辉，盛晓磊，等.3D打印建模联合骨水泥成形微创治疗塌陷Sanders Ⅲ型跟骨骨折[J].中国组织工程研究，2021，25（24）：3784-3789.

[12] MANIGLIA B C，PATARO G，FERRARI G，et al.Pulsed electric fields （PEF） treatment to enhance starch 3D printing application： Effect on structure， properties， and functionality of wheat and cassava starches[J].Innovative Food Science & Emerging Technologies，2021，68：102602.

[13]李冬寒，钟昌戎，林泽宏，等.3D打印导航模板辅助钢板内固定术治疗Sanders Ⅲ、Ⅳ型跟骨骨折效果分析[J].创伤外科杂志，2020，22（4）：250-254.

[14]周顺利，查丽霞，魏小华，等.联合3D打印技术、载距突螺钉导向器治疗Sanders Ⅲ、Ⅳ型跟骨骨折的临床疗效分析[J].生物骨科材料与临床研究，2022，19（5）：39-45.

[15] FRCS G L F，FRCS E B K K.Are three-dimensional printed models useful for preoperative planning of tibial plafond fractures？[J].The Journal of Foot and Ankle Surgery，2019，58（4）：723-729.

[16]黄朱宋，陈翔，蓝锦福，等.3D打印空心钉导板辅助空心钉联合小钢板内固定治疗Sanders Ⅱ、Ⅲ型跟骨骨折疗效观察[J].中国骨与关节损伤杂志，2021，36（6）：642-644.

[17]安志辉，邢燕锋，何娟，等.3D打印联合经皮撬拨与切开复位内固定治疗Sanders Ⅱ、Ⅲ型跟骨骨折的临床研究对比[J].中国医学装备，2021，18（7）：118-121.

[18] MA Y，ZHANG Y，HU Z，et al.Experimental study of the heat transfer by water in rough fractures and the effect of fracture surface roughness on the heat transfer characteristics[J].Geothermics，2019，81（5）：235-242.

[19]顾光学，霍永锋，殷照阳，等.3D打印技术单钢板结合拉力螺钉治疗创伤性Pilon骨折临床效果观察[J].临床军医杂志，2020，48（12）：1489-1491.

[20]陈晔，孙焕建，施凤超，等.内外侧联合入路切开复位内固定术治疗合并载距突骨折脱位的跟骨骨折[J].中华骨科杂志，2022，42（3）：172-181.

[21] PAŁKA Ł，KURYŁO P，KLEKIEL T，et al.A mechanical study of novel additive manufactured modular mandible fracture fixation plates-preliminary study with finite element analysis[J].Injury，2020，51（7）：1527-1535.

（本文编辑：陈韵）