3D打印截骨导板在轻中度拇外翻矫形中的临床运用与疗效分析

王俊文 黄若昆 黄雯洁 雷波 谢鸣

拇外翻是指拇趾在第一跖趾关节处向外偏斜超过正常生理范围的一种前足畸形，俗称为“大脚骨”，其发病日渐增多。拇外翻的治疗极具挑战性[1-3]。根据病人的拇外翻角和跖骨间角等角度测量判断拇外翻的严重程度，来选择远近端截骨或融合、置换术，术后的效果较大程度依赖医生的临床经验[4]。数字骨科发展，为骨科临床带来了帮助[5]。我们利用计算机辅助设计和3D打印技术，设计并制作出通用3D打印截骨导板，用于辅助术中轻中度拇外翻截骨畸形术。我们对接受截骨导板辅助手术拇外翻病人的临床资料进行分析。现报道如下。

对象与方法

一、对象

2014年3月～2016年5月我科收治轻中度拇外翻病人60例，其中男性7例，女性53例，平均年龄43.5岁，随机分为实验组和对照组，每组各30例。所有病人均在术前行负重位X线片检查；角度测量第1、2跖骨间角(IMA)≤15°，外翻角(HVA)<40°；无周围血管或神经病变，无明显转移性跖痛，无跖趾关节僵硬者；第1跖趾关节无明显退行性改变。

二、方法

1.截骨导板设计与打印：根据骨科医生的临床经验与设计思路，利用软件Unigraphics NX 5.0根据相关测量数据与角度设计出相应6个截骨导板的stl文件。模板厚3 mm，制作出截骨角度及截骨导向槽、定位孔。利用光敏树脂材料通过激光照射逐层固化的光固化成型法将导板制作出来。导板等离子消毒后备用(图1)。

2.手术方法：手术方式选择Chevron和Scarf的方式。先行第1跖间拇收肌松解，取第1跖骨关节内侧纵行切口，切开皮肤全层。在关节表面向两端游离皮瓣，保护伸肌腱及足背内侧皮神经，从跖骨头内侧紧贴骨赘翻开关节囊，形成L形关节囊瓣。显露出跖骨头干部，沿矢状沟内侧切除增生骨赘。实验组将导板贴合理想位置与角度后，远近端1.5 mm克氏针导位孔固定。定位截骨线，微型摆锯沿截骨滑槽做V形或Z形截骨。如病人第1跖骨远端关节面角(distal metatarsal articular angle，DMAA)角度大，可选用双平面截骨导板纠正DMAA角，截骨完成后，推挤远端跖骨头向外侧移动适当距离，检查关节面无倾斜并将拇趾置于理想对位对线位置屈伸活动，确认关节适配。此时维持截骨端位置，予克氏针或螺钉固定。依术中实际情况必要时近节趾骨附做Akin手术。对照组按常规徒手按临床经验操作。术毕，冲洗，以适当张力逐层缝合。典型病例见图2。

3.观察指标：手术前后根据所摄足负重状态下正位X线片，测定患足IMA。并采用美国足踝外科协会第一跖趾关节评分系统(American Orthopedic Foot and Ankle Society，AOFAS)对其功能进行评价，包括疼痛(40分)，关节功能(50分)，力线(10分)。满分100，其中90～100分为优，75～89分为良，50～74分为中，<50分为差。

三、统计学处理

结 果

60例病人均得到有效回访，平均随访时间12个月。截骨处均达到骨性愈合，关节功能达到受伤前水平。所有病例术后创口I期愈合。两组病人在术前负重位IMA和AOFAS评分比较差异无统计学意义(P>0.05)，两组术后较术前明显改善，差异有统计学意义(P<0.05)。

1.术后HVA比较：术后测量两组病人负重状态下正位X线片的IMA，实验组为(5.18±0.82)°，对照组为(6.34±0.75)°，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.术后AOFAS比较：实验组术后AOFAS评分为(89.05±5.16)，其中优14足，良16足；对照组为(82.84±5.02)，优5足，良24足，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。

讨 论

在治疗拇外翻中，第一跖骨的截骨方法有很多种。对于轻中度的拇外翻，多建议选择远端软组织重建同时加跖骨远端或干部截骨的手术方式[6]。Chevron或Scarf截骨手术在纠正IMA的同时，恢复跖趾关节的完整性，消除疼痛和维持运动功能。但拇外翻手术若截骨不当，则容易出现过度矫正或矫正不足、截骨端不愈合、转移性跖骨痛、畸形复发等并发症。传统经验的徒手操作虽然在轻中度拇外翻的截骨治疗中获得了较好的临床疗效，但术中仅根据暴露的跖骨头内侧定位截骨，由于体位摆放的不固定性，摆锯截骨角度与平面难以确定，在临床实践中难以精确地选择最佳截骨轴线。有一系列的文献描述了各种类型的截骨导板，旨在帮助外科医生在全膝关节成形术[7]、胫骨截骨术和前交叉韧带重建等过程中更准确地截骨[8]，并因其个体化、精准化的治疗，在临床中取得了一定疗效。

近年来，此方法逐步应用到足科手术。有学者先后采用3D 打印导航模板辅助拇外翻Chevron及Ludloff截骨矫形术，均达到术前准确制定手术计划、术中实施精准截骨的目的[9-10]。Ferrer-Torregrosa等[11]测试了3D打印的截骨导向器的准确性，三名具有不同手术经验水平的参与者分别对5个树脂骨标本进行了Akin截骨术、Reverdin截骨术和第一跖骨基底截骨术。结果显示，当使用3D打印的手术导向器进行引导截骨手术时，三位外科医生在截骨角度及距离的测量上均无显著差异。这一发现证实了这种3D打印截骨导向器优化了手术的精确度。但病人术前需行CT检查，且目前采集的是非负重CT数据，与实际截骨要求有一定失真。同时，每个病人术前设计及个体化设计会明显增加时间及经济成本。

在传统Chevron截骨术中，截骨后跖骨远端每向外移1 mm，大致可矫正1°的IMA，而截骨面垂直的压应力更有利于截骨端的稳定及愈合。我们在设计过程中根据上述原则进行操作确定截骨位移距离，尽可能的将截骨平面与足部行走时的力线垂直。我们没有采用个性化定制，而是通过发现手术方式的共性部分，设计开发出通用截骨导板，希望能获得更经济可靠、更可重复性和更安全的3D打印技术，把骨科医生想法快速转化并临床运用，且经济成本明显降低。同时，也有利于手术模拟教学，缩短学习曲线，使低年资足踝外科医生能够以高精度和最小的风险执行这样的手术。

本方法在恢复病人足部力学结构、纠正IMA、提高病人术后AOFAS评分等方面取得了较好的效果，随访过程中未发现过度矫正、转移性跖骨痛、截骨端不愈合、畸形复发等并发症，具有传统Chevron截骨不具有的精准化优势。这套截骨导板工具允许定义各种拇外翻截骨手术方式，截骨导板确保了截骨过程中更高的控制力和更安全的稳定。

本研究结果表明，相对于拇外翻传统的截骨方法，3D打印技术辅助的系列截骨导板手术能更精确地截骨，纠正IMA角的精度更高。但手术中除了更精确地截骨外，也要求有较好的软组织处理。因此，在3D打印辅助导板手术中，仍要求术者有较为丰富的临床经验，以处理软组织的松解等，减少相应并发症的发生。