数字化技术辅助手术治疗Schatzker Ⅱ～Ⅲ型胫骨平台骨折疗效观察

留成胜 郑 琦 郑建平 谢 伟 吴向科 冯继华

胫骨平台骨折是骨折线累及胫骨近端关节面的骨折，为关节内骨折，占全身骨折1%～2%[1]，治疗关键是塌陷关节面整复，坚强内固定及降低周围软组织损伤。传统手术创伤大，关节面复位精准度差，软组织剥离严重，易出现伤口感染，骨折复位不良，关节僵硬及创伤性关节炎等并发症[2]。数字化技术如3D 打印等，有助于快速建模，精准定位，模拟手术复位、内固定等操作，利于制定周密术前计划，确保手术顺利完成[3]。但3D 打印对设备要求高，需专人处理操作软件，医疗费用高，制作周期较长，限制了其普遍开展及在急诊手术中的应用[4]。本研究采用数字化技术辅助治疗胫骨平台Schatzker Ⅱ～Ⅲ型骨折[5]，并对其可行性、临床疗效和安全性进行观察和探讨，报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 选择2017 年1 月—2019 年12 月浙江省衢州市中医医院收治的Schatzker Ⅱ～Ⅲ型胫骨平台骨折[5]患者46 例。采用随机数字表法分为传统组和数字化组，各23 例。本研究经我院伦理委员会审核通过（批号2017002），患者均签署知情同意书。

1.2 纳入标准 （1）患者均符合Schatzker Ⅱ～Ⅲ型胫骨平台骨折诊断标准[5]；（2）新鲜、闭合骨折；（3）年龄16～70 岁；（4）无血管、神经损伤。

1.3 排除标准 （1）开放性骨折；（2）既往合并膝关节畸形；（3）合并重要脏器损伤；（4）骨折脱位型或合并膝关节韧带损伤不稳定者；（5）病理性骨折和不能耐受手术或麻醉者。

2 方 法

2.1 数字化技术 完善患膝胫骨平台CT 数据，采用GE Optima CT 680 扫描，扫描条件:电压120kV，电流100mAs；参数:层厚0.5mm，矩阵512×512，窗位400Hu。以Dicom 格式导入Mimics 17.0 软件（materiaise's interactive medical image control system，交互式医学影像控制系统，比利时）进行三维重建，通过软件测量工具对骨折塌陷深度、骨块移位距离进行精准测量（见插页图1A-B）。对骨折模型进行模拟手术，确定胫骨开窗部位、大小、参照点，复位顶棒最大置入范围，有无顶棒复位死角，及钢板植入位置和有效固定螺钉数目（见插页图1C-E）。

图1 数字化技术辅助手术治疗Schatzker Ⅱ～Ⅲ型胫骨平台骨折

2.2 手术方法

2.2.1 传统组 连续硬膜外麻醉下，取仰卧位，膝关节屈曲30°～45°，置于膝枕上。膝关节前外侧切口，骨膜下剥离部分胫前肌，切开关节囊，悬吊半月板，开窗撬拨复位塌陷骨块，克氏针临时固定，C 形臂X 光机透视骨折复位情况，复位满意后放置胫骨近端外侧解剖型钢板和植入螺钉固定。

2.2.2 数字化组 连续硬膜外麻醉下，取仰卧位，膝关节屈曲30°～45°，置于膝枕上。按术前设计及手术模拟规划，采用膝关节前外侧切口，骨膜下剥离部分胫前肌，结合术前重建模型骨折移位、关节面移位测量数据及参照点，术中根据实体再次测量各数据，对比Mimics 软件重建模型测量数据和实体测量数据，术中根据术前规划和手术演示进行开窗、顶棒置入、骨折复位（见插页图1B-F）。根据术前测量数据测量顶棒置入深度，慢慢顶起塌陷关节面，避免插入过浅造成骨折塌陷处部分复位及复位不足。C 形臂X 光机透视骨折复位满意，放置钢板和植入螺钉固定。

2.3 术后处理 术后予预防感染、镇痛及补液等对症处理，术后第1 天行肌肉等长收缩，1～2 天开始指导膝关节被动功能锻炼，第2 天拔除负压引流管，3～4 天开始膝关节主动屈伸功能锻炼，6 周扶拐部分负重，3～4 个月完全负重。

2.4 观察指标及方法 （1）术后第2 天及1、2、3、6、12 个月行X 线检查。观察骨折愈合时间及有无再塌陷。（2）记录两组患者手术情况，包括手术时间、术中出血量、骨折愈合时间。（3）采用膝关节Rasmussen评分评价术后X 线片骨折复位和愈合效果[6]；采用美国特种外科医院膝关节评分（HSS）评价膝关节功能[6]；比较两组患者末次随访时HSS 评分和Rasmussen 评分的优、良、可、差等级例数和优良率。（4）记录术后患者切口延期愈合或不愈合，关节僵硬，内固定断裂、失效，创伤性关节炎，膝外翻畸形等并发症。

2.5 统计学方法 应用SPSS 23.0 统计软件；计数资料采用卡方检验；计量资料以均数±标准差（）表示，采用Shapiro-Wilk 检验正态性，两组比较采用两独立样本t 检验；等级资料采用秩和检验；P＜0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 两组胫骨平台骨折患者一般资料比较 传统组23 例，男16 例，女7 例，年龄20～65（46.57±12.27）岁，受伤至手术时间（4.87±2.42）天；Schatzker 分型：Ⅱ型11 例，Ⅲ型12 例；致伤原因：交通事故伤15例，摔伤5 例，高处坠落伤3 例。数字化组23 例，男14 例，女9 例，年龄18～67（45.70±14.81）岁，受伤至手术时间（4.65±2.08）天；Schatzker 分型：Ⅱ型13 例，Ⅲ型10 例；致伤原因：交通事故伤10 例，摔伤8 例，高处坠落伤5 例。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

3.2 两组胫骨平台骨折患者手术情况比较 两组46 例均获得随访，随访时间6～42 个月。与传统组比较，数字化组手术时间、术中出血量、骨折愈合时间均有明显优势，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组胫骨平台骨折患者手术时间、术中出血量、骨折愈合时间比较（

表1 两组胫骨平台骨折患者手术时间、术中出血量、骨折愈合时间比较（

注：传统组为传统手术治疗组；数字化组为数字化技术辅助手术治疗组）

3.3 两组患者末次随访时HSS 和Rasmussen 评分比较 末次随访时，数字化组HSS 评分的优良率高于传统组（P＜0.05），两组Rasmussen 评分优良率比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表2-3。

3.4 两组胫骨平台骨折患者不良反应比较 传统组1 例切口延期愈合，经换药后获得愈合，随访过程中2 例出现创伤性关节炎；数字化组随访过程中无内固定失效、创伤性关节炎、膝外翻畸形等并发症，见插页图1G-H。

表2 两组胫骨平台骨折患者末次随访时HSS 评分比较[例（%）]

表3 两组胫骨平台骨折患者末次随访时Rasmussen 评分比较[例（%）]

4 讨论

胫骨平台骨折约占全身骨折的1.66%，占膝关节周围骨折的26.1%，发病率呈逐年增加趋势[7]，如处理不当易继发膝关节退变加速、关节功能障碍等并发症，严重影响患者生活质量。手术治疗是胫骨平台骨折目前常用治疗方法，传统手术并发症发生率高；随着创伤控制理念的发展，微创治疗关节内骨折成为临床治疗主流和发展趋势[8]；但由于该骨折的复杂性及技术水平等导致治疗结果存在明显差异[3]，详细制定术前规划和个性化手术方案是手术成功的关键。医学三维重建软件Mimics 是目前应用最为广泛和成熟的医学三维图像处理软件[9]。应用数字化技术可以对骨折进行三维重建、数据测量、虚拟手术，同时具有可反复操作、精准定位等特点，通过虚拟手术设计和术前评估，对手术进行计算机辅助规划与技术优化[10]。

传统手术根据常规X 线及CT 三维重建制定手术方案，不能充分评估骨折特点，数字化技术可实现术前全面评估，充分了解病情，为手术提供有效指导[11]。本研究结果显示，X 线不能明确具体骨折塌陷位置（见插页图1A），数字化技术三维重建胫骨平台骨折模型直观显示骨折部位，塌陷程度，在三维空间上任意角度观察且没有股骨髁的遮挡（见插页图1B）。通过对骨折模型观察研究利于医师建立三维空间思维能力，同时便于患者理解手术方案，利于和谐医患关系[12-13]。本研究在模型上设计胫骨近端开窗位置及顶棒置入撬拨角度、深度及范围，术前模拟（见插页图1C-E），选择最优手术方案；术前从模型上测量数据（见插页图1C-D），术中根据术前规划，实现骨折安全复位，避免软组织广泛剥离（见插页图1FH），优化治疗。

传统手术存在视野盲区，易出现骨折复位不良，本研究传统组随访中出现2 例创伤性关节炎，考虑与骨折塌陷处存在复位不足所致；数字化组术中测量复位高度与术前测量数据对比，避免发生复位不良，23 例无1 例出现创伤性关节炎。3D 打印和关节镜辅助技术在胫骨平台骨折治疗方面取得良好手术效果[14]；但3D 打印费用昂贵，操作人员专业性强，临床推广受客观条件约束[15]；关节镜技术增加骨筋膜室综合征发生率[16]。本研究中数字化技术同3D 打印技术比较，操作简单、费用低；同关节镜技术比较，技术难度低，适宜在基层医院开展。

数字化技术有助于减少术中显露、复位及固定操作时间，缩短手术时间及减少出血量。本研究显示，数字化组手术时间及术中出血量均优于传统手术组（P＜0.05），与文献[17]报道一致。传统组1 例切口延期愈合，考虑与术中长时间皮肤牵拉，组织广泛剥离等原因有关。数字化技术优化植骨通道建立，髓腔内松质骨有效击打至上部骨折塌陷处，中部异体骨植入夯实，大量自体松质骨位于塌陷处，骨诱导骨愈合能力增强，同时有效避免术后再塌陷，利于骨折愈合。本研究显示，数字化组患者骨折愈合时间短（P＜0.05）。本研究中数字化组HSS 评分优良率达95.65%，两组差异存在统计学意义（P＜0.05），认为数字化技术辅助治疗，有助于个性化方案设计及实施，实现微创、精准骨折复位及固定，减少切口感染、创伤性关节炎及膝外翻畸形等并发症。

本组研究结果显示，数字化技术辅助手术治疗胫骨平台骨折Schatzker Ⅱ～Ⅲ型具有手术时间短，出血量少，手术创伤小，恢复快及并发症少等优点，值得临床推广使用。