3D 打印技术对正骨手法治疗肱骨髁上骨折的作用研究

谭伟欣 谢学文 符名赟 陈树清

正骨十四法是本院骨科的一大特色,是广东省非物质文化遗产的项目。但正骨十四法的精妙之处,难以掌握,难以标准化。目前传统的正骨方法,通过阅读X 线、CT 片等影像辅助,医生很难在短时间内完全透彻地掌握骨折的解剖形态,骨折移位与周围肌肉韧带组织的关系,导致医生不能给患儿进行有效的正骨手法复位［1］。如何将理论知识有效融入到临床正骨手法操作中,提高正骨十四法的疗效,已成为推广本院正骨十四法的一个重要课题。肱骨髁上骨折是临床常见骨折,运用正骨十四法手法复位,免除患儿手术痛苦,有很好的发展前景。随着 3D 打印技术的发展和应用,3D打印肱骨髁上骨折模型成为解决骨科正骨手法推广问题的有效手段［2］。本次研究尝试将 3D 打印肱骨髁上骨折模型应用到正骨十四法临床实践中,显著提高了治疗效果,有利于正骨手法推广,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取本院2020 年1～3 月收治的肱骨髁上骨折患儿4 例进行3D 造模,其中伸直桡偏型、伸直尺偏型、屈曲型、粉碎型各1 例,患儿进行手法正骨前接受本院的飞利浦256 排CT 机检查,完成肘部CT检查后,依据CT 图像通过Mimics10.01 软件进行CT 图像3D 重建,通过Geomagic studio 软件编辑处理后,进行3D 打印,制作成3D 打印模具。选取2020 年1～8 月肱骨髁上骨折患儿40 例为研究对象,随机分为对照组和观察组,每组20 例。观察组男15 例,女5 例；年龄3～10 岁,平均年龄(6.23±2.58)岁。对照组男14 例,女6 例；年龄2～9 岁,平均年龄(6.27±2.71)岁。两组患儿一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05),具有可比性。见表1。造模患儿纳入标准：符合肱骨髁上骨折的诊断标准；患儿无CT 检查禁忌；患儿及家属同意进行3D 打印。造模患儿排除标准：开放性骨折；无法配合行CT 检查及3D 打印者。本次研究经本院医学伦理会讨论批准,获得研究权限。

表1 两组一般资料比较(n,)

表1 两组一般资料比较(n,)

注：两组比较,P＞0.05

1.2 方法 观察组由本院骨科医生先观察对应骨折分型的3D 打印模型,再运用正骨十四法手法治疗,再用小夹板固定。对照组由本院骨科医生直接运用正骨十四法手法治疗,再用小夹板固定。

1.3 观察指标及判定标准 分别在术后即时、术后2 周、术后1 个月、术后3 个月复查X 光片,采用HSS肘关节评分评价患儿肘关节恢复情况,评分内容包括疼痛(30 分)、功能(20 分)、矢状面活动范围(20 分)、肌肉力量(10 分)、屈曲挛缩(6 分)、伸直挛缩(6 分)、旋前(4 分)、旋后(4 分),评分标准：优：90～100 分,良：80～89 分,可：70～79 分,差：60～69 分。

1.4 统计学方法 采用SPSS22.0 统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差()表示,采用t检验；计数资料以率(%)表示,采用χ2检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

观察组HSS 肘关节评分高于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表2 两组HSS 肘关节评分比较(,分)

表2 两组HSS 肘关节评分比较(,分)

注：与对照组比较,aP＜0.05

3 讨论

中医正骨手法在临床运用中,常常遇到只能意会不能言传的困难,加大了中医正骨手法的推广难度。3D 打印通过高度还原骨折的立体模型,让操作者更容易建立立体的骨折移位走向思维,从而更深刻理解骨折复位的原理。

本次研究采用相关软件,根据CT 四维重建图像,使用3D 打印机将其转化成为立体三维模型,使用可塑性强的ABS 材料造成实体模型。优点如下：根据等比例的标准CT 四维重建图像模型,可使模型与骨折类型具有高相似度；让操作者更直观学习肱骨髁上骨折的骨折移位方向,与周围肌肉、软组织的关系。但仍存在不足之处,3D 打印技术仍需要不断提高清晰度、精细度,满足临床需要。在中医正骨的临床应用中,操作者通常遇到的困难是不了解骨折的移位走向。中医正骨骨折复位的其中一个技巧是 “从哪里来,回哪里去”。如果操作者不清楚骨折是如何发生移位,在复位过程中便不知如何让骨折返回原始位置,从而让骨骼恢复原来的解剖状态。

借助3D 打印模型可以充分了解骨折块间的三维结构、明确骨折的分类、了解各骨折碎块间的关系［3］。3D 打印技术是基于数字模型数据,运用逐层叠加材料建成的实体三维模型。骨科的正骨手法的临床应用中,需要医生熟悉人体骨骼结构,要有一定的空间想象能力,所以中医正骨手法目前面临的其中一个问题是缺乏直观性和实操性［4］。

骨科的相关影像学涉及骨骼、神经、血管重建的问题［5,6］。因此骨科学需要融入影像学、解剖学等学科。骨科医师必须熟悉掌握解剖知识。可临床实践中,骨伤科的操作者经常遇到的困难如下：传统骨伤正骨手法,通过操作者的触摸辨认,结合X 光片、CT、磁共振成像(MRI)等影像学资料来辨别骨折的移位走向。遇到病例,传统的骨伤科手法对于操作者来说,很难精准复位,需要个人慢慢摸索,心领神会的顿悟才能掌握。

使用 3D 打印技术制造的骨折模型可有效解决上述问题,能等比例清晰立体地显示人体各类型骨折的结构［7］,让操作者无失真地观察骨折移位走向。弥补了骨折实体模型的缺失［8,9］。3D 打印技术可以立体地复制经典病例以及罕见的临床情况,更利于操作者提升临床思维及手法的模拟实操。在模拟实操中更能多角度地体会骨折的解剖特点,也更容易理解影像学的特点,在以后的操作中更能通过读懂影像学来辅助手法操作［10］。针对一些骨折移位复杂、难以使操作者充分理解与掌握的肱骨髁上骨折病例,根据影像学资料,应用3D 打印技术制作骨折模型,并将其应用于临床中,可以让操作者很直观地了解骨骼结构的特点并理解肱骨髁上骨折发生的病因与原理。很快能熟识并加以应用相对应的手法整复骨折,显著提高了治疗效果。3D打印可以从多个角度进行观察,大大增强了对于复杂形态骨骼的理解和认识,可以有效弥补传统二维图像观察视野有限的不足,提高疗效。

小儿骨伤科是一门实践性很强的学科,教学的内容包括大量诊断性操作和治疗性操作,部分医生自身技术经验欠缺,理论知识及动手能力有差异,遇到的问题不尽相同,基于 3D 打印技术的操作模拟可实现对操作者的个体化辅助［11-13］。

目前,3D 打印技术在小儿骨科正骨领域的应用时间尚短。3D 打印技术还存在实际的问题,如分辨率、造价、打印材料等。但随着 3D 打印技术的应用日益广泛,其制作工艺精细度及打印材料不断改进,可以更利于使用［14］。

从目前的发展趋势,3D 打印技术不仅在正骨手法中带来积极意义,还将越来越广地应用于骨伤科的固定、矫形方案设计等方面。将 3D 打印模型用于骨科的治疗前规划及正骨手法模拟,也有利于正骨手法顺利进行［15］。3D 打印将会更大程度地保护稀缺的实体病例资源、提升正骨操作者的实践水平、更仿真地模拟操作,极大地提升骨伤科手法治疗的质量和效果,从而进一步提高疗效和患儿的满意度,保护患儿的权益,使中医正骨手法得以推广［16］。但目前3D 打印技术现阶段尚不成熟,软组织的清晰度需要不断提高,课题研究中也遇到各种各样的问题,需要不断克服。

综上所述,3D 打印模型对提高正骨手法治疗肱骨髁上骨折疗效显著,利于正骨十四法的运用,值得推广应用。