平乐正骨手法复位联合3D 打印辅助气囊设计外固定支具治疗桡骨远端骨折疗效观察

张文明，张 迪，杨 波，周献伟，刘林云

（河南省洛阳正骨医院，河南省骨科医院，河南 郑州450000）

骨折中四肢骨折较常见，而桡骨远端骨折约占急诊骨折的17%［1］，治疗方法以手法复位加外固定治疗为主［2］，中医手法正骨治疗该病有特长，平乐正骨经过二百余年的实践和创新，成为我国中医骨伤科最大学术流派，是国家非物质文化遗产，讲究治伤手法、固定方法、药物治疗、康复锻炼4 种治法［3］。传统外固定分石膏和小夹板外固定，石膏固定坚固可靠，但笨重透气性差，易出现皮肤溃疡或湿疹［4］，小夹板早期易发生压力性水肿或神经麻痹，消肿后皮肤活动性大，易出现固定松动。现代外固定包括高分子材料夹板和3D 打印外固定支具。相对于传统外固定，现代外固定特别是3D 打印支具在透气性、轻便性、贴附性方面具有优势。但是对于复位的骨折，骨折端在肢体消肿后仍然出现部分错位［5］，如克雷氏骨折手法复位后，无论何种外固定，远端或多或少出现背伸桡偏，最后甚至畸形愈合。为解决骨折端复位后再移位的难题，我们在3D 打印支具的基础上，根据骨折线的走向及平乐正骨手法复位时施力部位和方向，设计出维持复位应力的气囊，并经过3D 打印的方式个性化设计气囊位置，使骨折复位更加精准、稳定、持久，临床效果良好，现将设计思路和临床应用报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集自2018 年12 月—2019 年12 月在我院门诊和住院诊断为桡骨远端骨折的80 例患者，随机分为两组。平乐正骨手法复位后，一组行3D 打印气囊加压支具固定（试验组），共40 例，男13例，女27 例；年龄58～72 岁，平均（65.36±3.78）岁。另一组行3D 打印普通支具外固定（对照组），共40 例，男17 例，女23 例；年龄57～81 岁，平均（68.43±4.32）岁。两组患者在性别、年龄、AO 分型、致伤原因等一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。本研究经我院伦理委员会批准同意实施。

1.2 诊断标准

明确外伤史；腕部疼痛、肿胀、畸形，触之骨擦感；影像学明确AO 分型。

1.3 纳入标准与排除标准

纳入标准：明确诊断为桡骨远端骨折；无开放伤；患者自愿选择治疗方案并签知情同意书。排除标准：病理性骨折；严重内科疾病不能耐受手法复位术；开放性骨折；有神经、血管损伤需要切开修复；不能配合治疗如精神病患者。

1.4 平乐正骨复位手法

两组患者均在局麻下行平乐正骨手法复位术［6］：局部麻醉下仰卧位于手术床上，对于伸直型骨折，牵引2～3 min 后术者感觉骨折端重叠移位牵引开后，迅速掌屈尺偏，拇指下压远端，四指托提近端，内旋腕部，屈曲型骨折则整复手法方法相反。在手法复位应力点的皮肤上做好标记，透视骨折复位后用CT 扫描骨折端同时提取体表数据，在患者自愿的基础上随机分为两组：对照组40 例采用3D 打印支具并固定，水肿消散期可以通过拉紧3D 打印支具交界处螺丝避免支具松动；试验组采用3D 打印支具+压力气囊固定。所有患者患肢呈中立位悬挂胸前，手指伸缩训练，观察手指末梢血运情况，4 周后根据情况拆除3D 打印支具，8 周、12 周观察前臂旋转功能情况，指导腕关节功能锻炼。

1.5 3D 打印支具及气囊的设计

手法复位满意后，选择行3D 打印的患者签知情同意书，使用CT 对前臂骨折部位进行CT 扫描，获得患者复位后前臂三维数据，使用CAD 软件通过3D 扫描数据创建前臂3D 模型。运用ANSYS软件进行CAD 建模和力学分析。利用Mimics 对CT 图像进行处理重构后在Gemagic 中提取模型结构STL 点云数据，导入ANSYS 中参数化建模，并利用此模型进行网格划分、力学模拟分析及网状结构设计，其步骤如下：（1）将支具实体化：采用梁单元构件，在ANSYS 对整个模型进行受力分析，评估应力状态。（2）建立三维网状支架实体几何模型，构建STL 格式文件。本研究采用有限元生物力学模拟分析优化设计方法，以单元的边作为支架内部连接，单元占据的空间即为孔隙，可以得到孔隙均匀、排布均匀的透气、轻便、个性化支具结构。对骨折部位骨块复位，支具受力点模型的三维有限元力学分析：对骨折部位骨块受力方向以及支具受力点进行三维有限元力学分析，对前臂3D 打印支具模型结构进行优化，去除多余的结构，设计手法复位气囊放置面，利用软件Evolve 进行拓扑优化分析，制作3D 打印支具，在支具手法复位压力面装压力气囊，支具安装到位后保持气囊压在30 psi 左右，患者实时监测气压状况并做出调整。

1.6 观察指标

（1）复位后不同时间的疼痛（VAS）评分：根据无痛到疼痛难忍分为0～10 分评估。（2）记录两组患者骨折愈合时间，并测量骨折处的掌倾角、尺偏角。（3）记录两组患者治疗前后桡骨远端解剖学位移情况比较。

1.7 统计学方法

采用SPSS18.0 统计学软件进行数据分析，计量资料采用均值±标准差（±s）表示，两组均数比较采用t 检验；计数资料用构成比或率表示，两组或多组率的比较采用卡方检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

治疗后VAS 评分前中期试验组明显高于对照组（P＜0．05），后期两组VAS 评分比较差异无统计学意义（P＞0．05）；两组治疗后愈合时间及愈合时掌倾角比较差异无统计学意义（P＞0．05），试验组治疗后尺偏角明显小于对照组（P＜0．05）；复位后8 周、12 周后前臂旋前和旋后功能试验组均明显好于对照组（P＜0．05）。结果见表1～表3。

表1 两组患者治疗后VAS 评分比较 分， （±s ）

表1 两组患者治疗后VAS 评分比较 分， （±s ）

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表2 两组患者骨折愈合时间及8 周时掌倾尺偏角比较 （±s ）

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表3 两组前臂旋转功能比较 （±s ）

表3 两组前臂旋转功能比较 （±s ）

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3 讨 论

平乐郭氏正骨经过200 余年历代传人的实践和创新，成为我国中医骨伤科主要学术流派［7］，平乐郭氏正骨有体系化的骨伤理论支撑，科学准确的诊断方法、简便可行的复位措施、便捷实用的固定模式、动静结合的功能恢复以及精细独到的药物治疗。具体包括七原则和六方法：七原则为平衡为纲、整体辨证、筋骨并重、内外兼治、动静互补、防治结合、医患合作；六方法为诊断方法、治伤手法、固定方法、药物疗法、功能疗法、养骨方法。平乐郭氏正骨学术思想中蕴含着宝贵的、朴素的辩证法思想［8］。平乐郭氏正骨理论在中医正骨理论的基础上，结合祖国传统文化及中医基础理论，审视现代医学及人类生活、疾病变化特点，总结出了平乐郭氏正骨“平衡理论”。即气血共调平衡论、筋骨互用平衡论、动静互补平衡论、五脏协调平衡论、形神统一平衡论、天人合一平衡论、标本兼顾平衡论、膳食平衡论、起居有常平衡论，进一步完善了平乐郭氏正骨学术理论体系。随着现代科技的发展，新技术新材料的发展，3D 打印技术适应了这种平衡理论的要求，平乐正骨在手法复位后，运用3D 打印技术可以按照骨折错位方向来个性化定制维持复位的平衡应力要求，是古老正骨术的传承与创新。

我们从个性化3D 打印支具中得到启发，骨折线的形态千变万化，骨折端复位时需要维持的压应力位置和方向也需要相应改变，仅靠外固定对骨折端的模糊应力不能起到精准固定作用，骨折端在中后期消肿后就可能出现再错位。从骨折端三维有限元的分析开始，我们对骨折端错位的形态进行分析，在3D 打印外固定支具的设计过程中，将维持复位应力位置和方向进行确定，使得复位固定精准化，同时为使局部皮肤承受压力均匀分散，采用压力气囊设计，并实时监测压力数值，使骨折端复位应力精准，持久，稳定，可量化，可监测。本研究发现在应用压力气囊之后，没有再出现因患者肢体功能锻炼和肢体消肿后引起的骨折端再错位现象的发生，气囊理念的设计和使用使患者复位固定后皮肤肿胀水泡甚至坏死的情况大幅减少，患者疼痛评分明显降低，患者满意度明显提升。