3D打印辅助螺钉内固定Sanders II和III型跟骨骨折

路 磊，李 朋，宋 财

（亳州市人民医院创伤骨科，安徽亳州 236800）

跟骨骨折是临床发生率较高的一种运动系统病变，其解剖区域复杂、治疗难度高，可严重影响患者的运动能力及生活质量［1］。既往治疗中难以对病变情况及软组织分布行有效术前评估，手术治疗精确性较低，继而引发较高的术后不良反应发生率［2］。近年来，3D打印技术逐渐被应用于复杂度、精细度要求较高的领域，可于术前对骨折类型、病变程度及注意事项进行充分预估，进而有效改善手术质量［3］。目前临床关于3D打印技术辅助的应用效果尚存不同意见，且缺乏明确、清晰的临床指南［4］。本研究在SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折患者中采用3D打印个性化导向器辅助螺钉内固定治疗，并与传统术式进行比较，旨在为临床治疗提供有益的参考，现汇报如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）影像学确诊为跟骨骨折，且为SandersⅡ、Ⅲ分型；（2）经保守治疗效果欠佳，符合螺钉内固定治疗的适应证；（3）所有患者及家属均行术前沟通，根据自身意愿和实际病情接受手术方式，并签署知情同意书。

排除标准：（1）存在其他原因引起的骨关节系统疾病史、畸形史或手术史；（2）存在神经系统并发症、精神疾病或恶性肿瘤；（3）因自身原因无法耐受研究。

1.2 一般资料

回顾性分析本院2014年6月—2019年12月收治的确诊为SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折患者，共78例患者符合上述标准，纳入本研究。所有患者均接受空心拉力螺钉内固定治疗，依据术前医患沟通结果将患者分为两组，39例采用3D打印个性化导向器辅助螺钉内固定（3D组），39例采用传统徒手内固定（传统组）。两组患者术前一般资料见表1，两组性别、年龄、体质指数（body mass index,BMI）、损伤至手术时间和骨折Sanders分型的差异均无统计学意义（P>0.05）。本研究通过医院伦理委员会批准备案，所有患者均知情同意。

表1 两组患者术前一般资料与比较

1.3 手术方法

所有患者入院后于患处行冰敷、消肿治疗，术前行跟骨X线、CT检查以明确骨折累及程度（图1a～1c）。患者均采用全麻、平卧位，选取Brillianc 64排128层螺旋CT（荷兰飞利浦公司），扫描参数为层厚0.5 mm，扫描区域为两侧足踝区域，获取病变部位CT数据。

3D组：患者接受3D打印个性化导板辅助螺钉内固定，将CT数据导入Mimics 21.0软件，分析并处理图像，依据骨折类型及累及区域行模拟复位。利用医用3D打印机（型号：DMP Factory 350，3D Sys⁃tems公司）打印跟骨实体模型与导板（图1d）。在实体跟骨模型完成跟骨骨折复位与螺钉的筛选，并在导板引导下进行体外置钉模拟，完成手术方案的制定。按术前计划，术中行经皮撬拨复位辅助小切口下复位，透视确认复位满意，于皮外安装导板，沿3D打印导板分别置入多枚导针（图1e），透视确认骨折复位满意，导针位置良好，沿导针拧入多枚空心拉力螺钉，固定骨折（图1f，1g）。放置引流，缝合切口。

图1 患者，女性，64岁，SandersⅡ型跟骨骨折，行3D打印个性化导向器辅助螺钉内固定术治疗 1a～1c:术前三维CT重建、矢状面和横断面CT显示SandersⅡ型跟骨骨折 1d:术前制备皮外3D打印导板外观 1e:术中将3D打印导板置于足踝外侧，在导板引导下置入多枚导针 1f,1g:术后3 d跟骨侧位、轴位X线片显示，骨折解剖复位，拉力螺钉位置良好，特别是载距突螺钉固定位置佳 1h:术后6个月，跟骨轴位X线片显示跟骨骨折愈合，螺钉无松动

传统组：患者接受传统开放式螺钉内固定治疗，行传统外侧L形切口，剥离皮瓣，牵开切口，四边向骨打入克氏针，以固定皮瓣，维持显露。克氏针辅助下复位关节面及关节外骨折块，依据骨折情况置入多枚导针，透视确认骨折复位满意，导针位置良好，沿导针拧入多枚空心拉力螺钉，固定骨折。放置引流，缝合切口。

1.4 评价指标

记录两组患者的围手术期资料。采用疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）、美国足踝外科学会（American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS） 后足与踝评分［5］，以及 Maryland 足评分［6］评估临床效果。行影像检查，测量跟骨结节关节角（Böhler角）、跟骨交叉角（Gissane角）［7］。

1.5 统计学方法

数据处理采用SPSS 26.0统计学分析软件。计量数据以±s表示，资料呈正态分布时，两组间比较采用独立样本t检验，组内两时间点比较采用配对T检验；资料呈非正态分布时，采用秩和检验。计数资料采用x2检验或Fisher精确检验。等级资料两组比较采用Mann-whitneyU检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 围手术期情况

两组均顺利完成手术，术中无严重并发症。两组围手术期资料见表2，3D组手术时间、切口长度、术中出血量、术后引流量、透视次数及住院时间均显著优于传统组（P<0.05）。切口愈合方面，3D组39例中，甲级愈合27例，乙级8例，丙级4例；传统组39例中，甲级愈合16例，乙级13例，丙级10例；两组间差异有统计学意义（P<0.001）。两组患者均未发生切口深部感染和症状性血栓等并发症。

表2 两组患者围手术期资料（±s）与比较

表2 两组患者围手术期资料（±s）与比较

images/BZ_38_206_2010_493_2077.pngimages/BZ_38_493_2010_742_2077.pngimages/BZ_38_742_2010_1029_2077.pngimages/BZ_38_1029_2010_1186_2077.pngimages/BZ_38_206_2143_493_2210.pngimages/BZ_38_493_2143_742_2210.pngimages/BZ_38_742_2143_1029_2210.pngimages/BZ_38_1029_2143_1186_2210.pngimages/BZ_38_206_2276_493_2343.pngimages/BZ_38_493_2276_742_2343.pngimages/BZ_38_742_2276_1029_2343.pngimages/BZ_38_1029_2276_1186_2343.pngimages/BZ_38_206_2409_493_2476.png手术时间（min）术中出血量（ml）透视次数（次）images/BZ_38_493_2409_742_2476.png51.67±10.18 25.37±2.25 6.27±3.54images/BZ_38_742_2409_1029_2476.png72.75±12.57 56.58±4.05 8.55±3.28images/BZ_38_1029_2409_1186_2476.png<0.001<0.001<0.001

2.2 随访结果

所有患者均获随访，随访时间12～43个月，平均（22.47±5.84）个月。随访期间，两组患者疼痛逐步减轻，功能逐步改善；两组均无再损伤，无翻修手术。至末次随访时，3D组中出现跟腓撞击征1例，不良事件发生率2.56%（1/39）；传统组中出现切口溃疡2例、跟腓撞击征4例，不良事件发生率12.82%（6/39），两组间差异有统计学意义（P<0.001）。以上不良事件经相应处理后均缓解，无严重不良后果。

两组患者随访资料见表3，3D组下地行走和完全负重时间显著早于传统组（P>0.05）。与术前相比，末次随访时两组患者的VAS评分显著减少（P<0.05），而AOFAS和Maryland评分均显著增加（P<0.05）。术前两组间VAS、AOFAS和Maryland评分的差异均无统计学意义（P>0.05），但末次随访时3D组VAS、AOFAS和Maryland评分均显著优于传统组（P<0.05）。

表3 两组患者随访结果（±s）与比较

表3 两组患者随访结果（±s）与比较

images/BZ_39_207_611_764_677.pngimages/BZ_39_764_611_1033_677.pngimages/BZ_39_1033_611_1429_677.pngimages/BZ_39_1429_611_1934_677.pngimages/BZ_39_1934_611_2274_677.pngimages/BZ_39_207_742_764_807.png下地行走时间（d）VAS评分（分）images/BZ_39_764_742_1033_807.pngimages/BZ_39_1033_742_1429_807.pngimages/BZ_39_1429_742_1934_807.pngimages/BZ_39_1934_742_2274_807.pngimages/BZ_39_207_872_764_937.pngimages/BZ_39_764_872_1033_937.pngimages/BZ_39_1033_872_1429_937.pngimages/BZ_39_1429_872_1934_937.pngimages/BZ_39_1934_872_2274_937.png术前P值末次随访术前P值images/BZ_39_1033_1002_1429_1067.pngimages/BZ_39_207_1002_764_1067.pngimages/BZ_39_764_1002_1033_1067.pngimages/BZ_39_1429_1002_1934_1067.pngimages/BZ_39_1934_1002_2274_1067.png<0.001images/BZ_39_1033_1132_1429_1197.pngimages/BZ_39_207_1132_764_1197.pngimages/BZ_39_764_1132_1033_1197.pngimages/BZ_39_1429_1132_1934_1197.pngimages/BZ_39_1934_1132_2274_1197.pngimages/BZ_39_207_1262_764_1327.pngMaryland评分（分）images/BZ_39_1033_1262_1429_1327.pngimages/BZ_39_764_1262_1033_1327.png16.85±2.86 5.25±2.14<0.001 93.79±4.75 57.64±7.43<0.001images/BZ_39_1429_1262_1934_1327.png18.74±2.36 5.31±1.56<0.001 81.65±3.48 54.25±6.84<0.001<0.001 0.446images/BZ_39_1934_1262_2274_1327.png0.395

2.3 影像评估

两组影像测量结果见表4，与术前相比，末次随访时两组患者的跟骨Böhler角显著增加（P<0.05），而Gissane角显著减少（P<0.05）。术前两组间Böhler角和Gissane角的差异无统计学意义（P>0.05），末次随访时，3D组的Böhler角和Gissane角均显著优于传统组（P<0.05）。

表4 两组患者影像测量结果（±s）与比较

表4 两组患者影像测量结果（±s）与比较

images/BZ_39_207_1503_764_1568.pngBöhler角（°）images/BZ_39_764_1503_1033_1568.pngimages/BZ_39_1033_1503_1429_1568.pngimages/BZ_39_1429_1503_1934_1568.pngimages/BZ_39_1934_1503_2274_1568.pngimages/BZ_39_207_1633_764_1698.pngimages/BZ_39_764_1633_1033_1698.pngimages/BZ_39_1033_1633_1429_1698.pngimages/BZ_39_1429_1633_1934_1698.pngimages/BZ_39_1934_1633_2274_1698.pngimages/BZ_39_764_1763_1033_1828.pngimages/BZ_39_207_1763_764_1828.pngimages/BZ_39_1033_1763_1429_1828.pngimages/BZ_39_1429_1763_1934_1828.pngimages/BZ_39_1934_1763_2274_1828.png<0.001术前P值末次随访images/BZ_39_764_1893_1033_1957.pngimages/BZ_39_207_1893_764_1957.pngimages/BZ_39_1033_1893_1429_1957.png19.42±4.74<0.001 112.47±5.63images/BZ_39_1429_1893_1934_1957.png18.29±5.68<0.001 126.45±6.84 0.164images/BZ_39_1934_1893_2274_1957.png

至末次随访时，两组患者骨折均愈合，内固定物无松动、断裂。3D组典型病例影像见图1。

3 讨 论

跟骨骨折常由坠落伤、运动伤等因素引发，对足部稳定性及功能发挥可产生较大影响。近年来，随着医疗水平的不断发展及计算机辅助技术的应用，3D打印辅助内固定治疗被提出并推广，对跟骨骨折的诊治做出了有效指导，有利于提高骨折手术的精准性及有效性［8］。

比较两组患者手术一般指标，结果表明：3D组手术时间、术中出血量、术后引流量、透视次数及住院时间均明显低于传统组。3D组不良反应事件发生率明显低于传统组。分析原因在于3D打印个性化导向器辅助可为操作者提供直观、充分的病变形态，在暴露有限的情况下尽可能扩充手术视野，降低术中操作时间及手术创伤，改善复位准确度，有效指导骨折的临床矫治［9］。本研究结果与Kaya等［10］的研究保持一致，共同揭示3D打印辅助内固定在SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的治疗中存在较好的安全性。

Mitchell等［11］的研究提示，应依据骨折分型、全身状况等因素合理选择治疗方案，对于SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折，可考虑在掌控手术时机的前提下采用数字化辅助内固定治疗。本研究结果表明：3D组下地行走时间、完全负重时间明显早于传统组。两组患者的足踝部疼痛及功能评分均明显改善，且3D组改善程度明显优于传统组。比较两组患者治疗前后的影像学指标，结果表明：末次随访时，两组患者的跟骨Böhler角及Gissane角等影像学指标均明显改善，且3D组改善明显优于传统组。本研究验证了Schmutz等［12］的研究结果，共同提示3D辅助内固定治疗可获取更好的临床及影像学复位效果。在实际操作过程中，可利用计算机重建技术构建立体跟骨模型，术者可于体外行复位模拟，预估合理的接骨板及螺钉；术中即可显露跟骨外壁、复位关节面，依据术前评估结果指导手术操作，进而有效提升操作的熟练性及准确性［13，14］。

本研究仍存在以下不足：（1）选取的样本量一般，可能存在选择偏倚；（2）随访时程有限，未对远期预后水平进行随访评价，有待于后续继续改进治疗方法，行进一步长时程、大样本量研究。

综上所述，在SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折的治疗中，采用3D打印个性化导向器辅助螺钉内固定具有安全、高效、精确的应用优势，在恢复足踝部位功能、缓解疼痛症状及促进骨折愈合等方面疗效满意；还可有效规避术后不良反应事件的发生，具有较好的治疗安全性与有效性。因此，建议依据病情优先选择3D打印辅助内固定治疗。