3D打印技术在Pilon骨折手术治疗中的应用研究

李新春，艾尼瓦尔·艾力， 赵 岩， 周瑜博， 刘 涛

(1新疆医科大学公共卫生学院， 乌鲁木齐 830011; 2乌鲁木齐市中医医院骨科, 乌鲁木齐 830000； 新疆医科大学1第一附属医院， 乌鲁木齐 830054； 4附属中医医院， 乌鲁木齐 830002)

Pilon骨折是胫骨远端累及关节面常合并腓骨远端的复杂骨折，该类型骨折的发生率约占胫骨骨折的5%～10%，骨折后易发生术后感染、骨不连、软组织坏死、创伤性踝关节炎及踝关节功能障碍等并发症，具有治疗难度大、并发症多、致残率高等特点[1-3]。如何有效提高Pilon骨折的手术治疗效率、较少出血量、防止术后并发症及恢复踝关节的功能是临床治疗需要迫切解决的难题。3D打印在骨科手术治疗Pilon骨折中具有广泛应用前景[4-5]。本课题组前期运用3D打印技术制作1例骨折原型，使用个性化的手术治疗方案，达到Pilon骨折的解剖复位，取得了较好地疗效[6]。本研究采用成组设计，系统比较3D打印技术手术与传统单纯手术治疗Pilon骨折在平均手术时间、术中C臂平均使用次数、术后平均出血量、治疗前和治疗后VAS疼痛评分的差异，为3D打印技术在Pilon骨折中的应用提供依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料收集2015年1月-2017年6月在乌鲁木齐市中医医院骨科、新疆医科大学第一附属医院骨科及新疆医科大学附属中医医院骨科105例Pilon骨折住院患者。符合纳入标准的105例Pilon骨折患者，无剔除脱落病例，年龄21～66岁，其中男性65例，女性40例，病程时间1～5 h。行3D打印技术手术的33例患者为试验组，行传统单纯切开复位钢板内固定手术的72例患者为对照组。试验组患者平均年龄(41.83±14.95)岁，平均病程时间(2.52±1.37)h；骨折部位发生在左侧者19例，右侧者14例；损伤原因：高处坠落伤20例，交通事故伤10例，扭伤3例；AO分型：B2型3例，B3型5例，C1型3例，C2型9例，C3型13例。对照组患者平均年龄(42.32±16.04)岁，平均病程时间(2.39±2.09)h；骨折部位发生在左侧者42例，右侧者30例；损伤原因：高处坠落伤43例，交通事故伤21例，扭伤8例；AO分型：B2型6例，B3型11例，C1型7例，C2型19例，C3型29例。2组患者在年龄、性别、骨折部位、病程时间、受伤原因、骨折分型方面差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 2组患者一般资料比较/例(%)

1.2治疗方法

1.2.1 试验组治疗方法 在CT三维重建的基础上，运用3D打印技术制作等比例骨折模型，术前进行手术模拟演练，明确手术入路，确定固定方式，选定固定材料及螺钉长度。按照既定的手术流程，根据骨折AO治疗原则进行手术，3D打印技术制作等比例骨折模型及术前术后比较，见图1-6。

图1Pilon骨折术前正位片

图2Pilon骨折术前侧位片

图3Pilon骨折3维重建图

图4Pilon骨折3D打印模型

图5Pilon骨折术后正位片

图6Pilon骨折术后侧位片

1.2.2对照组治疗方法 根据医生临床经验对胫骨远端骨折的关节面的移位、塌陷程度和粉碎程度分析后，采用合适的固定材料和固定方式，按AO原则进行手术。

2 结果

2.1试验组和对照组患者平均手术时间比较与对照组平均手术时间(215.39±77.75)min比较, 试验组平均手术时间(173.85±44.83)min减少，差异有统计学意义(t=7.882，P<0.05)。

2.2试验组和对照组患者术后平均出血量比较与对照组术后平均出血量(144.86±64.72)mL比较，试验组术后平均出血量(136.67±60.29)mL降低，但差异无统计学意义(t=0.090，P>0.05)。

2.3试验组与对照组患者术中C臂平均使用次数比较与对照组在手术过程中C臂平均使用次数(4.86±2.71)次比较，试验组在手术过程中C臂平均使用次数(2.54±1.06)次降低，差异有统计学意义(t=0.079，P<0.05)。

2.4试验组和对照组患者治疗前后VAS疼痛评分比较试验组与对照组治疗前VAS疼痛评分比较差异无统计学意义(P>0.05)。与治疗前VAS疼痛评分比较，2组患者治疗后4 w VAS疼痛评分均降低，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后4 w，与对照组VAS疼痛评分比较，试验组VAS疼痛评分降低明显，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 2组患者治疗前后VAS疼痛评分比较

注：与治疗前比较，*P<0.05; 与对照组比较,#P<0.05。

3 讨论

Pilon骨折主要是指胫骨远端1/3波及胫距关节面的骨折，多伴有明显的关节面塌陷移位及干骺端粉碎性骨折，常合并腓骨骨折和严重的软组织损伤，治疗难度大，预后较差。Pilon骨折导致胫骨远端关节面压缩塌陷、爆裂，胫骨远端血运条件差、软组织薄弱，容易引发软组织感染、坏死、关节硬化、创伤性踝关节炎、骨不连、慢性踝关节痛等早晚期并发症[7-8]。使用3D打印技术制作的骨折模型能比较全面直观了解骨折情况，帮助术者快速、准确的制定最佳的手术入路及骨折复位方法，确保手术操作按照计划执行，有效减少术中C臂的透视次数，提高手术效率[9-11]。

本研究结果显示，试验组平均手术时间较对照组明显减少，差异有统计学意义(t=7.882，P<0.05)。在手术出血量方面，试验组较对照组无明显差异(t=0.090，P>0.05)，主要因为本研究所有的手术病例均在术中使用充气止血带止血，术后松开止血带后充分止血加压包扎，有效减少了患者术后出血量。当然，手术时间及出血量和患者损伤程度、手术条件及术者操作熟练程度有关，随着手术经验的积累能更好地控制手术时间和出血量，进一步提高手术效率，提高手术安全性。

本研究结果显示，试验组在手术过程中C臂平均使用次数较对照组降低，差异有统计学意义(t=0.079，P<0.05)，提示试验组在手术效率方面优于对照组，能在一定程度上减少术中透视X射线对医患人员的损伤。2组患者在治疗后4 w VAS疼痛评分与治疗前比较均明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)，说明2组患者治疗后均对疼痛症状的缓解有较好疗效；治疗后4 w，试验组VAS疼痛评分显著低于对照组(P<0.05)，表明试验组缓解疼痛的效果优于对照组，因为试验组有精确的术前模拟手术，更短的手术时间和更小的手术创伤，可促进伤口更好的愈合，进而有效减轻术后疼痛。

综上所述，3D打印技术能够有效提高Pilon骨折的手术治疗效率。根据CT三维重建结果制作出的Pilon骨折模型可以帮助医生快速、准确的确定最佳的手术入路，选择合适的内固定植入物，在1∶1等大的3D模型上进行评估、预弯及安装测试，这样在手术中可以直接准确放置内固定，手术操作准确度的提高缩短了手术时间，减少了C臂透视次数，提高了手术效率和安全性。