3D打印结合MIPO技术治疗Pilon骨折的临床效果观察

付富强，胡永平

（1.秦安县人民医院，甘肃 秦安 741600；2.秦安县兴国镇卫生院，甘肃 秦安 741600）

随着我国经济的发展，机动车保有量的增加、房地产业飞速发展，交通事故和高空作业坠落事件逐年增多，Pilon骨折患者也日渐增加。Pilon骨折指波及负重关节面和干骺端的胫骨远端骨折，常累及腓骨，一般指胫骨远端1/3波及胫距关节面的骨折，胫骨远端关节面严重粉碎，骨缺损及远端松质骨压缩，常合并腓骨下段骨折（占75%～85%）和严重软组织挫伤，由于胫骨远端解剖结构复杂，而Pilon骨折关节面损伤严重，因此关节面及力线复位非常困难，复位不良可能导致关节软骨变性及创伤性关节炎的发生[1-2]。车祸和高处坠落所致的高能量损伤十分常见，是关节内骨折中较难治疗的一种创伤，并发症及合并症发生率亦较高。治疗过程中如何避免软组织损伤、伤口感染、骨髓炎及骨折延迟愈合、畸形愈合等是骨科医生面临的主要问题。为解决上述问题，我们应用3D打印结合微创接骨板固定（MIPO）技术治疗Pilon骨折，在保护骨和软组织活力，关节面解剖复位，提供满足踝关节早期活动的固定，最终达到骨折愈合和重获一个有功能、无疼痛、能负重、可运动的关节的同时，避免感染等并发症，让患者尽可能重返社会[3]。我们应用3D打印结合MIPO技术对Pilon骨折进行治疗，利用间接复位技术尽量减少骨折端不必要的暴露，保护骨折端及其周围血供，提高了骨折愈合能力，关节功能恢复良好。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 资料

选择2015年9月至2018年9月我院骨科收治的Pilon骨折患者86例，经X线拍片和CT扫描等临床检查符合Pilon骨折Ⅲ型和Ⅳ型诊断标准。86例患者均自愿参加本研究，且符合纳入标准。86例患者中，男55例，女31例；年龄18～82岁；38例合并腓骨骨折；致伤原因：车祸外伤27例，扭伤13例，高处坠落伤22例，摔伤15例，其他损伤9例；受伤后至手术时间为3 h～12 d，平均8.7 d。将患者按随机数字法分为研究组和对照组，各43例。研究组男28例，女15例，年龄18～80岁，平均年龄（39.98±2.97）岁；对照组男27例，女16例，年龄19～82岁，平均年龄（40.89±2.55）岁。两组性别（t=-0.206，P=0.838）、年龄（t=-1.315，P=0.196）比较无显著性差异，具有可比性（P＞0.05）。

1.2 病例选择标准

1.2.1 Pilon骨折诊断标准 外伤后踝部肿胀、畸形、不能负重，通过追问受伤时的情况结合X线片或CT检查可以确诊。踝关节正、侧位及外旋斜位X线片，可以显示胫骨前内侧和后外侧关节面骨折情况。通过比较对侧踝关节X线片，既可以排除骨折又可以作为复位标准。CT检查能够很好地显示骨折的形态、骨折块的数量以及移位程度，矢状位和冠状位重建图像能够显示更为复杂的骨折情况,在评价骨折移位程度、术前制订治疗方案以及指导手术治疗方面，较X线片有明显优势。

1.2.2 临床分型 1969年，Ruedi和Augower根据关节面及干骺端移位、粉碎程度，将Pilon骨折分为3型。Ⅰ型：经关节面的胫骨远端骨折，有较小程度的移位；Ⅱ型：明显的关节面移位而粉碎程度较小；Ⅲ型：关节面粉碎移位，粉碎程度较严重。Ovadia和Beals在此基础上将Pilon骨折分为5个类型：Ⅰ型：无移位骨折；Ⅱ型：骨折移位程度较小；Ⅲ型：关节面骨折伴有几个大的骨折块；Ⅳ型：关节面骨折伴有几个骨折块，同时有一个较大的干骺端骨缺损；Ⅴ型：关节面严重移位及骨质严重粉碎。

1.2.3 纳入标准（1）符合Pilon骨折诊断标准，知晓本研究并签署知情同意书。（2）关节移位超过2 mm、骨折可重建、有足够软组织覆盖的损伤。（3）关节面有不同程度塌陷及移位的Ruedi-AllgowerⅡ型、Ⅲ型骨折患者。

1.2.4 排除标准 不符合Pilon骨折诊断标准；关节错位小于2 mm，干骺端没有明显移位的Ruedi-AllgowerⅠ型骨折患者及全身情况差的患者；病理性骨折及开放性骨折患者；有慢性病史及年龄过大者；不能手术和拒绝手术者。

1.3 治疗方法

1.3.1 研究组 采用3D打印结合MIPO技术进行治疗。（1）应用3D打印技术。在内踝前方做一3 cm弧形切口，切口弯向内踝，切开皮肤后注意保护切口附近的大隐静脉，依据骨折类型和部位（依据3D打印模型术前模拟复位），直接或间接复位骨折块，可以使用手法复位、外固定支架牵引复位或点氏钳直接复位。对于干骺端存在压缩骨折或塌陷骨折者，先行撬拨复位，必要时取自体髂骨植骨，在关节面恢复平整后用克氏针临时固定。放置的克氏针应不影响接骨板的插入。C型臂X线机检查证实骨折对位对线良好后，可先用空心螺钉固定关节内骨折块。将接骨板放于胫骨远端皮肤，标记接骨板近端的皮肤切口。切开近端皮肤，用骨膜剥离器逆行经皮下骨膜外插入潜行分离，在远近两切口间做一皮下隧道。随后将接骨板经远端皮肤切口逆行插入隧道。在C型臂X线机下调整接骨板的最后位置。通过术前3D打印模型对钢板进行模拟塑形，尽可能使接骨板与胫骨远端内侧面良好贴合以免造成胫骨远端皮肤张力过大。将克氏针插入接骨板上的小孔以保持接骨板的位置。利用C型臂X线机再次判断骨折复位情况。在邻近关节的骨折远端拧入一枚普通螺钉，随后在骨折近端拧入一枚皮质螺钉将近侧骨折块拉向接骨板。再次判断对位对线情况，若骨折复位良好，可分别在远、近端拧入螺钉，进行最终固定。

（2）应用MIPO技术。新的接骨板设计有利于微创经皮技术的应用，光滑的圆头设计便于插入皮下隧道，靠近踝关节处的接骨板逐渐变薄可以降低软组织张力，尽可能减轻对软组织的刺激。接骨板持板器械便于插入时控制接骨板，瞄准装置的使用能减少软组织损伤。将解剖型接骨板置于胫骨远端的内侧面或前外侧面，不可过多剥离胫骨远端的软组织和骨膜。术后使用弹力绷带包扎下肢可以减轻肿胀，降低切口张力，促进伤口愈合。术后使用支具使踝关节保持中立位，可以防止挛缩畸形。我们主张依据主要骨折线的走行和骨块位置选择个性化切口、骨折复位顺序和内固定方法。

（3）难度较大的Pilon骨折的治疗。高能量轴向负荷暴力导致的Pilon骨折伴有严重关节面对合不良和干骺端粉碎、塌陷骨折，骨质缺损多，预后可能不令人满意。我们多运用改良的前内侧入路，于胫骨前嵴外2 cm，纵行向下切开至前室表面，在踝关节平面向内侧切，转角为105°～110°，于内踝尖端1 cm处，在遇到大隐静脉时终止切口，切开近端皮肤，用骨膜剥离器逆行经皮下骨膜外插入潜行分离，在远近两切口间做皮下隧道。逐层暴露，依据3D打印模型术前模拟练习，精准取自体髂骨精准植骨，利用髂骨翼内面平滑稍凹的结构，修复塌陷的关节面（窝）。随后将接骨板经远端皮肤切口逆行插入隧道。将解剖型锁定接骨板置于胫骨远端的前、外侧面并以螺钉经皮内固定，放置引流管，关闭伤口。患肢无需石膏外固定，术后3～5天主动活动踝膝关节，期间行肌肉等长收缩锻炼，行主动伸、屈膝功能锻炼，辅以物理治疗。6～8周开始患肢部分负重练习（初始负重为体重的1/10～12），以后依骨折类型及患者具体情况制订进一步康复训练计划。术后常规使用抗生素3～5天，开放性伤口适当延长。

1.3.2 对照组 采用常规切开复位内固定法治疗。做腓骨远端后内侧直切口及胫骨嵴远端外缘切口，绕至内踝下方，两切口相距大于7 cm，行深筋膜下剥离，显露胫腓骨下端及踝关节，先处理腓骨骨折，恢复其长度，以6孔梯形钢板固定于后内侧。利用牵引使足内翻，处理胫骨下端关节面及内踝骨折，骨缺损部位用髂骨块填塞以克氏针固定，于胫骨外前方、距关节面约1 cm处用骨刀开槽，打入L-TCP的L端。拧入4.5 cm松质骨拉力螺钉固定，内踝及个别不稳定游离骨片加用4.5 cm拉力螺钉固定，术后U形石膏托固定2～3周，之后进行踝关节伸屈运动。

1.4 观察指标

1.4.1 评价指标 术中与术后情况（手术时间、术中出血量、手术费用）、治疗效果、功能评定、术后并发症等。

1.4.2 评价标准（1）术后情况评价标准。骨折临床愈合标准：局部无压痛、纵向叩击痛；无异常活动；X线片显示骨折线模糊，有连续性骨痂通过骨折线；在无外固定的情况下，能够徒步行走3分钟；连续观察两周后骨折处未见异常。手术时间以手术记录为准。术中出血量：以手术过程中止血纱布块的数量换算。手术费用：以患者从入院到出院全程中产生的医疗费用为准。

（2）疗效评价标准。参照Tornetta等于1993年提出的Pilon骨折临床疗效评价标准：优：无疼痛，背屈＞5°，跖屈＞40°，成角畸形＜30°；良：间歇性疼痛，可用非类固醇药缓解，背屈0°～5°，跖屈 30°～40°，外翻成角畸形 3°～5°，内翻成角畸形＜3°；可：疼痛已影响日常生活，需用麻醉药缓解，背屈-5°～0°，跖屈25°～30°，外翻成角畸形 5°～8°，内翻成角畸形 3°～5°；差：顽固性疼痛，背屈＜-5°，跖屈＜25°；外翻成角畸形＞8°，内翻成角畸形＞5°。优良率=（优+良）/总例数×100%。

（3）功能评定标准。参照Mazur提出的踝关节评价分级标准对踝关节畸形、疼痛、步态等进行评价，满分为100分，得分越高，表示踝关节功能越好。

（4）术后并发症评定标准。对患者术后切口感染、延迟愈合、皮肤坏死和畸形愈合等情况进行比较。

1.5 统计学方法

所有数据使用SPSS 19.0软件包进行统计学处理。计量资料采用（±s）表示，符合正态分布的数据，组间比较采用t检验，组内比较采用配对t检验，不符合正态分布的数据用非参数秩和检验；重复测量计量资料采用重复测量方差分析；计数资料的分析比较用χ2检验，等级资料的分析比较用Ridit分析。P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 两组术中、术后情况比较

研究组手术时间和术中出血量明显短（少）于对照组（P＜0.05），但住院费用明显高于对照组（P＜0.05），见表 1。

表1 两组术中、术后情况比较

2.2 两组术后6个月治疗效果比较

研究组优良率明显高于对照组（P＜0.05），见表2。

表2 两组治疗效果比较[n（%）]

2.3 两组术后6个月踝关节功能评分比较

研究组术后6个月踝关节功能评分明显高于同期对照组（P＜0.05），见表 3。

表3 两组术后6个月踝关节功能评分比较（n）

2.4 两组术后并发症发生情况比较

两组术后并发症主要为切口感染、延迟愈合、皮肤坏死和畸形愈合。研究组并发症发生率为4.66%，明显低于对照组的27.91%（P＜0.05），见表 4。

表4 两组术后并发症发生情况比较[n（%）]

3 讨论

3D打印技术又称快速成形技术，是一种基于三维数字模型，应用粉末或液体状的金属、塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造实物的技术[4]。该项技术起源于20世纪末的美国，最初应用于模具制造、工业设计等领域，随着计算机技术的革新和新型材料的开发，现已被应用于工业制造、航天、医学等领域。医学是3D打印技术应用最为广泛的领域之一，包括细胞打印、组织器官打印、骨科植入物打印、手术器械打印等。骨科植入物打印和手术器械打印技术相对成熟。数字骨科技术及3D技术的进步，使骨科微创、个体化治疗取得了长足发展，尤其是近几年3D打印技术的进步，使得个体化数据采集—术前3D模拟—内固定材料3D打印成为可能。微创接骨板固定（Minimally invasive plate osteosynthesis，MIPO）由 Krettek等于20世纪90年代提出，包括关节外骨折的经皮微创接骨板固定技术和关节内骨折的经关节经皮接骨板固定技术。对于此类特殊部位的骨折，通过间接复位技术，尽量减少对骨折部位血供及骨本身的影响以达到生物学固定已成为共识，手术治疗是为了使骨折关节面解剖复位、塌陷关节面复位后的植骨及固定，以便获得良好的踝穴关系，避免软组织损伤，减少术后并发症发生[5]。与以往的手术相比，3D打印结合MIPO技术治疗Pilon骨折更具精确性和前瞻性。

3D打印结合MIPO技术治疗Pilon骨折的临床效果满意，与传统手术方法相比较具有明显优势。3D打印技术可为患者提供个体化骨折治疗方案、确定手术入路。术前准备充分，术中操作中就可大大节省时间和提高精准度，减轻患者痛苦，缩短复位时间，提高复位质量，还可以利用术前测得的钢板、螺钉数据指导术中操作，避免螺钉过短把持力不够或螺钉过长穿透关节面的风险。此外，还可减少C型臂X线机投照次数，缩短医护人员和患者暴露于放射线下的时间，进一步节省手术时间。

采用微创技术，可不剥离骨膜，用骨膜剥离器逆行经皮下骨膜外插入潜行分离，在远、近两切口间做一皮下隧道，最大限度地减少和避免对周围软组织的破坏，保留骨折断端血运，保护骨折周围组织，对内环境干扰小，利于骨折愈合，避免并发症的发生。锁定钢板属于弹性固定，其在骨折区域可轻微移动，刺激骨痂生成，间接加速了骨折愈合。

利用3D打印技术，可以弥补MIPO技术的缺陷。由于医生术前已充分了解骨折情况，确定了手术切口、复位方法和次序、精准取髂骨、精准植骨，利用髂骨翼内面平滑稍凹的结构修复塌陷关节面（窝），因此，术中更有把握。利用MIPO技术减少骨折端不必要的暴露，保护骨折端及其周围血供，提高骨折愈合能力，关节功能恢复良好。医生术前与患者沟通时可利用3D模型演示，还可以事先在模型上进行手术方案模拟操作，从而在实际操作过程中有条不紊地进行骨折复位固定[6]。

利用3D打印技术进行手术虽然精准度较高，但费用也较高，目前基层医院暂时为患者免费打印模型。今后随着病例的增加和研究的深入，还应寻求降低成本的方法，同时寻求医保支持，减轻患者经济负担。我们也会继续深入研究，将现代科技与医学相结合，更好地为广大患者服务。