三维重建结合3D打印技术在辅助复杂胫骨平台骨折手术中的应用研究

岑怡彪，宋继淳，杨国俊，陈家奎，施土和，黄宏宇，文 静

（廉江市人民医院骨关节外科 广东 廉江 524400）

复杂胫骨平台骨折是临床上一种发病率较高的疾病。复杂性胫骨平台骨折疾病的产生由外力强作用所致，当患者出现摔倒及遭受到坠落之后，力传导会随着胫骨不断向上，并且在上身重力的影响之下，会向下进行传导，从而在侧方部位处形成扭转力，引发胫骨平台部位处出现连续性中断，导致骨折疾病的产生。患者的肢体部位处会出现明显的肿胀及疼痛感，在发病后一旦处理不当将会引发患者出现关节炎变，一些病情严重者还会对患者的运动功能及关节功能造成影响。在疾病临床治疗中主要是采用外科手术治疗，以往治疗中主要是采用切开复位内固定术治疗，但是在手术之前制订手术方案时，需要以X射线的检查结果为依据，并根据患者病情的实际情况完成对疾病临床治疗方法的制定，有助于促进整体复位效果的提升，降低患者创伤性关节炎并发症发生风险发生概率[1]。由于复杂性胫骨平台骨折患者的情况较为复杂，常规手术治疗法下患者信息不精细，手术治疗效果不好，不利于患者疾病预后效果效果的提升[2]。近年来，医疗技术飞速发展，为了能够提升复杂性胫骨平台骨折疾病治疗效果，倡导在疾病临床治疗中使用3D打印技术，以降低创伤性关节炎并发症发生率，促进疾病临床治疗效果的提升。现阶段，倡导将三维重建结合3D打印技术用于复杂性胫骨平台骨折疾病治疗中，为医生提供了清晰直观的实体模型，手术治疗效果显著。本文将2017年3月—2019年10月在廉江市人民医院接受治疗的72例复杂胫骨平台骨折患者作为研究对象，观察三维重建结合3D打印技术在辅助复杂胫骨平台骨折手术中的应用效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年3月—2019年10月在廉江市人民医院行复杂胫骨平台骨折手术的患者72例，按照随机分组法分为对照组与观察组，各36例。对照组中男、女各18例，年龄22～56岁，平均年龄（42.5±2.4）岁；观察组中男、女分别为17例和19例，年龄23～58岁，平均年龄（43.2±2.6）岁。两组一般资料比较无显著差异（P＞0.05）。所有患者均知情本试验并签署同意书。纳入标准：①患者在入院后，经CT、膝关节X射线被诊断为复杂胫骨平台骨折；②患者的临床症状主要表现为患肢伴膝关节肿胀及疼痛症状。排除标准：合并重要脏器疾病者；②病理性骨折疾病患者。

1.2 方法

对照组行常规手术治疗，在手术之前使用上海医疗器械厂有限公司生产的AXGQ620型号X线片及新一代功能型高清128层Optima CT660型号的128层CT对患者进行常规检查，以检查结果为依据，以便能够直观地了解到患者的骨折部位及骨折类型，复位平台骨折较简单的一侧，当长度及力线恢复之后，再复位平台骨折较严重的一侧，对钢板位置进行调整以确保植骨的充分性，并与支撑钢板、锁定钢板及拉力螺钉相联合，固定骨折部位。

观察组应用三维重建结合3D打印技术。①3D图像重建：在手术之前使用X线和64排CT对患者进行检查，以Dicom格式对检测的图像数据进行保存，并将保存到的数据信息录入到Minics 15.0软件中进行处理，以此来获取到骨折部位处的3D重建模型。②模拟手术：使用STL文件格式的方式导出患者骨折部位3D重建模拟数据，并将其输入到Imageware 13.2应用程序中，使用镜像原理评估患者的骨折块位移程度，使用3D模拟图层进行模块的位移、旋转、对齐骨折关节面等模拟手术操作。③3D打印实体模型：需要通过安全数字存储卡在3D打印机中输入获取到的STL文件，3D打印机会经过加热溶解聚乳酸细丝，最终打印出同患者骨折部位同侧的1∶1模型。④3D打印技术被广泛应用于术前评估中，3D模型骨折部位，在进行距离测量时主要是使用Minics15.0软件中的3D测量工具，测量内容包括关节面塌陷距离和骨折块分离距离，以3D模型开展一系列的术前预操作，操作内容包括设计切口暴露范围、选择手术入路、钢板植入位置、设计骨折复位、螺钉长度选择、钢板选择及进入方向等，以确保手术方案的合理设计。⑤3D辅助手术：以术前指定的手术方案作为手术的依据，对比3D模型与患者的实际骨折情况，以便能够为手术治疗提供参考依据。在手术期间，以模拟手术为依据，对患者进行骨折复位，并实施内固定操作。

1.3 观察指标

观察两组临床指标差异；观察两组治疗前后膝关节功能及运动功能评分，使用Lysholm膝关节功能评分量表对患者进行评估，满分为100分，得分越高代表患者的膝关节功能恢复效果越好[3]；使用FMA量表进行运动功能评分，总分为30分，得分越高代表患者运动功能越好[4]；观察比较两组并发症发生率。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0统计学软件处理数据，计量资料用（±s）表示，行t检验；计数资料用率（%）表示，行χ2检验。P＜0.05则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床指标对比

观察组术中出血量、术中透视次数少于对照组，手术时间、骨折愈合时间及住院时间均短于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组临床指标对比（±s）

表1 两组临床指标对比（±s）

组别 例数 术中出血量/mL 手术时间/min骨折愈合时间/月观察组 36 207.42±17.63127.63±11.74 3.12±0.35对照组 36 302.35±20.42166.35±13.75 4.12±0.74 t 18.303 12.003 5.342 P 0.000 0.000 0.000组别 例数 术中透视次数/次 住院时间/d观察组 36 15.24±2.42 13.42±3.42对照组 36 25.15±3.54 17.34±4.53 t 5.365 3.665 P 0.000 0.000

2.2 两组治疗前后膝关节功能及运动功能评分对比

治疗前，两组膝关节功能及运动功能评分对比无显著差异（P＞0.05）；治疗后，观察组膝关节功能及运动功能评分均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组治疗前后膝关节功能及运动功能评分对比（±s，分）

表2 两组治疗前后膝关节功能及运动功能评分对比（±s，分）

组别 膝关节功能评分 运动功能评分治疗前 治疗后 治疗前 治疗后观察组（n=36）44.15±4.2187.42±6.35 8.94±1.2124.34±3.25对照组（n=36）44.17±4.2280.45±5.68 8.74±1.1619.74±2.07 t 0.286 6.358 0.087 4.142 P 0.371 0.000 0.265 0.000

2.3 两组并发症发生率对比

观察组并发症发生率低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组并发症发生率对比[n（%）]

3 讨论

胫骨平台骨折会严重损伤患者的膝关节，影响患者的运动功能，患者的临床症状主要表现为肢体肿胀及疼痛感，一些患者还会合并软组织受损现象[5]。在以往治疗中，在对患者病情进行评估时，以X射线评估结果为疾病治疗依据，以此来制定手术治疗方案。临床相关研究提出[6]，不同的主刀医生的想法及习惯均存在一定的差异，因此无法很好地对其他医生进行描述，由于疾病的病情较为复杂，从而提高了疾病的治疗难度，不能准确辨认骨折隐匿部位，从而无法为疾病治疗工作的实施及开展提供科学的依据，导致疾病治疗时间延长，患者在手术结束后会出现诸多的并发症[7]。因此，急于寻求一种合理及准确的手术治疗方案。近年来，三维重建结合3D打印技术被广泛应用于胫骨平台骨折疾病的治疗中[8]，该治疗方法在复杂胫骨平台骨折疾病治疗中的应用解决了手术方案的短板，在手术之前通过模拟复位，合理选择内固定材料，以3D模型为依据[9]，合理选取病例解剖结构的钛板，并对钛板进行灭菌及预弯处理，当手术开始之后可直接使用钛板，有助于缩短手术治疗时间。

本文研究结果显示，治疗前，两组膝关节功能及运动功能评分对比无显著差异（P＞0.05）；治疗后，观察组各项临床指标均优于对照组，膝关节功能及运动功能评分均高于对照组，并发症发生率低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。说明在复杂胫骨平面骨折手术治疗中使用三维重建结合3D打印技术具有可行性，3D打印技术在实际的应用期间主要是针对患者的骨折特点，使用计算机将符合患者特点的骨折模型打印出来，以便在手术之前为医生观察骨折部位提供依据，从而完成手术方案的制定，通过对患者实施3D骨折模型的方式开展模拟手术治疗，增强了医生对患者病情的进一步了解，缩短手术时间，减少了患者的术中出血量，缩短了骨折复位时间，患者运动功能及膝关节功能快速恢复。三维重建技术与3D打印技术联合使用，在三维模拟的基础上使用3D打印技术，有助于确保材料能够快速堆积成型，主要是使用计算机规划图形，从而生成几何实体，促使三维重建更具实体化，对钢板预弯及骨折操作流程具有指导作用。因此在复杂胫骨平面骨折手术治疗中使用三维重建结合3D打印技术展现出了突出的临床应用价值，相较于常规治疗方法，有助于优化患者的临床指标，改善膝关节功能及运动功能，患者并发症发生率大大下降，有助于确保手术治疗工作更加顺利，手术效率大大提升，提升了患者骨折面的贴合度，复位强度明显增高，能够更好地保护患者周围组织，术后创伤性关节炎并发症发生率大大下降。

综上所述，在复杂胫骨平面骨折手术治疗中使用三维重建结合3D打印技术，有助于优化患者的手术指标，提升膝关节功能及运动功能，降低并发症发生率，手术效果显著。