探讨3D打印技术在复杂胫骨平台骨折手术中应用的效果

朱爱祥

(徐州医科大学附属宿迁医院骨科，江苏 宿迁 223800)

胫骨平台为膝关节重要负荷结构，一旦发生骨折，导致内、外平台受力不均，则可能导致骨关节炎改变，影响患者骨关节功能，降低其生活质量[1]。复杂胫骨平台骨折临床骨折总发生率占比较低，仅有1%，其主要由重大交通事故、机械创伤等造成[2]。虽然复杂胫骨平台骨折发生占比较低，但相关研究指出，随我国机械设备及汽车数量增多，胫骨平台骨折发生率呈逐年上升趋势。复杂胫骨平台骨折常伴有膝关节及周围软组织不同程度受损，治疗难度较大，目前临床治疗主要通过接骨板内固定手术进行治疗，不过临床实际操作中，接骨板置入位置、螺钉置入方向等均对手术效果有一定影响，而传统X线、CT等检查辅助手术设计的常规辅助手段信息较不全面，对医师手术经验的操作水平要求较高[3]。随3D打印技术在医学领域应用越来越多，部分研究指出利用3D打印技术辅助治疗复杂胫骨平台骨折可取得较好治疗效果。本次为研究临床复杂胫骨平台骨折手术治疗中，应用3D打印辅助手术治疗的效果，选入本院80患者行对照实验，详细内容报告如下。

临床资料

1 一般资料：选入本院2016年6月-2018年12月收治复杂胫骨平台骨折患者80例，依循随机分组原则使用随机数字表进行随机分组，对照组与观察组各40例患者，其中对照组内25例男，15例女，平均(39.58±7.14)岁，交通事故23例，机械创伤10例，高处坠伤7例；观察组内26例男，14例女，平均(39.43±7.26)岁，交通事故24例，机械创伤11例，高处坠伤5例。此80例患者知情本次研究内容且自愿加入，我院伦理委员会支持，对比组间一般资料无显著差异(P>0.05)。

2 方法：对照组患者术前行X线片、CT等常规检查，根据检查结果拟定手术方案，并在术中结合实际操作情况进行内固定。观察组术前利用3D打印技术为患者制定个性化手术方案，其具体操作为：对患者骨折部位进行CT扫描，扫描结果通过Dicom格式导出，导出后输入Mimics13.0软件内进行处理，3D计算并构建所需的胫骨平台骨折三维模型，随后利用3D打印技术打印出3D模型，由科室施术医师在3D打印模型上进行手术模拟，模拟主要包括患者异位骨块的复位、植骨设计的材料及植骨量、塌陷骨块开窗撬拔、入路方式的选择等，并根据模拟手术所得数据、患者术前病情评估确定最终的手术方案。实际手术操作前将3D打印模型带入手术室内，手术过程中再次观察3D打印模型，结合3D模型及患者实际手术操作情况进行调整，确保手术方案最优化。

3 观察指标：手术时长、骨性愈合时间、手术前后膝关节功能情况、临床治疗效果。(1)膝关节功能采用HSS膝关节功能评分量表进行评估，主要从疼痛、功能、活动度、肌力、屈曲畸形、稳定性等6个方面进行观察，总分100分，分值越高患者膝关节功能越好。(2)临床治疗效果定级。优：治疗后患者临床疼痛症状基本消失，HSS膝关节功能评分>85分，良：治疗后患者临床疼痛症状有所改善，HSS膝关节功能70-74分；差：治疗后患者临床疼痛症状无显著改善，HSS膝关节功能评分<59分，临床治疗有效率=(优+良)/例数×100%。

5 结果

5.1 2组手术时长及骨性愈合时间对比：观察组手术时长为(91.25±10.23)分钟，对照组手术时长为(142.58±23.17)分钟，对比可知观察组手术时长显著低于对照组(t=12.818，P=0.001)，观察组骨性愈合时间为(3.12±0.52)个月，对照组骨性愈合时间为(4.22±0.71)个月，观察组骨性愈合时间显著低于对照组(t=7.905，P=0.001)。

5.2 2组HSS膝关节功能评分及临床治疗有效率对比：观察组术前、术后6个月HSS膝关节功能评分为(55.29±12.69)分、(85.69±4.68)分，对照组术前、术后6个月HSS膝关节功能评分为(55.36±12.08)分、(77.14±6.87)分，2组患者术前HSS膝关节功能评分对照无显著差异(t=0.025，P=0.980)，术后6个月观察组患者HSS膝关节功能评分显著高于对照组(t=6.505，P=0.001)。观察组临床治疗有效率95.0%(26例优、12例良、2例差)，对照组临床治疗有效率75.0%(优18例、良12例、10例差)，观察组临床治疗有效率显著高于对照组(x2=15.686，P=0.001)。

讨 论

复杂胫骨平台骨折作为临床少见骨折类型，虽然发生率占比较小，但治疗难度较大，近年来随机械设备及车辆增多，发生率呈上升趋势。临床治疗中若患者不能得到有效治疗，可能导致膝关节功能无法完全恢复，留下一定后遗症，严重时甚至可能导致膝关节退行性病变，对患者生活质量造成巨大不良影响[4]。

目前在复杂胫骨平台骨折的治疗中，主要采用内固定手术进行治疗，但常规内固定手术临床应用中对医师操作能力及临床经验要求较高，且易受钢板质量、接骨板是否匹配、置入螺钉方向影响[5]。实际操作中常规内固定手术仅可通过施术医师临床操作判断进行，螺钉及接骨板规格的选择、手术入路的选择等，均可能导致手术治疗效果不佳，且常规CT检查及X线检查易出现漏诊、误诊情况，导致施术医师骨折分型出错。总体而言，常规手术治疗干扰因素较大，临床治疗效果差异较大[6]。3D打印技术作为近年来不断应用推广各领域的打印技术，在医学领域中用于骨折手术的治疗中逐渐取得一定成果。在复杂胫骨骨折患者的治疗中，通过CT扫描将其骨折部位信息数据输入计算机内进行3D计算，重建3D模型，并通过3D打印技术打印出患者胫骨平台的3D模型，可直观地显示出患者的胫骨骨折情况[7]。临床应用中，3D模型与患者胫骨比例为1:1，几乎可真实还原患者胫骨情况，医师通过分析患者骨折严重程度，了解其骨折面、骨折块面积，并在3D模型上进行手术模拟，确定最优的螺钉置入位置，最佳的螺钉置入深度，达到优化手术方案的目的，且在手术模拟过程中逐渐熟悉手术操作，提高了实际手术操作的熟练度[8]。临床研究提示，应用3D打印技术进行复杂胫骨骨折术前模拟可帮助医师确定最佳的手术入路、最合适患者的术式，并通过术前模拟确定接骨板的螺钉规格，一定程度上解决了常规手术对施术医师临床经验及施术水平的依赖问题。本次研究显示，应用3D打印辅助治疗的观察组较对照组手术时间更短、骨性愈合时间更短，临床治疗有效率更高，术后6个月HSS膝关节评分更高，4项观察对比均有统计学意义(P<0.05)，表明3D打印在临床复杂胫骨骨折手术治疗中具有较好应用效果。

综上所述，3D打印在复杂胫骨骨折手术治疗中可有效缩短手术时长，提高临床治疗有效率，具较大推广价值。不过，临床应用中3D打印技术需要软件及硬件支持，且3D模型制作耗时较长，增加了患者住院时间及住院费用，如何降低3D打印成本，缩短3D打印耗时为3D打印推广的重要问题，需相关工作者进一步探索。