三柱理论结合3D打印技术在治疗复杂胫骨平台骨折中的应用

赵 宁 陈 劲* 钟 华 郑 荣 李德强 梁 波

（湛江中心人民医院，广东 湛江 524000）

膝关节是人体重要的负重和活动关节。胫骨平台骨折患者多数由高处坠落、交通事故等原因引起，其遭受的纵向挤压力、内翻力或外翻力导致关节面完整性破坏，严重影响下肢功能。胫骨平台骨折是临床中常见的关节内骨折，占所有骨折的1.3%[1]。复杂胫骨胫骨平台骨折治疗不仅需要具有良好生物力学性能的匹配内固定物，而且必须实现关节面的解剖复位，否则可能造成膝关节畸形、活动度丢失，疼痛及下肢力线异常等，临床处理比较困难[2]。因此，术前需明确详细的骨折类型、平台塌陷情况选择恰当的手术入路。3D打印技术克服了以往的术前二维图像缺乏立体结构不能精准显示骨折类型的缺点[3]，使手术个性化、简单化、精确化。本文回顾分析2014年7月至2016年6月，我院收治并完成随访的32例胫骨平台骨折患者资料，探讨三柱理论结合3D打印技术指导治疗复查胫骨平台骨折疗效，报道如下。

1 资料与方法

1.1 病例纳入标准与排除标准：病例纳入标准：①通过X线、CT检查明确诊断为胫骨平台粉碎性骨折。②受伤至手术时间≤2周的新鲜闭合骨折。病例排除标准：①膝关节慢性病变，伤前膝关节功能障碍。②合并同侧神经、血管损伤。③具有较重基础病或其他原因而不能配合治疗。

1.2 一般资料：本研究共纳入患者32例，男22例，女10例。年龄25～73岁，平均年龄38岁。左侧胫骨平台骨折14例，右侧18例。按照三柱分型方法统计：三柱骨折12例、双柱骨折20例，其中内侧柱合并外侧柱骨折11例、内侧柱合并后侧柱骨折3例、外侧柱合并后侧柱骨折6例。所有患者均为新鲜闭合性骨折，采用手术治疗。受伤至手术时间为5～10d，平均7d。术前使用Mimics软件处理CT扫描数据后打印病例的胫骨平台骨模型，本研究已得到本院伦理委员会批准，所有患者均签署手术知情同意书。

1.3 分型及3D成型打印：①按三柱理论分型，如图1所示，O为胫骨棘连线中点，A为胫骨结节，B点为胫骨平台内侧嵴，C点为腓骨头前缘。OA、OB、OC三条线将胫骨平台分割成三部分，分别为内侧柱、外侧柱及后柱，骨折累及骨皮质定义为柱骨折[4]。②骨折CT扫描数据，以Dicom格式导入Mimics 软件（Materialise公司，比利时）中，通过计算机进行三维重建，获得骨折的立体模型，骨折碎块模拟手术复位，然后把Dicom格式扫描数据转化为STL格式文件，导入RAISE F2 3D打印机（上海复翔）中，打印1∶1的实物骨折模型（图2）。除去模型骨折块之间的支撑物，将游离骨块模拟复位，观察胫骨平台松质骨压缩深度及皮质骨嵌插情况，确定压缩部位撬拨幅度及骨折块复位方法后，按手术复位步骤对骨折模型复位、完成钢板塑性、确定落螺钉长度与方向。

图1

1.4 手术方法及术后处理：根据患者情况选择全麻或硬外麻，麻醉成功后，患肢上气压止血带，压力50 kPa，时长90 min，术前抗生素预防感染，根据骨折情况选择相应的体位及手术入路：①内侧柱合并外侧柱骨折采用平卧位，选择前外侧联合前内侧入路；②内侧柱合并后柱骨折采用侧卧位，选择前内侧联合后内侧倒“L”入路；③外侧柱合并后柱骨折采用上半身侧卧位，下半身俯卧位的漂浮体位，选择前外侧联合后内侧倒“L”入路。④三柱骨折采用漂浮体位，选择内侧入路联合前外侧入路。胫骨平台三柱骨折传统复位顺序通常为先复位比较完整的后内侧骨折块，解剖复位并临时固定后可为胫骨平台高度和宽度作参考，平台中心区压缩关节面通常经前内侧或前外侧复位并植骨。本研究组患者均根据术前确定的钢板放置位置及螺钉方向置入预塑形钢板及相应长度的螺钉。由于胫骨平台骨折均涉及到关节面，所以力求骨折达到解剖复位。患者如存在半月板、交叉韧带及副韧带等损失，必要时术中修复。术后抗生素使用2 d预防感染，为减少膝关节积血，降低软组织肿胀，术后患者膝关节均使用弹力绷带加压包扎1周并冷敷，同时垫高患肢。术后第3日开始进行股四头肌收缩锻炼，术后1周膝关节开始伸屈活动，术后6周患肢开始部分负重，术后3个月内定期随访，复查X线检查确定骨折愈合后，进行完全负重。

图2

1.5 统计学处理：采用SPSS17.0统计学软件分析实验数据。用平均值±标准差（±s）的方法表示计量数据资料。两样本均数比较采用t检验，P值＜0.01表示数据资料差异显著，P值＜0.05表示数据资料差异有统计学意义。

2 结 果

研究组的32例患者获得随访，随访时间12～24个月（平均15.6个月），手术切口均甲级愈合，无切口皮肤坏死、感染及内固定物松动、断裂情况。骨折愈合时间10～16周（平均14.6周），术后指导患者完全负重时间12～16周（平均15.1周）。术后6个月、12个月随访时按照（The Hospital for Specical Surgery Knee-ralting Score，HSS）膝关节评分标准评测，HSS评分术后6个月（89.1±2.2）分，优25例、良5例、可2例；术后12个月（90.7±4.6）分，优23例、良7例、可2例（表1）。测量患者术后3天TPA（86.9±5.3）°，PA（10.2±3.1）°；术后6个月TPA（85.6±4.2）°，PA（11.1°±2.3）°；术后12个月TPA（86.1±5.6）°，PA（10.7±1.2）°。患者术后6个月、12个月TPA、PA测量值与术后3天对比无明显统计学差异（P＞0.05）。见表2。

表1 术后6个月、12个月HSS评分（分，±s）

表1 术后6个月、12个月HSS评分（分，±s）

术后6各月 术后12个月 P值HSS评分 89.1±2.2 90.7±4.6 0.282优良率(%) 93.8 93.8

表2 胫骨平台骨折术后TPA与PA（±s，°）

表2 胫骨平台骨折术后TPA与PA（±s，°）

TPA(°) PA(°)术后3天 86.9±5.3 10.2±3.1术后6个月 85.6±4.2 11.1±2.3术后12个月 86.1±5.6 10.7±1.2 P值 0.629 0.872

3 讨 论

随着交通的发达及建筑业的发展，高能量损伤引起的复杂胫骨平台骨折越来越常见[5]。胫骨平台骨折为关节内骨折，无论AO、BO理论都要求关节面解剖复位并恢复下肢力线，有文献报道[6]，下肢力线内、外翻超过10°，易导致创伤性膝关节炎。现今，对于胫骨平台粉碎性骨折临床上主张手术为首选治疗方案[7]，如治疗不当常会导致膝关节不稳、疼痛伴功能障碍以及创伤性关节炎等并发症，严重影响患者生活质量。恢复关节面平整、坚强内固定、压缩骨折复位后植骨以及术后早期功能锻炼是治疗胫骨平台骨折应遵循的原则[8]。胫骨平台骨折常为粉碎性的复杂骨折，一般需要联合入路进行复位固定，而胫骨前方及内侧软组织覆盖少，血运不丰富，术后易出现手术切口间或手术切口周围皮肤软组织坏死。因此，准确的骨折分型指导选择合理的手术入路对治疗胫骨平台骨折至关重要[9]。临床上，胫骨平台骨折以往习惯按Schatzker分型或AO/OTA分型，这两种分型方法都是基于X线平片，复杂胫骨平台骨折特别是累计平台后方，X线平片易存在遮挡，分型不明确。罗从风医师[3]在CT平扫骨重建的基础上，对胫骨平台骨折提出“三柱分型”理论，把胫骨平台分为内侧柱、外侧柱和后柱，相应位置的骨皮质连续性中断定义为其柱的骨折。“三柱分型”理论在三维立体上观察骨折端的形态及相对位置，克服了以往基于X线平片的Schatzker分型及AO/OTA分型对胫骨平台骨折类型划分不明确的缺点，减少了胫骨平台骨折的漏诊、误诊率[10]，并且对骨折端手术显露、生物力学固定方面有很好的指导意义[11]。

骨科3D打印技术是将CT扫描的数字模型文件（DICOM数据），传输至计算机后，运用Mimics等医学三维图像处理软件构图并通过数字技术材料打印机逐层累积打印原始模型的一种技术。近几年，3D打印技术在医学领域的广泛应用使骨科手术个性化、精准化、快捷化[12]。在本研究中，我们术前应用3D打印技术按1∶1的比例打印出胫骨平台骨模型，在模型上模拟骨折复位内固定手术，对术中钢板提前预弯、塑型，记录骨折块复位顺序、钢板放置位置、不同钉孔的螺钉方向和长度。通过术前模拟手术省略了术中钢板预弯的时间、减少了C臂机透视的次数、缩短了手术时间，并且提高了手术效率和手术的精确度。

本研究根据三柱分型理论，术前制定手术入路及内固定方案，结合3D打印技术模拟手术。试验组32例复杂胫骨平台骨折患者，术中操作与术前模拟手术物明显差别。其手术切口均甲级愈合，无皮肤坏死、感染。术后随访HSS平分优良率93.8%；术后6个月及术后12个月胫骨平台内翻角、后倾角与术后3天对比物明显统计学差异（P＞0.05）。综上所述，三柱理论结合3D打印技术指导治疗复查胫骨平台骨折疗效确切，膝关节功能恢复满意，值得在临床中推广。

参考文献

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