3D打印患手模型指导个性化选择皮瓣治疗虎口挛缩的效果研究

郭礼平，巨积辉*，周荣，王健，余新水

苏州大学附属瑞华医院手外科，江苏 苏州 215104

临床上因外伤后瘢痕、皮肤坏死等导致的虎口挛缩不少见，影响拇指外展、对掌等功能，需要手术治疗，轻型虎口挛缩行瘢痕松解或皮片移植可改善，中～重型需游离皮瓣修复[1]。目前游离皮瓣多种多样[2,3]，为患者定制合适面积及形状的皮瓣是一难题。传统的方式是术前制定多种皮瓣方案，术中视虎口开大后的创面再与患者沟通，确定选择合适皮瓣，既增加了手术时间，也因为术前不确定性加重患者心理负担。近年来精准化治疗受到重视[4]，3D 打印技术作为精准化医疗的重要手段在骨科的运用日趋成熟，而其用于皮瓣的设计指导鲜见报道。2018 年3 月至2019 年10月，我院采用3D 打印技术，术前“1：1”重建柔性树脂患手模型，模拟虎口开大角度及宽度设计外形精准的皮瓣，指导术中选择个性化皮瓣，使虎口获得良好的外形及功能，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组共10例，男6例，女4例，年龄20～58 岁，平均36.8 岁。均为外伤后虎口挛缩，其中挤压伤8例，绞伤2例；合并掌骨骨折5例，第1 骨间肌损伤8例，鱼际肌损伤2例。所有病例外伤后急诊行骨折复位固定、血管神经肌肉修复术。受伤至虎口发生挛缩时间1～ 10 月，平均4.2 个月。虎口角10～ 25 °（平均20.3°）[5]；虎口宽度16～22 mm（平均19.2 mm）[6]；重度虎口挛缩7例，中度3例。

1.2 手术方法

1.2.1 术前模拟（1）制作3D 模型。患者肘部支撑桌面，前臂上举，支架固定前臂（未及手腕部），患手虎口张开至最大程度，保持2～3 min，测试者手持3D扫描仪（南京威布三维科技有限公司），360°扫描患手采集数据，生成“stl”格式。采用Magics 软件对3D模型数据（stl 格式）优化，去除干扰碎片及异物等，数据导入3D 打印机（迈普医学，SLA 光固化3D 打印），采用柔性树脂材料，“1：1”打印出患手3D 模型。（2）评估创面。经虎口矢状切口，切口沿瘢痕组织至最低处，开大虎口角至90°，调整拇指于外展对掌位固定，测量创面大小并设计样布。（3）个性化制定皮瓣类型。测量样布（皮瓣）面积，根据游离皮瓣面积优势原则，较大面积选用股前外侧皮瓣，较小面积选用腓浅动脉穿支皮瓣或第1 掌背动脉皮瓣。较小面积选择皮瓣时，需结合患者伤情，如肌肉组织损伤较重或瘢痕延展较深，优先选用腓浅动脉穿支皮瓣。

1.2.2 手术过程 切除皮肤瘢痕组织，松解肌肉等挛缩组织，开大虎口角至90°，调整拇指于外展对掌位，必要时于第2 掌骨与拇指近节指骨间克氏针固定，彻底止血后将消毒的术前设计样布与创面比对，误差≤0.5 cm，根据需要切取相应皮瓣：（1）股前外侧皮瓣。术前CDU 定位旋股外侧动脉降支在大腿中段前外侧的穿支血管，设计好样布后切取皮瓣，切取方法参见文献[7]。股前外侧皮瓣用于修复较深较大、伴有肌肉毁损和缺损的创面，皮瓣切取时可携带具有血供的肌肉用于填充虎口区。（2）腓浅动脉穿支皮瓣。以彩超定位的腓浅动脉穿支为中心设计皮瓣，切开皮瓣前缘，直至深筋膜层，在深筋膜层探查腓浅动脉穿支穿出点，确认穿支血管进入皮瓣，切开皮瓣周缘，剥离趾长伸肌与腓骨长肌之间的肌间隔，并向两侧拉开，分离暴露出腓浅动脉主干及伴行的腓浅神经，在距腓浅动脉主干0.5～1.0 cm 处结扎并切断腓浅动脉穿支血管。（3）第1 掌背动脉岛状皮瓣。根据皮瓣设计原则摆放好样布并设计、切取[8]，皮瓣从远端向近端逐渐游离，通过皮下隧道转移修复创面，隧道要宽敞，谨防蒂部受压影响血供。

1.2.3 术后处理 常规预防感染、抗血管痉挛、抗凝血等治疗。卧床制动1 周，密切观察皮瓣的血运。术后定期随访。

2 结果

本组10例，皮瓣面积2.0 cm×3.0 cm～ 10.5 cm×13.0 cm，术后所有皮瓣成活，受区及供区创口Ⅰ期愈合。随访6～12 个月（平均7.5 个月)，末次随访时皮瓣外形满意，感觉部分恢复，拇指恢复外展及对掌功能，虎口角度增加50～60 °（平均53.4 °），虎口宽度增加18～35 mm（平均31.3 mm），按侯书健等[9]的虎口修复评定标准，优7例，良2例，中1例（表1）。所有患者恢复日常工作，供区外形、感觉及功能恢复良好。

表1 虎口挛缩皮瓣修复术效果Tab.1 The general information of 3 kinds of flaps and the situation of opening up after operation

典型病例见图1。

3 讨论

3.1 虎口挛缩治疗现状与皮瓣选择

虎口是人类肢体解剖的重要特征，也是区别动物的重要标志，辅助拇指发挥外展、内收及对掌等功能。虎口区先天性挛缩，或受伤引起局部皮肤瘢痕增生导致虎口挛缩，均严重影响拇指的活动，需要手术干预，由于其伤情复杂，存在多因素损害拇指功能的表现，故一直是临床手外科的难题。对于轻度虎口挛缩，局部皮肤条件良好的常行“Z”字成形等手术开大虎口，增加虎口深度，改善拇指活动[10]。中～重度虎口挛缩常见于外伤或烧伤等，其手内肌肉也存在一定损害或挛缩[11]，单纯的皮肤成形无法达到修复效果，需要在处理内在肌挛缩的同时联合皮瓣修复创面。目前临床常用游离皮瓣或虎口周围的带蒂皮瓣修复虎口挛缩的创面，临床效果不一[12]。结合我院手术病例及相关研究报道[13～15]，第1 掌背动脉岛状皮瓣、腓浅动脉穿支皮瓣、股前外侧皮瓣这3 种皮瓣可修复所有类型的虎口挛缩，并能发挥各自优势。对于年龄较大或存在基础疾病的虎口挛缩创面较小患者，选用第1 掌背动脉岛状皮瓣既能有效覆盖虎口区创面，又无需卧床制动，由于是带蒂皮瓣成活风险较小，第2 指背的皮肤瘢痕可能是其缺点。对于虎口挛缩创面稍大者，可选用腓浅动脉穿支皮瓣，该皮瓣不牺牲主干动脉且在腿部较隐蔽，作为介于微型皮瓣及大型皮瓣之间的皮瓣得到广泛应用[16]，另外该皮瓣修复虎口区时蒂部动脉可吻合桡动脉分支，血供充足，成活风险较低。对于虎口挛缩创面较大者，宜选用经典术式股前外侧皮瓣，该皮瓣具有面积足够大且蒂部动脉管径够粗，术后皮瓣血供优良等优点[17]，并可带肌肉一并修复内在肌和填塞死腔获得更加优良的手术效果。

3.2 3D 打印技术个性化选择皮瓣的优势

3D 打印技术飞速发展，已广泛应用于骨科手术，如3D 打印的骨折术前模拟及辅助参考骨折复位、内固定导板设计等[18～20]。随着3D 模型材料不断发展，柔性树脂材料可打印出软性模型，为3D 打印技术用于显微外科提供了条件。我院结合3D 打印技术的特点及虎口挛缩显微外科修复难点，制定了术前3D 打印患手模型，模拟设计创面个性化选择皮瓣的方案。中～重度虎口挛缩在开大虎口形成的创面常需要皮瓣修复，而选择何种皮瓣是手外科医生的难题，如果术前评估创面较小，则术中小型皮瓣无法覆盖，需更换大面积的皮瓣，或术前评估创面较大了，大型皮瓣覆盖太臃肿并修复外形较差，术中需更换中小型皮瓣，故在以往的手术过程中常出现术中方案的临时改变，存在隐患。本研究术前通过3D 打印技术，“1：1”打印出患手模型，模拟虎口开大的范围和角度，设计出创面的外形及面积大小，选择合适的皮瓣。参考相关文献及结合笔者手术经验，总结出修复虎口挛缩创面时第1 掌背动脉岛状皮瓣、腓浅动脉穿支皮瓣、股前外侧皮瓣修复创面的合适面积分别为：1.8 cm×2.0 cm～2.5 cm×3.0 cm、2.0 cm×3.5cm～ 4.0 cm×10.0 cm、6.0 cm×7.5 cm～10.5 cm×l3.5 cm[20～22]。这3 种皮瓣分别对创面面积小、中、大有着各自的优势，根据术前通过3D 打印设计出的皮瓣面积，选择合适皮瓣，可避免术中方案的临时改变，同时也做到了精准修复。

3.3 本方案的注意事项及局限性

（1）3D 模型精准的基础是患手的图像数据采集，采用3D 扫描仪对患手进行三维扫描，操作的技巧和患者配合度是扫描成功的关键。建议患手最大程度展开，这样可使患者维持2～3 min 且充分暴露各处，便于扫描成像，其他姿势或展开程度均难以让患者保持姿势不变。（2）3D 模型打印成品后，对模型行术前模拟时需考虑内在肌的情况，对患者之前手术的具体情况了解，有助于更加精准的手术模拟，因为内在肌挛缩术中切除会增加虎口开大的深度，增加创面的面积。（3）设计出创面形状后在选择皮瓣时，不仅要参考皮瓣面积这一标准，患者的全身情况及意愿、内在肌损伤引起的死腔等都是考虑因素，出现面积范围交叉时，需结合患者具体情况选择合适皮瓣，总结认为皮瓣面积范围交叉在第1 掌背动脉岛状皮瓣、腓浅动脉穿支皮瓣时，在患者基础情况良好情况下，优先选择腓浅动脉穿支皮瓣，该处皮瓣面积可扩展且游离皮瓣延展性更好；皮瓣面积范围交叉在腓浅动脉穿支皮瓣、股前外侧皮瓣时，如内在肌损伤或挛缩者，建议选用股前外侧皮瓣，该皮瓣较肥厚且可带肌肉，有助于满足虎口区饱满感及肌肉填塞死腔，如内在肌无明显损伤者，优先选用腓浅动脉穿支皮瓣，该皮瓣较菲薄，单纯修复皮肤缺损引起的创面效果较好。（4）术前精准地设计出虎口开大程度是精准设计皮瓣的基础，最好的办法是将健侧虎口开至最大，镜像打印出患手健康状态时虎口开至最大程度时的模型，但对健侧手的3D 扫描是个难点，保证其他手指能与对侧手指保持镜像动作较难，是以后研究的方向。

综上所述，术前采用3D 打印技术指导选择个性化的皮瓣，可有效缩短手术时间，避免术中方案改变，使虎口挛缩创面达到精准修复，且术后虎口外形及功能恢复良好。