探讨3D打印联合Mimics软件在肘关节骨折中的应用效果

陈隆福 王虎 吴任涛 罗军 刘晓雷 孙景福

【摘要】 目的：分析3D打印聯合Mimics软件在肘关节骨折中的应用效果。方法：选取60例笔者所在医院2015年1月-2019年1月收治的肘关节骨折患者，基于平行对照法将其分为两组，每组30例。对照组行常规手术，观察组根据3D打印联合Mimics软件开展手术。比较两组临床指标、肘关节Mayo功能评分和肘关节活动度。结果：两组住院时间、切口长度比较差异均无统计学意义（P>0.05）;观察组透视次数、出血量及手术时间均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。术前，两组肘关节Mayo功能评分比较差异无统计学意义（P>0.05）;观察组术后3、6个月肘关节Mayo功能评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。观察组旋后、屈曲、旋前及伸直活动度均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。结论：3D打印联合Mimics软件在肘关节骨折治疗中具有较高的应用价值，不仅可以缩短手术时间，同时还可以显著改善患者肘关节活动功能状况。

【关键词】 肘关节 骨折 Mimics软件 3D打印

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.17.008 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2020）17-00-03

The Application Effect of 3D Printing Combined with Mimics Software in Elbow Joint Fracture/CHEN Longfu， WANG Hu， WU Rentao， LUO Jun， LIU Xiaolei， SUN Jingfu. //Chinese and Foreign Medical Research， 2020， 18（17）： -23

[Abstract] Objective： To analyze the application effect of 3D printing combined with Mimics software in elbow joint fracture. Method： A total of 60 patients with elbow joint fracture admitted in our hospital from January 2015 to January 2019 were selected. They were divided into two groups based on the parallel control method， with 30 patients in each group. The control group underwent routine surgery， while the observation group performed the surgery according to 3D printing combined with Mimics software. The clinical indexes， Mayo function score of elbow joint and elbow joint activity degree of the two groups were compared. Result： There were no significant differences in length of stay and incision between the two groups （P>0.05）. The number of fluoroscopy， the amount of bleeding and operation time in the observation group were better than those in the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. Before surgery， there was no significant difference in the Mayo function score of elbow joint between the two groups （P>0.05）. The Mayo function score of elbow joint in the observation group were higher than those in the control group at 3 and 6 months after surgery， and the differences were statistically significant （P<0.05）. The activity degree of posterior rotation， flexion， anterior rotation and straightening in the observation group were better than those in the control group， and the differences were statistically significant （P<0.05）. Conclusion： 3D printing combined with Mimics software has a high application value in the treatment of elbow joint fracture. It can not only shorten the operation time， but also significantly improve the elbow joint activity function of patients.

[Key words] Elbow joint Fracture Mimics software 3D printing

First-authors address： Houjie Hospital of Dongguan City， Dongguan 523945， China

肘关节是上肢相对重要的一个关节，其组成包括肱骨远端及周围韧带、桡骨近端，在全身骨折中，肘关节骨折占比达到14%[1]，因为该部位解剖结构相对复杂，再加之关节多，一旦出现骨折，如果未合理治疗，很容易导致相对严重的功能障碍，致使患者生活质量降低[2]。采用保守治疗方法，关节面平整恢复难度较大，所以使用范围受限，在内固定理念及技术不断更新和发展的同时，切开复位内固定被视为肘关节骨折治疗的主要方法，其可达到复位解剖及固定强化目的[3]。但是，对于年轻医生而言，手术期间很容易出现复位不良，且并发症发生率高[4]。如何解决以上问题是目前关注的重点。3D打印是近年新出的一种方法，其可以准确打印骨折位置，进而帮助医生更好地理解骨折部位。Mimics软件属于3D图像处理编辑软件，其能够对MRI图像及CT图像扫描数据准确识别，并构建模型进行拆分显示，拆解各部分骨折块，拟合复位效果，从而降低实际复位次数，减少医源性损伤，提高关节内骨折解剖复位精度。本文主要针对肘关节骨折患者采取3D打印结合Mimics软件的手术效果进行分析，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本次研究对象为笔者所在医院2015年1月-2019年1月收治的60例肘关节骨折患者，纳入标准：（1）骨折受伤至手术时间在3周以内;（2）具备完整临床资料。排除标准：（1）合并呼吸系统疾病、心血管疾病;（2）病理性骨折;（3）无法承受手术者。基于平行对照法将其分为两组，每组30例。对照组中男16例，女14例;年龄30～62岁，平均（45.68±1.25）岁。观察组中男18例，女12例;年龄31～60岁，平均（45.71±1.32）岁。两组一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05），有可比性。本研究经医院伦理委员会批准。患者自愿签署知情同意书。

1.2 方法

观察组：术前，对肘关节正侧位拍摄，明确手术位置，并进行肘关节CT三维重建，掌握粉碎性骨折移位状况。利用3D打印实体模型对骨折状况直观显示，分析损伤、移位情况，从而对内固定及手术方法选择。在Mimics 15.0软件中输入扫描数据，并构建肘关节数据模型，可用不同颜色标注骨折碎块，以便医生全面了解粉碎性骨折移位状况。通过Mimics软件对局部骨折拆解，然后模拟复位，并对复位全面了解，掌握注意事项，以便减少手术时间。

所有患者实施臂丛麻醉或者全身麻醉，在取得满意麻醉效果后，将止血带固定在上臂中上1/3位置，压力控制在35 kPa，时长设定为1 h，常规消毒并铺放消毒湿巾，在肘关节后方做一切口，长度大约是13 cm，利用空心螺钉对尺骨冠状突后固定，通过解剖钢板对尺骨鹰嘴固定。采用空螺旋钉2枚对桡骨小骨头折块固定，确保肱桡关节面平整，对肘关节稳定性检测，一旦观察到外侧副韧带损伤，立即固定，经透视取得良好的骨折复位，结束手术，并留置引流管，逐一缝合切口。

对照组：术前，对肘关节拍摄并进行三维CT重建，利用影像学进行评估，明确手术方法，所选患者均进行臂丛麻醉，手术方法与观察组相同。

1.3 观察指标及评价标准

比较两组临床指标、肘关节Mayo功能评分和肘关节活动度。临床指标包括住院时间、切口长度、透视次数、出血量及手术时间。肘关节活动度包括旋后、屈曲、旋前、伸直。肘关节Mayo功能评分总计100分;90分以上为优;75～89分为良;60～74分为中;60分以下为差。

1.4 统计学处理

本研究数据采用SPSS 20.0统计学软件进行分析和处理，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，计数资料以率（%）表示，采用字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床指标比较

两组住院时间及切口长度比较差异无统计学意义（P>0.05）;观察组透视次数、出血量及手术时间均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2 兩组肘关节Mayo功能评分比较

两组术前肘关节Mayo功能评分比较差异无统计学意义（P>0.05）;观察组术后3、6个月肘关节Mayo功能评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3 两组肘关节活动度比较

观察组肘关节活动度均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

3 讨论

肘关节是机体中稳定性较强的一个关节，其在维持上肢功能中具有重要作用。一旦受到外力暴击，很容易导致骨折及脱位，若未合理处理，通常会导致后期关节功能障碍[5-7]。因为该部位接触的韧带及关节面较多，保守治疗效果不佳，因此切开复位内固定被视为肘关节骨折治疗的主要方法。开展手术的原因如下：其一，使关节面平整恢复。因外力导致的骨折通常会对尺骨鹰嘴、桡骨小头等造成损伤，手术期间，利用解剖复位可使后期关节功能丧失减少[8];其二，韧带修复。肘关节内侧与外侧韧带是确保关节平稳的主要装置，由外伤引起的损伤通常需要采取铆钉进行固定，从而达到重建稳定装置;其三，及早锻炼患肢功能。内固定术后部分稳定，及早开展功能锻炼，可防止僵直的发生，促进肘关节功能提高[9]。

常规手术方案的制定通常需要根据X线、CT和MRI等，因此需要医生手术经验丰富，且操作熟练，但是对于年轻及基层医生来讲，无法准确开展[10]。3D打印在数字骨科中具有重要作用，其可以对局部骨折准确打印，并建立数字化实体模型，达到由二维向三维、由虚拟向现实及由平面向立体的过渡，为医生手术的开展提供准确数据，以便医生可对骨折状况增加清楚的了解[11]。Mimics软件属于3D图像编辑软件，利用空间模型建立方式对部分骨折编辑，标记骨折碎块所在位置。与此同时，拆解各部分骨折并模拟复位[12-13]。

本次试验结果显示，在透视次数、出血量及手术时间方面，观察组均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。分析原因如下：结合3D打印和Mimics软件以3D打印实体模型為依据，术前可对合适长度的钢板选择并预弯，并协助医生术前了解相关内容，从而减少术中复位次数、手术时间。术前，两组肘关节Mayo功能评分比较差异均无统计学意义（P>0.05）;观察组术后3、6个月肘关节Mayo功能评分均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。在旋后、屈曲、旋前及伸直活动度方面，观察组均优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。说明采用3D打印联合Mimics软件可改善患者肘关节功能。

综上，数字化技术在临床的应用，可为手术方案的制定和实施提供科学合理的证据支撑。3D打印联合Mimics软件在肘关节骨折治疗中具有较高的应用价值，不仅可以缩短手术时间，同时还可以显著改善患者肘关节功能活动状况。

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（收稿日期：2020-04-20） （本文编辑：桑茹南）