·研究快报·

3D打印技术在胫骨平台骨折微创治疗中应用的初步研究

邵佳申,郑占乐,程晓东,崔蕴威,李 升,张英泽*
(河北医科大学第三医院创伤急救中心,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力学重点实验室,河北 石家庄 050051)

[关键词]胫骨平台骨折; 3D打印技术;微创治疗

胫骨平台骨折占成人全身骨折的1.66%[1]。此类骨折治疗的目标是获得良好的下肢力线和关节面的解剖复位,从而降低术后创伤性关节炎发生的风险[2-3]。为达到这些目标,手术医师在术前应对骨折的具体情况有充分的掌握,从而制定个体化的治疗措施。传统的X线、CT等影像检查手段可以明确骨折的诊断并了解骨折的类型,但这些方法只能为手术医师提供二维的、平面化的影像,缺乏对骨折较为直观的了解。近年来,3D打印作为一种新兴的技术在骨科领域应用广泛,尤其是在术前规划、手术过程模拟、内固定物和假体的个体化定制等方面发挥了巨大作用[4]。在3D打印技术的帮助下,手术医师可以在术前得到与真实情况完全相同的1∶1比例的骨折模型,从而对骨折块移位的状况有更直观的了解,为精准复位骨折块提供重要参考。为此,本研究应用术前3D打印模型辅助指导胫骨平台骨折的微创治疗,报告如下。

1 临 床 资 料

1.1 一般资料 选取2017年1—11月河北医科大学第三医院诊治的胫骨平台患者2例,均为男性,平均年龄31岁;致伤原因均为交通事故伤。

1.2 研究方法 获取患者术前CT扫描的DICOM数据,由专业人员导入Mimics 14.0软件(Materialise公司,比利时),建立胫骨平台骨折三维模型,保存为STL格式,导入3D打印机(Stratasys/ BJET30pro,以色列),制作出1∶1比例的骨折模型。根据3D模型规划手术方案:对骨折块的长度、宽度等数值进行测量,从而预判所需钢板的长度和放置位置、所需螺钉的长度和置入方向;对于存在关节面塌陷的骨折,测量其塌陷的深度,估算骨缺损的体积,从而预估术中所需的植骨量。2例胫骨平台骨折均采取闭合复位微创固定技术[5-6]:首先于患者股骨髁上、胫骨远端穿入2.5 mm克氏针各1枚,安装自制张力牵引弓,并将2个牵引弓安装至自制的双向复位牵引架上,牵引后透视下见复位可,即在胫骨结节下方打入至塌陷部位的导向针,扩髓后应用自制塌陷骨块顶起器顶起塌陷骨块,按照术前3D模型上测量的情况取合适大小自体髂骨条植入骨隧道。透视见关节面平整后,于膝关节外侧微创置入解剖型接骨板,依次拧入螺钉。钢板位置、大小和螺钉方向、长度均参考术前3D模型上测量的情况进行选择。术后行关节镜检查关节面复位情况。

1.3 结果 平均手术时间为50 min,平均术中出血量30 mL,平均术中透视次数5次。术后行关节镜检查可见关节面复位平整。术后X线、CT检查示植骨位置可,关节面复位良好,钢板螺钉位置满意。见图1~5。

图1 术前CT

图2 术后正侧位X线片

图3 术后CT

图4 Mimics软件建立三维骨折模型

图5 3D打印骨折模型

2 讨 论

目前,对于胫骨平台骨折的治疗方法多为切开复位内固定,此类手术虽能满足胫骨平台骨折较高的复位要求,但术后感染、关节僵硬黏连等并发症发生率高的问题仍难以解决[2]。微创治疗胫骨平台骨折具有开放手术所不具备的优势,值得推广,但是骨折微创治疗的实施更加依靠于对骨折形态的详细理解和手术方案的提前规划。尤其是对于存在骨折块移位、关节面塌陷的骨折,术前对移位骨块位置的了解和塌陷部位的定位十分重要。

以往进行微创胫骨平台骨折手术时,仅依靠传统影像检查手段指导手术,很难直观地展示出骨折形态,在一定程度上影响术者对手术方案的制定,术中仅凭术者的经验操作,易导致内固定物选择上的偏差、手术时间延长及术中出血量增多等问题的发生。在这种情况下,3D打印模型发挥了重要的作用。本研究应用3D打印的骨折模型辅助微创胫骨平台骨折手术的实施,具有如下优点:①术前对骨折块移位情况有了更直观的了解,有助于减少手术时间、术中出血量和术中透视次数;②通过3D模型明确了塌陷部位,有助于术中更加精准地顶起塌陷骨块;③通过3D模型预估填充关节面塌陷所需的植骨量,有助于术中更准确地选择髂骨取骨量,减少了取骨时间和出血量,从而在一定程度上减少了取骨部位并发症的发生。

[参考文献]

[1] 张英泽.临床创伤骨科流行病学[M].2版.北京:人民卫生出版社,2014:178-180.

[2] Shao J,Chang H,Zhu Y,et al. Incidence and risk factors for surgical site infection after open reduction and internal fixation of tibial plateau fracture:a systematic review and meta-analysis[J]. Int J Surg,2017,41:176-182.

[3] Wasserstein D,Henry P,Paterson JM,et al. Risk of total knee arthroplasty after operatively treated tibial plateau fracture:a matched-population-based cohort study[J]. J Bone Joint Surg Am,2014,96(2):144-150.

[4] Giannetti S,Bizzotto N,Stancati A,et al. Minimally invasive fixation in tibial plateau fractures using an pre-operative and intra-operative real size 3D printing[J]. Injury,2017,48(3):784-788.

[5] 郑占乐,常恒瑞,于沂阳,等.胫骨平台骨折微创复位固定要点[J].河北医科大学学报,2016,37(12):1469-1472.

[6] 郑占乐,张飞,何泽阳,等.双向牵引闭合复位微创治疗胫骨平台骨折的初步临床应用[J].河北医科大学学报,2015,36(4):491-492.

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2018.07.025

[中图分类号]R683.423

[文献标志码]B

[文章编号]1007-3205(2018)07-0849-03

[收稿日期]2018-02-28;[修回日期]2018-05-03

[作者简介]邵佳申(1993-),男,北京人,河北医科大学第三医院医学硕士研究生,从事创伤骨科疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail:yzling_liu@163.com

(本文编辑:许卓文)