3D 打印技术在儿童肘内翻治疗中的应用＊

邹俊 ，熊春凤 ，郭晨 ，熊斌 ，吴欣乐 ，吴志显

(1、江西省儿童医院骨科，南昌 330006；2、江西省余干县人民医院骨科，上饶 335100)

肘内翻畸形是小儿肱骨远端骨折最常见的并发症，其发病率约为30%(4%-58%)[1]，严重的肘内翻畸形易导致肘关节活动受限、关节不稳定和迟发性尺神经麻痹等。目前治疗肘内翻的手术方式均为肱骨远端截骨矫形术，并且多是在术前X片上设计手术方案，手术效果也有较大区别。随着近些年3D打印技术广泛运用于骨科[2-5]。我院自2014年首次应用该项技术治疗肘内翻畸形，内翻手术前采用该项技术的适应症：肘内翻无进展、内翻角度小于30°、无关节活动受限、年龄大于3岁、初次手术的患儿。术前在CT三维重建的基础上，通过3D打印制作更加直观的实物模型，术前在模型上行预手术，并将手术方案应用到实际手术中。至今已完成21例，临床效果满意，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2014年5月-2016年5月在我院治疗肘内翻畸形的患儿中应用3D建模共21例，男12例，女9例；年龄3-11岁，平均7岁；右侧15例左侧6例，所有病例均为肱骨髁上骨折畸形愈合所致，肘内翻矫形手术距骨折时间6个月-5年，平均 3.5年。术前肘内翻 14°-32°，平均 25°，其中有 1例肘关节屈曲功能较健侧有约20°受限，其余屈伸与前臂旋转无明显受限，远端肢体活动与感觉正常。

1.2 治疗方法

1.2.1 术前准备 摄双肘1：1标准正侧位片及患侧CT，采集患儿肘关节薄层CT扫描数据，以DICOM格式导入Mimics14.0软件中进行三维重建，并转化为STL格式文件，而后导入3D打印软件MarkerBot中，调整打印方位并打印出1：1实物模型。

1.2.2 预手术 术前在模型上测量冠状面肘内翻角，矢状面肱骨远端前倾角，并算出应予矫正的角度，截骨角度=肘内翻角+健侧提携角[6，7]，截骨平面选择：肱骨冠状窝顶点至内上髁上缘连线，向近端截取三角骨块，注意尺侧不予截断，最后选择合适内固定。

1.2.3 手术方法 取肘关节外侧切口，显露肱骨外髁.冠状窝及髁上部位，按术前设计的截骨方式，用克氏针于肱骨远端外侧截骨部位定位，肱骨冠状窝顶点至内上髁上缘连线作为截骨线，先用骨锯截至肱骨尺侧，接近内上髁上缘改为骨凿，保持骨皮质连续，应用内上髁连续骨皮质作为铰链将桡侧截骨部位闭合，截骨后将前臂伸直，手掌朝上，固定截骨近端，将前臂逐渐外展，使截骨部位闭合，然后选择在模型上使用的预弯好的钢板放置在桡侧固定，经模拟手术验证截骨的准确性与内固定是否合适，对部分验证效果不佳者修正设计，直至满意（本研究中出现内侧骨皮质完全截断时，分别在远、近端钻入2枚2mm克氏针控制骨块旋转，闭合截骨面。）。

1.2.4 术后处理 术后用石膏托将肘关节固定于伸直旋后位，2周后改为屈肘位石膏继续固定4周，摄片证实截骨处骨痂生长满意后去除石膏行功能锻炼。

图1 左肘内翻患儿术前大体像；图2术前三维CT；图3 1：1比例3D打印模型；图4术前在模型上选定部位，角度截骨；图5截骨矫形后内固定；图6实际手术中截骨；图7术中矫形内固定后X片；图8术后3月复诊X片；图9术后半年大体像矫形效果满意

2 结果

本组手术时间45-55mim，平均48min，术中失血量20-35ml，平均29ml，21例均获得随访20-32个月，平均24个月。所有患儿截骨部位均获得骨性愈合，肘内翻矫正度25-15°，平均21°，矫形效果满意，无一例行尺神经移位术。内固定取出时间4-6个月，平均5个月。术后未出现神经损伤症状。疗效依据肘关节功能Flynn评分标准[9]（即把提携角和功能丧失度同健侧对比，优 0°-5°，良 6°-10°，可11°-15°，差＞15°）并综合屈伸功能评价：优 16 例，良3例，可2例，优良率90.5%。末次随访时提携角3°-15°（8.3±2.1）°，肘关节屈伸活动 0°-130°，外观与术前明显改观，无神经损伤症状/截骨不愈合、内固定松动断裂、截骨角度丢失、关节功能受限、内上髁坏死或早闭、骨化性肌炎等并发症。

3 讨论

儿童肘内翻畸形常常发生于肱骨髁上骨折错误的治疗之后，目前多数学者认为骨折复位不良、骨折远端尺偏伴有旋前畸形、内侧柱塌陷是导致畸形的主要原因。肘内翻可造成肘关节周围一系列病理改变，长期进展会出现神经症状；手术治疗不仅能改变畸形外观，重建肘关节运动轴，稳定肘关节，防止病理改变进展，还能预防迟发性尺神经麻痹发生，远期可提高生活质量，因此手术治疗肘内翻目前已普遍得到大家认同。手术时机选择多在骨折愈合后出现肘内翻后，Husban等[11]及Cho等[12]认为骨折愈合后需要观察6-12个月，待肘关节畸形出现，并且关节功能恢复后再进行手术。本组手术一般选择在骨折后6个月发现畸形，肘关节功能有所改善后进行。肘内翻手术治疗可采用多种方法，如肱骨远端穹窿截骨、三平面截骨、阶梯截骨和楔形截骨[10]。现越来越多的学者认为肘内翻畸形是一种“三维畸形”，包括冠状面的内翻畸形、矢状面的过伸畸形、水平面的内旋畸形[13]。以往手术治疗，截骨部位，平面选择只能在手术中制定，对于经验不够丰富的医师往往出现截骨后肘内翻畸形矫正过度或不足，；或者是截骨矫形过程中不注重矢状面的角度使得断端冠状面对位良好，矢状面出现后倾，从而造成术前、术后屈伸功能的改变；还有多见的是截骨后外侧截骨两端常无法整齐对合，骨突明显；截骨后内固定选择上克氏针固定偶尔出现退针、截骨角度丢失等风险。

3D打印技术依据患儿的肘关节CT扫描数据，进行三维重建，并转化为STL格式文件，而后导入3D打印软件MarkerBot中，调整打印方位并打印出1：1实物模型。患儿畸形的肘关节立体呈现在手术医师和患儿家属面前，便于医患间更好的沟通。对于医生来说，术前精确设计手术截骨成为可能。手术医师可通过在模型上进行预手术，从测量内翻角度开始，手术截骨部位、截骨角度、截骨方向等都能精准把控，能做到矫形术后上肢力线改善情况心中有数，能选择最合适的内固定（例如截骨部位靠近肱骨髁上可选择克氏针或拉力螺钉，截骨部位较高可选择钢板[8]。术前我能还对使用钢板的病例进行预弯，并使用至手术中，钢板贴合满意）。该项技术的引入使得以前手术医师术中需测量，定位的步骤能在术前完成，与以往该手术相比明显缩短了手术时间，减少了出血量与放射暴露时间，降低了麻醉风险，提高了手术效率，尤为重要是缩短了年轻医师对肘内翻治疗的学习曲线。本研究21例患者均没有发生严重并发症，术后肘关节外型明显改善，关节功能较术前改善。

由于儿童骨骼中有骨骺的结构，术前CT扫描中骨骺不显影，3D打印技术未能在儿童骨科广泛应用，在此研究中制作的模型未能区别不同骨骼结构，并脱离肌肉、韧带等软组织附着，与真实的手术操作有一定差距。应用不同打印材料制作出更加符合儿童骨骼特点的模型，应用到儿童骨科其他病例的治疗上去。

3D打印作为一项前沿技术被引入医学领域，是医生与患者的福音，利用它制定的手术治疗方案更为安全，便捷，全面；对患者损伤更小，术后恢复更快，矫形效果更佳[14，15]。3D打印技术在肘内翻治疗中的应用，给了儿童骨科医生启示，提供了又一条途径认识肘内翻，随着该项技术不断进步改善，本研究认为3D打印技术在儿童骨科领域值得推广。