3D打印技术辅助后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路治疗复杂胫骨平台骨折的疗效分析

张擎柱，万乾，张义，付世杰，李哲，何志勇，邱宇辰，金宇，闫石，杨小华

复杂胫骨平台骨折多由高能量损伤所致，如果处理不当，会严重影响膝关节功能，预后差[1]。为了避免不良后果的发生，需择期行骨折解剖复位坚强内固定。欲提高复杂胫骨平台骨折的手术效果，须从两方面着手：一是手术入路；二是术前设计。随着三柱分型的提出，越来越多的创伤骨科医生开始关注胫骨平台后侧柱，后内侧倒“L”形切口三间隙显露能完全显露胫骨平台后侧柱[2]，故常常联合前外侧入路治疗复杂胫骨平台骨折，手术效果满意。

但复杂胫骨平台骨折的术前设计常常不够精细。因为传统的X线片和CT都不能全面、直观地提供骨折的详细信息。3D打印技术的出现，将骨折三维CT图像打印成直观、易懂的实体模型,术前在实体模型上设计手术方案并模拟手术，实现了从虚拟到实体的巨大跨越。对实际手术操作具有重要的指导作用[3]。本研究回顾性分析承德医学院附属医院2010年7月—2017年5月采用3D打印技术辅助后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路治疗的复杂胫骨平台骨折患者疗效，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：(1)18岁<年龄<60岁的受伤2周内的骨折患者;(2)术前无膝关节相关疾病或活动障碍;(3)Schatzker分型为Ⅴ型、Ⅵ型的患者。排除标准：(1)合并有严重的内科疾病患者;(2)伴有患侧下肢神经、血管损伤患者;(3)开放骨折患者；(4)复杂合并伤患者；(5)具有严重精神疾病及其他原因而不能配合治疗者。

1.2 临床资料 本研究共纳入复杂胫骨平台骨折患者51例，男37例，女14例；年龄19～55岁，中位年龄36.5岁；按照Schatzker分型：Ⅴ型34例，Ⅵ型17例；按照罗从风三柱分型：双柱骨折32例，三柱骨折19例；受伤原因：车祸伤31例，砸伤11例，高空坠落伤9例。其中术前采用3D打印技术辅助20例作为3D打印组；采用常规手术31例作为为常规手术组。3D打印组男16例，女4例；年龄20～55岁，中位年龄37.5岁；三柱分型：双柱骨折13例，三柱骨折7例；受伤原因：车祸伤11例，砸伤5例，高空坠落伤4例；受伤至手术时间(6.6±0.9)d。常规手术组男21例，女10例；年龄19～54岁，中位年龄38.1岁；三柱分型：双柱骨折19例，三柱骨折12例；受伤原因：车祸伤20例，砸伤6例，高空坠落伤5例；受伤至手术时间(6.4±0.7)d。2组患者性别、年龄、损伤侧别、骨折分型、致伤原因、合并伤情况及受伤至手术时间等术前临床资料的比较差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性,见表1。本研究经医院伦理委员会批准，入选患者/家属知情同意并签署知情同意书。

表1 3D打印组与常规组患者术前临床资料比较

注：*合并伤有多处复合伤

1.3 3D打印技术 (1)打印3D模型：入组患者均行膝关节CT平扫+多平面重建+三维重建检查，光盘复制胫骨平台薄扫资料，然后将薄扫资料输入计算机中，再应用Mimics软件进行资料处理，将资料重建成3D模型，再把3D模型数据输入至3D打印机，打印机按照同等大小打印胫骨平台骨折模型。(2)在3D模型上进行手术设计：① 明确骨折类型。②把握骨折的特征，在模型上准确地测量出关节面的台阶高度、移位距离，明确骨折块数量、主要骨折块的形态特征及确定骨折块原来的位置。选择正确的手术入路及内固定物数量、类型，并指导术中骨折复位。③明确复位的解剖标记，在3D模型上找出几个重要的解剖点，并标记，以方便在手术中识别，从而缩短手术时间。④模拟手术，骨折的复位及固定严格遵守治疗原则。在模型上按照手术中的步骤模拟复位情况，将骨折复位后用克氏针将骨折块逐一固定，选择合适的钛板预弯并贴附在骨折模型上，调整到合适的位置，螺钉的植入方向、位置要对主要骨折块具有良好的固定作用，并确定钛板的规格、型号、放置的位置及螺钉植入的方向、长度。

1.4 手术方法 采用后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路，见图1。

注：A. 从经典的腓肠肌内侧头内缘进入；B.从腓肠肌内侧头外缘进入；C.将切口向前方剥离

图1 后内侧倒“L”形切口三间隙显露示意图

1.4.1 术前常规准备 (1)术前均给予跟骨结节牵引。(2)全身支持治疗：摄入足够蛋白质和维生素，必要时输血。(3)术前均常规消肿治疗7～15 d，一般以皮肤恢复皱褶，即肢体肿胀消退、局部炎性反应控制后再手术。

1.4.2 手术步骤 患者术中采取漂浮体位或先俯卧位再重新消毒铺单改平卧位，充气止血带捆扎于患侧大腿根部。

首先行后内侧倒“L”形切口。标记后内侧倒L型切口线，横行部分位于腘横纹，不超过中线，竖形部分沿胫骨后内侧嵴向下约10 cm。切开皮肤、筋膜后，将大隐静脉保留于切口前方的皮肤中。深层分成3个窗口：(1)从经典的腓肠肌内侧头内缘进入，将腓肠肌比目鱼肌整体从胫骨后面剥离，近关节囊处从腘肌深面掀起，腘血管神经束位于牵开的腘肌浅面，用Holmann拉钩插入胫骨外侧缘并向外侧牵开，注意不可过度牵拉，防止损伤腘血管神经束。显露整个后内侧平台，进行后内侧平台骨折的复位和固定。(2)窗口从腓肠肌内侧头外缘进入，将腘血管神经束向外侧牵开，分离、结扎细小的血管分支，适度屈膝，清理后侧关节囊和韧带组织，显露后外侧平台，进行后外侧平台骨折的复位和固定。(3)窗口将切口向前方剥离，可显露前内侧胫骨平台，进行前内侧平台骨折的复位和固定。

然后行前外侧入路，取常规的胫骨近端前外侧切口处理外侧平台关节面。此切口可探查并处理外侧半月板，一旦半月板嵌顿在塌陷关节面处时，后侧入路难以处理，需要联合此入路。将Gerdy结节进行适当剥离，在外侧半月板上留线以牵起，从而显露外侧平台关节面。此时对关节面塌陷处进行处理，解除位于塌陷关节面处的半月板嵌顿，以利于复位。在松止血带前加压包扎伤口。关闭伤口前进行透视，确认骨折复位情况，内固定的位置及长度，评估膝关节周围力线。有条件的手术室可进行术中三维扫描。大量生理盐水分别冲洗两个手术切口，逐层缝合切口，留置引流，患肢弹力绷带包扎。

3D打印组术中复位、植骨、内固定3个环节需要参考3D模型及术前的模拟手术。常规组按照常规步骤进行手术，术中无参考、对照。

1.4.3 术后处理 术后常规消肿治疗，12～14 d拆除缝线；手术次日开始患膝被动屈伸锻炼；患膝术后6～8周逐步部分负重，术后10～12周经影像学证实骨折愈合后开始完全负重。

1.5 观察指标及评定标准 (1) 围手术期指标：记录2组患者手术持续时间、手术失血量、手术并发症发生率、住院费用等；(2)术后放射学评分：术后第3天查术膝正侧位X线片及CT平扫+多平面重建+三维重建进行胫骨平台骨折复位放射学评估(Rasmussen评分)，从疼痛(30分)、功能(22分)、活动度(18分)、肌力(10分)、屈曲畸形(10分)、稳定性(10分)6个方面进行评估，满分100分，≥85分为优，70～84分为良，60～69分为可，≤59分为差；(3)术后膝关节功能评估：术后12个月进行膝关节功能评估(HSS评分)，根据关节面有无塌陷、髁部是否增宽、有无内外翻畸形评分，每项各6分，满分18分，优(18分)，良(12～17分)，可(6～11分)，差(<6分)。

2 结 果

2.1 围手术期指标比较 相对于常规组，3D打印组手术持续时间缩短、手术失血量减少、术后第3天Rasmussen评分及术后12个月HSS评分高，2组间差异有统计学意义(P<0.01)；与常规组相比较，3D打印组住院费用虽高，但2组间比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

2.2 2组手术并发症发生情况 3D打印组术后1例患者发现伤口开裂，经保守治疗痊愈。常规组术后2例患者发现伤口开裂，1例患者伤口表皮坏死，均经保守治疗痊愈；2例患者发生小腿内下方麻木，随访12个月，未好转；固定松动1例，为螺钉松动，未影响骨折愈合，后手术将螺钉取出。3D打印组手术并发症发生率5.00%,低于常规组19.35%，2组比较差异有统计学意义(χ2=4.012，P=0.041)。

3 讨 论

3.1 应用3D打印技术辅助治疗复杂胫骨平台骨折的优点 复杂胫骨平台骨折患者越来越多。复杂胫骨平台骨折为关节内骨折，手术难度大，对骨折复位要求高，如治疗不当将出现关节活动障碍、肢体畸形、长期疼痛等并发症[4]。因此，术前对骨折充分认识，制定良好的手术方案至关重要。

传统手术设计多依赖X线、CT图像来获取骨折信息,即使是CT三维重建图像也是在二维平面上观阅。由于角度或者骨折块重叠、遮挡等因素，上述图像无法使医生全面、准确地获取骨折的详细信息，致使医生对骨折空间形态的想象以及诊断和分型的确定出现偏差，最终导致手术失败[5]。利用3D打印技术可将骨折CT三维重建图像打印成直观、易懂的实体模型[6]，医生不仅能在模型上准确地测出关节面的塌陷高度、主要骨折块的移位距离，明确骨折块的数量、主要骨折块的形态特征，而且可以在模型上模拟手术，明确骨折块复位的顺序，选择合适的钛板并塑型，确定钛板及螺钉的合适位置、数量、长度、方向。通过反复多次的模拟手术，医生可预先体会到术中遇到的各种问题，制定出最合理的手术方案，节约了手术和麻醉时间，减少了术中出血，降低了手术相关并发症的发生率，提高了手术的准确性和安全性[7]。3D打印技术在医学领域已获得应用，邓佳燕等[8]和吴新宝[9]报道了利用3D打印技术制作寰枢椎骨折或陈旧性骨盆骨折模型，在模型上确认截骨水平、复位标记以及固定部位等，手术按照术前计划进行，最终如愿完成了手术。

本研究结果与既往文献结论相符。与常规组相比较，3D打印组手术时间缩短、术中出血量较少、手术并发症发生率降低、术后第3天Rasmussen评分及术后12个月HSS评分高，2组间差异有统计学意义(P<0.01)。表明3D打印技术辅助后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路治疗复杂胫骨平台骨折优势明显。

3.2 后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路治疗复杂胫骨平台骨折的优势 前外侧入路是治疗前外侧及后外侧胫骨平台骨折最常用且最传统的手术入路[10]。但该手术入路治疗后外侧胫骨平台缺点较多：骨折端难以充分暴露，骨折难以直视下复位，以及术后存在较多并发症。故前外侧入路难以用于治疗后外侧胫骨平台骨折。有学者[11-12]应用后外侧入路治疗后外侧胫骨平台骨折，但是神经、血管损伤风险较大。故笔者通过后内侧倒L入路暴露后外侧平台。首先，通过后内侧倒L入路暴露后外侧平台，不会暴露腓总神经；其次，通过后内侧倒L入路所放置的后外侧支撑钢板是斜弧形的，其远端向内侧斜下方走形，避免了胫前动脉的损伤，同时又能对后外侧平台起到很好的支撑作用。

后内侧倒“L”形切口三间隙显露的优势包括：(1)单一入路、体位可同时显露前内侧、后内侧及后外侧平台;(2)后外侧平台塌陷区域术中显露充分，有利于直视下复位关节面的塌陷、植骨和固定;(3)相比后内+

表2 3D打印组与常规组患者手术时间等指标比较

后外侧联合入路，可在不损伤后外侧结构的情况下复位、固定后外侧关节面骨折。该入路不足之处：(1)腓肠肌内侧头外缘区域解剖结构复杂，存在腓肠内侧神经血管束、腘动静脉、胫后神经血管束、腓总神经等重要结构，牵拉、操作过程中容易发生医源性损伤；(2)受局部空间影响，平台后外侧关节面及干骺端显露范围有限，操作较困难。

3.3 本研究不足之处 本研究存在的局限性在于为回顾性分析，结果容易产生偏倚，在今后的研究中需要将两种方法进行前瞻性随机对照研究。且本研究病例数相对较少，随访时间较短，后期将增大样本的含量，从更多方面与传统常规手术进行对比性研究，以获得更有意义的临床数据。

综上所述，3D打印技术辅助后内侧倒“L”形切口三间隙显露联合前外侧入路治疗复杂胫骨平台骨折，可缩短手术时间，减少术中出血量，降低手术并发症发生率，提高骨折复位质量，有效恢复膝关节功能，且并不明显提高住院费用，具有明显的优势。

利益冲突：无

作者贡献声明

张擎柱、付世杰：研究设计、随访、数据分析及论文撰写；万乾、张义：提出研究思路，分析试验数据，论文审核;李哲、何志勇：实施研究过程，资料搜集整理，论文修改;邱宇辰、金宇：进行统计学分析;闫石、杨小华：课题设计，论文撰写