3D打印技术辅助手术治疗应用在复杂性踝关节骨折的效果

王 凯 贺林伸 龚遂良

嘉兴邦尔骨科医院骨科,浙江省嘉兴市 314000

踝关节骨折(Ankle fracture,AF)是临床上常见的外伤,通常行手术治疗。传统手术治疗在术前通过X 片、CT、MRI 等影像学检查确定骨折情况后,术中在C臂的辅助下进行骨折复位治疗,能一定程度促进患者的踝关节功能恢复[1]。在长期的临床实践中发现,传统手术方案存在一定不足,如影像学检查精确性方面有一定缺陷,影响术中骨折解剖复位的准确性,造成遗留关节面复位不良、下肢力线不稳等情况,踝关节功能恢复欠佳[2]。目前3D打印技术辅助手术治疗(简称3D打印治疗)的效果已在膝关节置换、跟骨骨折等骨科疾病中得到证实[3]。3D打印治疗模式应用在复杂性AF患者中,在术前利用3D 打印技术1∶1打印AF骨折实体模型,便于医生制定手术方案,以期能加快患者康复出院、提高踝关节功能康复的效果。基于此,本文将展开如下讨论。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2018年1月—2021年1月我院收治的50例复杂性踝关节骨折患者的临床资料。纳入标准：(1)复杂性AF;(2)新鲜闭合性骨折;(3)无踝关节受伤史或手术史;(4)临床资料完整。排除标准：(1)伴有陈旧性骨折或骨质疏松导致的病理性骨折;(2)凝血功能异常者;(3)伤前踝部有严重的皮肤感染;(4)伴有重要血管或神经损害者。按治疗方法不同分为两组：C组25例,男14例,女11例,年龄24～86岁,平均年龄(51.24±14.82)岁;受伤原因：跌倒6例,重物砸伤2例,车祸12例,高处坠落3例,扭伤2例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直压缩5例,旋后外旋6例,旋后内收7例,旋前外旋3例,旋前外展4例。O组25例,男16例,女9例,年龄28～74岁,平均年龄(52.84±11.13)岁;受伤原因：跌倒5例,重物砸伤2例,车祸14例,高处坠落3例,扭伤1例;骨折Lauge-Hansen 分型：垂直压缩4例,旋后外旋4例,旋后内收8例,旋前外旋4例,旋前外展5例。两组间一般资料比较无明显差异(P>0.05)。

1.2 方法 C组行传统手术治疗。入院后完成影像学检查、血常规检查等。评估患者骨折部位的软组织情况,避免皮肤受压,同时给予消肿治疗。待皮纹出现后行内固定治疗,X线检查前后位、侧位、踝穴,CT观察踝穴、正侧位。行硬膜外麻醉,行标准内踝切口,若暴露后踝,内踝切口可适当向后延伸至骨折线,依次复位后踝、内踝、下胫腓韧带,恢复下肢的力线、长度和暴力所致的旋转畸形。待骨折复位完全后,用螺钉或张力带钢丝固定内踝,用螺钉或钢板固定外踝。术后常规给予抗生素。

O组行3D打印治疗。(1)术前：①患者入院第1天,完成常规检查外,行手术和麻醉的健康宣教,给予脱水消肿药物以加快患侧踝部水肿消退;②入院第2天,给予抗凝药物,手术开始前给予抗生素。开始手术操作前行CT薄层扫描,将扫描的图像导入软件进行三维重建,输入3D打印机,打印出1∶1的踝关节骨折模型,根据模型设计手术方案;进行手术过程预演,需充分考虑患者的骨折对线、对位情况,确定钢板与踝关节的贴合位置,并在模型上画出最佳位置,做好记录钢板、螺钉、踝关节骨折部位之间的关系,同时模拟固定时与骨表面的角度和螺钉植入长度。(2)术中：①依据术前规划的固定方式进行操作,同时术中优化麻醉方案,尽量减少手术切口。②患者行患侧在上的侧卧位,依外踝、后踝、内踝实施操作,先于跟腱外侧与腓骨长短肌后内侧缘做弧形切口,钝性分离腓肠肌神经,保护小隐静脉;分离腓骨长短肌充分暴露外踝,清理外踝的血肿组织,在直视下复位,根据术前预先模拟的安放位置安放钢板或螺钉即可,再依次打孔、固定;然后在同一切口将腓骨长短肌牵向前侧以暴露后踝部,清理血肿组织,再行骨折复位,根据术前模拟的位置安放钢板或螺钉即可;外踝、后踝操作完成后调整体位为仰卧位,行踝关节内侧切口,通过螺钉、张力带实施内踝骨折复位。两组在术后行多模式镇痛;邀请康复科医师指导患者术后早期进行股四头肌等长收缩训练、踝关节主被动屈伸训练,需在患者可耐受的疼痛范围内进行。随访至患者内固定取出。

1.3 观察指标 (1)治疗优良率：于治疗后6个月评价。根据踝关节Kofoed评分评价[4],85～100分为优,75～84分为良,70～74分为及格,低于70分为差。优良率=优率+良率。(2)围术指标：统计两组的手术时间、术中出血量、住院时间、C臂次数。(3)恢复情况：统计两组的骨折愈合时间、内固定取出时间。(4)踝关节功能：于随访6个月后采用美国足踝外科协会(AOFAS)评分[5]评价,包括疼痛、功能和力线3个方面,分别为40分、50分、10分,其中疼痛程度与得分呈负相关,功能、力线情况与得分呈正相关。

2 结果

2.1 两组治疗优良率对比 C组、O组的治疗优良率分别为76.00%、92.00%,对比无显著差异(χ2=2.381,P=0.123>0.05),见表1。

表1 两组治疗优良率对比[n(%)]

2.2 两组围术指标对比 O组的手术时间、住院时间短于C组,术中出血量少于对照组(P<0.05),两组C臂次数对比无显著差异(P>0.05),见表2。

表2 两组围术指标对比[M(Q1,Q3)]

2.3 两组恢复情况对比 O组的骨折愈合和内固定取出时间均短于对照组(P<0.05),见表3。

表3 两组恢复情况对比月)

2.4 两组踝关节功能对比 随访6个月,O组AOFAS评分除功能维度外,其余维度及总分均高于C组(P<0.05),见表4。

表4 两组踝关节功能对比分)

3 讨论

内外旋转暴力为复杂性AF最常见的致伤原因,根据暴力的作用和类型可引起不同严重程度的骨折,由于多涉及后踝骨折,导致胫距关节面完整性被破坏,需行手术复位治疗。复杂性AF通常行手术治疗,而后踝解剖结构较为复杂,传统手术方案在促进踝关节恢复效果的价值有限,体现为现有的影像学手段难以进行多角度、多方向动态观察踝部骨折的三维立体结构,难以预估手术当中存在的不确定情况;且后踝位置深,术中需反复利用C臂查看骨折复位情况,不仅延长手术时间,还可能增加患者的辐射损伤[6]。3D打印技术在外科中应用越来越多,利用数字化技术结合3D打印实体模型,便于制定手术方案和模拟手术过程,以期能提高复杂性AF手术安全性。

本文结果显示,两组的治疗优良率对比无显著差异,提示3D打印辅助手术治疗与传统手术治疗复杂性AF的效果相当。经分析,3D打印治疗在术前根据踝部的CT薄层扫描数据进行三维重建,并打印出与踝骨折比例相同的实体模型,可便于术前了解骨折的复杂情况,以此制定准确的方案,减少术中的肌肉组织牵拉与损伤;并模拟手术过程,通过计划钢板、螺钉与骨折部位的固定关系,以选择最合适的复位固定路线和方案,有利于患者的骨折块愈合、关节力线恢复,促进踝关节关节功能恢复。这一结果与陶奇昌等[7]学者的研究一致,其在48例复杂性AF病例中报道研究组的踝关节恢复优良率可达91.67%,高于C组的83.33%,但无统计学差异。理想的状态是可能3D打印辅助治疗复杂性AF的效果更好,而本文及既往研究均显示两种治疗方案的效果无明显差异,可能是由于样本例数偏少造成的。

本文结果显示,3D打印辅助手术治疗复杂性AF的出血量和手术过程耗费更少,利于患者术后康复出院。是因为3D打印技术可在术前帮助医生直观、清晰地了解踝部骨折解剖情况,医生根据实体模式观察的骨折情况选择合适的内固定材料,提升医生对骨折部位手术结构的理解和熟悉,以此制定最佳手术方案,如最佳切口的选择、复位的步骤、避开重要的血管和神经,为患者提供个体化、精细化的手术治疗,可减少术中骨折周围软组织的剥离范围,减少医源性操作导致的组织血管损伤,继而减少出血;并模拟手术复位过程,提前明确内固定需要的材料、长短和方式,减少手术耗费时间,也可从节约术中时间方面减少术中出血。另外,在术后早期进行股四头肌收缩训练、踝关节主被动屈伸训练,加快患者康复进程。与李仁嵩等[8]报道结果相类似。

创伤性疼痛会降低患者行术后早期康复的意愿。既往报道显示[9]：3D技术辅助手术治疗患者的Kofoed评分和Olerud-Molander评分结果、骨折愈合情况优于传统手术治疗,本文结果显示,3D打印辅助手术治疗复杂性AF患者术后骨折恢复越快,且踝关节功能恢复效果更佳,进一步证实了3D打印技术应用在复杂性AF治疗的有效性。笔者分析,依据3D打印模型真实反映骨折部位的解剖结构,规划手术方案,再进行手术过程预演,并按照1∶1的比例在模型上做出标记,可提高医生术中对手术过程的熟练度,减少手术所致的创伤[10]。3D打印治疗具有定位精准、组织损伤小、解剖复位率高的优势,配合术后早期进行踝关节康复训练,能促进伤口的血液循环和下肢静脉回流,从而加快骨折的愈合时间,缩短内固定时间,并促进踝关节功能的康复。

综上所述,3D打印辅助手术治疗与传统手术治疗复杂性AF的效果相当,而前者方案在改善患者的各围术期指标的优势更佳,更有利于术后患者骨折愈合和关节功能恢复。