3D打印技术在跟骨骨折手术治疗中的应用效果
熊敏剑 唐理英 朱欣阳 莫世奋 徐亚非
南方医科大学南海医院骨科,广东佛山 528244
[摘要]目的探讨跟骨骨折患者手术治疗中应用3D打印技术的价值。方法回顾性分析2014年2月~2017年2月我院收治的跟骨骨折患者60例作为研究对象,根据就诊时间的不同分为对照组和实验组,每组各30例。两组均接受切开复位内固定治疗,其中对照组根据CT二维图像及X线图像实施手术,实验组则通过3D打印技术对钢板预塑形后实施手术治疗,对比两组治疗结果的差异性。结果实验组手术治疗时间、术中出血量均明显短于或少于对照组(P<0.05);实验组治疗的优良率为90.00%,明显高于对照组(66.67%),其C形臂X线暴露概率明显低于对照组(P<0.05);两组并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论跟骨骨折患者在手术治疗中应用3D打印技术,可以在术前进行手术设计和模拟,进而促进其手术效果的提高,将并发症发生率降低,有临床意义。
[关键词]3D打印技术;跟骨骨折;手术治疗
[中图分类号]R687.3 
[文献标识码]A 
[文章编号]1674-4721(2018)6(a)-0087-03
[基金项目]广东省佛山市卫生和计生局医学科研课题(2016 0176);广东省医学生物力学重点实验室开放基金项目(2016 MB005);广东省佛山市科技创新项目(高校和医院科研基础平台)(2016AG100552)
[作者简介]熊敏剑(1982-),男,江西丰城人,硕士,主治医师,研究方向:3D打印、数字医学
通讯作者徐亚非(1967-),男,湖北嘉鱼人,本科,主任医师,研究方向:3D打印、数字医学
Discussion on the effectiveness of app lication of 3D printing technology in surgerical treatment of calcaneal fractures
XIONGMin-jian TANG Li-ying ZHU Xin-yang MO Shi-fen XU Ya-fei
Department of Orthopedics,Nanhai Hospital of Southern Medical University,Guangdong Province,Foshan 528244,China
[Abstract]ObjectiveTo explore the effectiveness of application of 3D printing technology in surgical treatment of calcaneal fractures.MethodsAltogether 60 cases of calcaneal fractures who were treated in our hospital from February 2014 to February 2017 were reviewed and analyzed.They were divided into the control group and the experiment group by difference surgerymethod,30 cases in each group.Two groups of patientswere treated with open reduction and internal fixation.The control group underwent surgery according to CT (computerized tomography)two-dimensional image and X-ray image.The experiment group was treated with surgery by 3D printing technique after the pre-shaping of the steel plate.The difference in the outcome of the patients with calcaneal fracture were compared between two groups.ResultsThe duration of surgery and intraoperative hemorrhage of experiment group were significantly shorter than those of the control group (P<0.05).The excellent treatment rate of experiment group (90.00%)was significantly higher than that of the control group(66.67%),and the X-ray exposure probability of the C-arm was significantly lower than that of the control group(P<0.05).The incidence of complications between two groups had no statistically significant difference(P>0.05).ConclusionWith application of 3D printing technique in surgical treatment of calcaneal fractures,the presurgical design and simulation of the operation can be performed,which improves the effect of operation,reduces the probability of complications and has clinical significance.
[Key words]3D printing technology;Calcaneal fracture;Surgical treatment
跟骨骨折具有较高的发生率,其中75%为关节内骨折,跟骨其软组织覆盖较差,伤口不愈合、感染等并发症高,所以跟骨骨折治疗存在一定的难度[1]。目前,临床主要是通过手术的方式为患者实施治疗,但患者经手术治疗后,较易出现并发症的情况,而影响其预后[2]。跟骨骨折患者在接受手术治疗前,常需为患者实施CT或X线扫描,根据二维图像来对跟骨骨折情况进行观察,并与医疗人员的经验进行结合,对手术进行设计。跟骨骨折患者接受手术治疗前,难以准确对其跟骨复位后的具体状态、置钉方向、位置、钢板形态进行评估,需要在手术牵引以及翘拨复位后,根据C形臂X线机透视情况进行决定,这样就增加了手术治疗的时间以及不确定性,对治疗的效果造成影响[3-5]。随着医学影像技术不断的发展,三维图像重建技术在临床中的应用价值在不断提高,可获得更多的骨折相关信息,3D打印技术和数字化图像处理则可根据具体的CT图像数据来评估骨位后的情况,并进行模拟的手术,而个性化则对患者的手术进行设计,制定合理的手术方案,进而促进手术治疗效果的提高[6-7]。本文主要对跟骨骨折患者手术治疗中应用3D打印技术的价值作分析,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2014年2月~2017年2月我院收治的60例根骨骨折患者作为研究对象,根据其就诊时间分为对照组和实验组,每组各30例。两组均接受切开复位内固定治疗,对照组根据CT二维图像及X线图像实施手术,实验组则通过3D打印技术对钢板预塑形后实施手术治疗。纳入标准:①经CT、X线等检查确诊;②经Sanders分型为跟骨骨折Ⅲ型或Ⅳ型;③自愿参与本研究。排除标准:①存在明显血管损伤者;②存在陈旧跟骨骨折史者;③开放性骨折者;④不能积极配合本研究者。实验组男18例,女12例;年龄18~60岁,平均(38.56±7.52)岁;其中Ⅲ型骨折 20例,Ⅳ型骨折10例。对照组男19例,女11例;年龄18~59岁,平均(38.60±7.17)岁;其中Ⅲ型骨折 21例,Ⅳ型骨折9例。本研究经我院医学伦理委员会的批准。两组的一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
两组在术前均接受消肿治疗,在肿胀消除后,实施手术治疗,其受伤至手术实施时间为7~15 d,平均(9.12±1.20)d。实施连续硬膜外麻醉,选择患者跟骨外则,进行扩大L形入路,通过无牵拉技术显露,在患者跟骨骨折外侧对普通跟骨钛板进行放置,并采用螺钉行固定处理,如有必要,可在C形臂X线机透视下对复位情况验证,并对载踞突螺钉的位置进行调整。对照组直接根据其CT二维图像以及X线图像,对合适形态和大小的跟骨钛板进行选择,后实施手术治疗。实验组在实施手术前,通过Mimics 15.0软件,将CT图像导入,对三维模型进行建立,实施数字化的模拟复位及数字化重建,对跟骨3D模型进行打印,术前钢板实施预塑形处理,打印置钉导航模块及复位标准模块,后实施手术治疗。
1.3 观察指标
对两组的手术治疗时间、术中出血量进行观察分析,同时比较两组C形臂X线暴露的概率、手术治疗效果(采用Maryland足踝外科评分表进行评价,总分为100分,优:90~100分,患者行走姿势正常,无疼痛;良:75~89分,患者行走姿势基本为正常,在行走时,存在轻微的疼痛感;可:50~74分,患者行走姿势异常,行走时疼痛较为明显,跟骨畸形;差:50分以下,患者存在剧烈的疼痛,跟骨感染、骨缺损、畸形,不可行走)及并发症情况(主要包括愈合畸形、愈合延迟、足部感染、切口感染)的差异性。
1.4 统计学方法
数据均严格录入SPSS 22.00软件进行统计学处理,计量资料以均数±标准差(±s)表示,采用 t检验;计数资料以率表示,采用χ2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组手术治疗时间、术中出血量的比较
实验组手术治疗时间、术中出血量均明显短于或少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。
表1 两组手术治疗时间、术中出血量的比较(±s)

2.2 两组手术效果、C形臂X线暴露概率的比较
实验组治疗的优良率为90.00%,明显高于对照组(66.67%),其C形臂X线暴露概率明显低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)(表2)。
表2 两组手术效果、C形臂X线暴露概率的比较[n(%)]

2.3 两组并发症发生率的比较
两组并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表3)。
表3 两组并发症发生率的比较[n(%)]

3 讨论
高能量是导致患者出现跟骨骨折的主要原因,多数患者的跟骨骨折可波及其跟距关节,使得其出现骨质缺损、跟骨变宽、关节塌陷等症状,为患者实施非手术治疗难以起到作用[8-9]。目前,临床主要是采用手术治疗,其治疗的目的是对患者的骨折进行复位,但人体的跟骨结构较为复杂,实施一般性的手术难以对解剖复位效果进行保证,跟骨高度丢失、关节面不平整、跟骨宽度增加等均会导致患者出现创伤性关节炎、愈合畸形的情况,严重者甚至出现行走功能障碍[10-11]
跟骨解剖结构较为复杂,为患者实施手术治疗,存在一定的不确定性,手术治疗的效果、植骨方式以及复位技巧均与患者的具体骨折情况有关[12],患者跟骨骨折的具体情况需医生详细观察,然后为患者制定相应的手术方案,CT检查能够对跟骨部位进行三维重建,但是常规三维重建图像仅可实现可视化,难以进行虚拟手术[13]
3D打印是根据CT三维重建后的相关图像数据,对图像进行打印,建立跟骨骨折的相关模型,从而对患者的具体骨折情况进行反映,同时能够实施虚拟的手术,将手术治疗的合理性和科学性增加,从而提高疗效[14-15]
本研究结果显示,实验组手术治疗时间、术中出血量均明显短于或少于根据CT二维图像以及X线图像实施手术治疗的对照组;实验组治疗的优良率(90.00%)明显高于对照组的优良率(66.67%),其 C形臂X线暴露率明显低于对照组;两组并发症发生率比较,差异无统计学意义,提示3D打印技术的应用,能将患者的手术时间缩短,控制术中出血量以及C形臂X线暴露率,提高疗效。
综上所述,将3D打印技术应用于跟骨骨折患者的手术中,具有较高的价值,可促进手术治疗效果的提高,避免患者出现跟骨感染、骨缺损、畸形的情况,且可减少患者手术创伤程度,缩短手术时间,对改善跟骨骨折患者的预后有着积极的意义,值得推广应用。
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(收稿日期:2018-01-29
本文编辑:崔建中)