3D打印技术在跟骨骨折手术治疗中的应用

黄家生+云致硕

[摘要]目的探讨3D打印技术在跟骨骨折手术治疗中的应用效果。方法2014年7月～2015年6月期间在顺德勒流医院进行跟骨骨折手术的58例患者的临床资料，根据治疗方式不同分为对照组和3D组，各29例。两组患者均进行常规的术前检查，3D组在此基础上给予3D打印技术。观察并比较两组患者手术时间，术中出血量，术后愈合时间，以及治疗效果。结果3d组患者手术时间和手术出血量均低于对照组，愈合时间短于对照组，f检验显示，两组在以上3指标间差异均具有统计学意义（P<0.05）。3D组患者的优良率为93.10%（27/29），而对照组优良率为79.31%（23/29），3D组高于对照组，x²检验显示两组间差异具有统计学意义（x²=4.35，P<0.05）。结论术前制备骨骼3D打印模型和导向模型能够降低手术时间和术中出血量，促进术后愈合，提高治疗效果，安全高效。

[关键词]跟骨骨折；3D打印技术；疗效

跟骨骨折是最常见的跗骨骨折，因跟骨及周围解剖结构复杂，局部软组织覆盖质量差，故治疗困难，且后遗症多，预后较差。目前修复前对骨折程度的了解大多来自于x射线平片及CT影像，需要医生结合自己的临床经验，具有主观性和差异性，因此修复前常不能制定出完整的骨折复位方案及内固定方案，需要根据术中探查情况获取更多信息。现在通过CT机自带的软件对骨折进行重建可以得到三维的图像，但是，这种三维影像仅仅是可视化的，提供的信息有限，无法与医生进行互动，无法进行虚拟手术。3D打印技术是一项新兴制造技术，按照“分层制造、逐层叠加”的原理，每层图像经选择性编辑和补洞处理，平滑处理，经3D计算建立三维数字化模型，为术前评估提供精确信息，根据修复前评估及虚拟手术提供的数据制定最终的方案。

1资料与方法

1.1一般资料

选取我院2014年7月～2015年6月期间在顺德市勒流医院接受跟骨骨折手术患者58例患者的临床资料，其中男41例，女17例，年龄28～69岁，平均（41.2±8.8）岁。所有患者均经x线检查符合跟骨骨折的诊断标准。所有患者均符合有SanderS分型Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ型，并有明显关节面不平整。排除标准：（1冶并血管神经损伤。（2）开放性骨折。将所有患者根据治疗方式的不同分为3D组和对照组各29例。两组患者在年龄、性别、病情等一般资料方面比较均无统计学意义（P>0.05），见表1。

1.2研究方法

对照组采用常规程序治疗（术前x线、CT扫描一脱水消肿一手术一康复训练），3D组在对照组基础上术前将29例跟骨骨折患者CT扫描图像数据导入Mimics13.0软件，建立跟骨三维数字化模型，对跟骨骨折模型进行三维数据测量，在三维数字化模型上进行开窗、骨块复位、植骨的虚拟手术。

1.3观察指标

计算两组手术时间，手术前后Bohler角、Gissane角改善情况，按照美国的足踝外科Maryland足部评分标准评判术后疗效。美国的足踝外科Maryland足部评分标准评判术后疗效，优：90～100分，无疼痛，行走正常，恢复原来工作；良：75～89分，行走基本正常，可有轻微的行走痛，但恢复原来工作；可：50～74分，跟骨畸形复杂，足底有骨赘和足垫且损伤严重，有较明显行走痛及轻微跛行，体力劳动者需改变工种；差：<50分，术后感染、骨缺损、关节僵直。

1.4统计学处理

采用SPSS17.0统计软件对数据结果进行处理，两组手术状况等指标比较均采用t检验，两组治疗优良率采用x²检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2结果

2.1两组手术状况比较

3D组患者手术时间和手术出血量均低于对照组，愈合时间短于对照组，t检验显示，两组在以上3指标问差异均具有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.2两组治疗效果的比较

3D治疗组患者的优良率为93.10%（27/29），而对照组优良率为79.31%（23/29），3D组高于对照组，并且x²检验显示两组间差异具有统计学意义（x²=4.35，P<0.05）。见表3。

3讨论

跟骨骨折多为高能量损伤所致，所以骨折大多波及跟距关节面，造成跟距关节面塌陷、骨质缺损、跟骨变宽，非手术治疗很难获得骨折的解剖复位。即使复位也易再移位，而致跟骨高度丢失、宽度增大、跟骨关节面不平整等，从而导致跟骨畸形愈合和创伤性关节炎的发生，引起局部疼痛和关节功能丧失，严重影响患者行走、站立及跳跃功能。跟骨复杂的结构特点，劈裂、粉碎的骨折块和塌陷缺损的关节面令手术方案的选择有更多的不确定性。手术入路的选择，复位的技巧，植骨的方式和量，钢板和螺钉的植入位置和数量，合适的螺钉直径、角度和长度等这些问题都会成为医生考量的重点。现在通过CT机自带的软件对骨折进行重建可以得到三维的图像，但是，这种三维影像仅仅是可视化的，提供的信息有限，无法与医生进行互动，无法进行虚拟手术。如果在手术前，应用3D打印技术获得骨折损伤模型，将真实的骨折情况呈现在医生面前，通过模手术来完成复位和内固定，进一步评估固定强度和骨折的稳定性，从而精确策划复位方式和选择内固定装置，会使治疗策略的选择更加合理、科学。

3D打印技术是20世纪80代后期开始逐渐兴起的一项新兴制造技术，他是指在计算机控制下，根据物体的计算机辅助设计（CAD）模型或计算机断层扫描（CT）等数据，通过材料的精确3D堆积，快速制造任意复杂形状3D物体的新型数字化成型技术。通过软件对组织进行计算机三维重建，骨科医师可以在虚拟环境中进行模拟及修复后结果预测，从而为患者制定最佳的修复方案，实验模拟了复杂跟骨骨折块的复位，记录骨折块的移动数据和翻转数据，开窗撬拨复位塌陷的骨块，设计植骨模型，并进行植骨，估算植骨量，有助于在临床修复中对复位的精确掌握。

本研究结果显示，3D组患者手术时间和手术出血量均低于对照组，愈合时间短于对照组（P<0.05）。表明将3D打印技术应用于跟骨的手术治疗中，能够明显缩短手术时间，缩短术后恢复时间。同时，3D治疗组患者的优良率为93.10%，而对照组优良率为79.31%，3D组明显高于对照组（x²=4.35，P<0.05）。即3D治疗组具有更好的治疗效果。总之，术前制备骨骼3D打印模型和导向模型能够降低手术时间和术中出血量，促进术后愈合，提高治疗效果，安全高效。