3D打印技术辅助下锁定钢板治疗肱骨外科颈四部分骨折的应用

来源:用户上传      作者:

　　 【摘要】 目的：探讨3D打印技术辅助下肱骨近端解剖型锁定钢板内固定在肱骨外科颈四部分骨折手术中的应用。方法：纳入2018年3月-2019年3月笔者所在醫院创伤骨科收治住院的肱骨近端四部分骨折患者6例，收集薄层CT数据，建模后用3D打印机制作1∶1骨折模型。术前在模型上模拟复位及手术过程，确定个体化的进针入口、方向、进针长度。真实手术使用模拟手术的复位顺序，钢板选择及螺钉进针入口、方向、长度数据行骨折内固定，术后骨折愈合后采用Neer肩关节功能评定恢复效果。结果：6例完全采用了计划固定方法，钢板选择及螺钉进针入口、方向、长度数据与预手术一致，手术创口小，术后复查照片，固定满意。术后半年内骨折全部愈合，6例病例术后半年按照Neer肩关节功能评定标准优良1例，良好4例，一般1例，肩关节功能满意。结论：肱骨近端四部分骨折内固定手术治疗难度大，3D打印技术指导医师行肱骨近端四部分骨折有独特优势，提前演练复位固定过程，达到术中较少出血，缩短手术时间的目的，临床可行性良好，术后患者恢复快，功能满意。
　　 【关键词】 3D打印 肱骨近端 四部分骨折 锁定钢板
　　 doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.10.017 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2020）10-00-03
　　 Application of Locking Plate in Treatment of Four-part Fracture of Surgical Neck of Humerus Assisted by 3D Printing Technique/LIU Chao， XU Yafei， TANG Liying， ZHU Xinyang， LU Guosen. //Chinese and Foreign Medical Research， 2020， 18（10）： -43
　　 [Abstract] Objective： To study the application of proximal humerus locking plate in fixing four-part fracture of surgical neck of humerus assisted by 3D printing technology. Method： Six cases of four-part proximal humerus fracture admitted to our hospital from March 2018 to March 2019 were collected. Then their data of thin-slice CT were collected， and 1 to 1 models were made with 3D printers. Before the surgery， the process of reduction and operation was simulated on the model to determine the entrance， direction and length of needle insertion individually. In the real surgery， the reduction sequence， plate selection and data of entry， direction and length of needle insertion were used for fracture fixation. The function of Neer shoulder joint was used to evaluate the recovery effect after fracture healing. Result： All six patients were treated with planned fixation method. The data of steel plate selection and screw entry， direction and length were consistent with preoperation. Based on the photographs reviewed after operation， the fixation was successfully fulfilled and the wound was small. After operative review photos， fixed satisfaction. All fractures healed within half a year after operation. 6 cases were evaluated according to Neer standard of functional evaluation of shoulder joint. 1 case was good， 4 cases were good， 1 case was general， the function of shoulder joint was satisfactory. Conclusion： The surgical treatment of four-part proximal humeral fractures is difficult and 3D printing technology has a unique advantage in guiding doctors in such kind of treatment. Early practice of reduction and fixation could reduce bleeding and shorten the operation time， which has a good clinical feasibility. After operation， the patients recover quickly and the function is successfully fulfilled. 　　 [Key words] 3D printing technology Proximal humerus Four-part fracture Locking plate
　　 First-author’s address： Nanhai Hospital of Southern Medical University， Foshan 528000， China
　　 我国工业化进程导致肱骨近端四部分骨折并不罕见，一般由于高能量损伤造成，骨折粉碎严重，肱骨近端碎裂成四大块，每块均承担肩关节不同的功能，不能通过保守治疗达到满意功能，每部分骨折块都需要达到解剖复位，否则术后会存在不同程度的功能障碍，影响肩关节内收、外展、外旋、内旋，导致患者生活质量明显低于伤前，甚至致残。锁定钢板的螺纹孔与带有螺纹头的锁定螺钉后能一起形成角度固定，复位后的骨折块嵌入在角度固定的螺钉之间，固定牢靠[1-2]。肱骨近端解剖型锁定钢板是固定肱骨近端四部分骨折的理想装置[3]。由于肱骨外科颈四部分骨折手术治疗的切口大、骨折复位难度大，钢板塑形困难、手术操作复杂、手术时间长、出血不易控制;为暴露骨折端，长时间牵拉易造成肱动静脉、臂丛神经及腋神经的损伤，出现术后肢体麻木及肿胀;术后容易出现内固定失效、创伤性关节炎、肩关节活动受限等并发症，对创伤骨科医师的手术能力提出挑战。让肱骨外科颈四部分骨折的内固定治疗变得更加容易操作是本课题研究的主题，本科室应用3D打印技术辅助指导实施肱骨近端四部分骨折的内固定治疗，取得了一定的进展，具体如下。
　　1 资料与方法
　　1.1 一般资料
　　 选择2018年3月-2019年3月南方医科大学南海医院创伤骨科收住院的肱骨近端四部分骨折患者6例，男4例，女2例，年龄35～60岁。均为交通受伤导致的闭合性骨折，无脏器损伤，生命征平稳;2例合并锁骨骨折;入院后1周内手术;6例患侧肩关节周围无感染病灶，排除病理性骨折、类风湿关节炎。
　　1.2 方法
　　1.2.1 术前准备 术前常规检查，患肢三角巾悬吊制动，消肿脱水止痛治疗。术前拍肩关节正位片，64排薄层CT扫描加三维重建（图1），使用MIMICS-17软件建模完成后用3D打印机（RAISE 3D N2 Plus）打印出和实际骨折1∶1大小的模型（图2），根据模型上肱骨近端骨折的特点，在模型下预复位及内固定骨折;根据不同的骨折类型，确定合适的肱骨近端锁定钢板，提前塑性，确定螺钉的长度及钢板固定位置。
　　1.2.2 手术方法 全部采用臂丛麻醉，沙滩椅半坐卧位，患侧肩下软垫垫高;传统胸大肌与三角肌之间入路，保护头动脉;向外拉开三角肌，向内拉开喙肱肌和肱二头肌显露肱骨近端。肱骨外科颈解剖锁定钢板由厦门大博医疗器械公司提供，解剖型设计，预弯少，能紧密贴附于肱骨;由钢板向肱骨提供多角度的稳定固定，具有较强的抗拔出力，钢板上有小孔容许克氏针穿过行临时固定。按照模型上复位的顺序，2～3枚2.0 mm克氏针临时固定肱骨近端以免旋转，助手牵引后用远端对合近端，先复位内侧骨折，再复位外侧骨折，直视下复位肱骨近端，透视辅助下保证肱骨头关节面平整，复位后克氏针临时固定，选用预手术的钢板插入，紧贴骨质避免卡压软组织及损伤神经，钢板放置在肱骨大结节以下，螺钉逐一固定后拔出临时固定的克氏针，术中透视避免螺钉穿出关节面，活动肩关节无异常活动及骨折移位，如发现肩袖撕裂直视下缝合行肩袖修复，留置引流管1根，逐层缝合。
　　1.2.3 术后处理 引流量低于50 ml时拔出引流管，预防静脉血栓，常规预防感染，消肿止痛对症治疗，术后第2天复查肩关节正侧位片（图3、图4），术后5 d进行肩、肘、腕关节的主动屈伸锻炼，起床活动后三角巾悬吊患肢4周，术后3个月患肢正常活动。
　　1.3 观察指标及评价标准
　　 对比真实手术与术前预手术的复位顺序、钢板长度、植入位置及植入螺钉长度等数据。拍片骨折愈合后采用Neer肩关节功能评定，总分100分，其中疼痛占35分，肩关节功能占30分，活动范围占25分，复位情况占10分。肩关节功能恢复情况分级标准为：总分>89分为优良，80～89分为良好，70～79分为一般，<70分为差。
　　2 结果
　　 6例肱骨近端四部分骨折均在3D打印模型上进行了模拟骨折复位固定操作，预先确定了复位顺序、钢板长度、植入位置及植入螺钉长度等数据，术中均利用3D打印技术制定的手术方案及数据，固定方案与术前方案一致;手术时间45～90 min，出血400 ml以内，手术创口小，术后复查照片固定满意。6例病例术后半年按照Neer肩关节功能评定标准优良1例，良好4例，一般1例。患者对肩关节功能满意。
　　3 讨论
　　 由于珠三角交通及工业化事业发展，由暴力所致的肱骨近端四部分骨折逐年增多。由于肱骨近端四部分骨折移位情况复杂，个体差异较大，容易出现肩关节功能障碍及致残，临床手术治疗有一定難度[4]。医师对肱骨外科颈四部分骨折的细节了解来源于阅片，X线片及CT影像能提供清晰的资料，需要结合医师扎实的解剖学基础和临床经验在头脑中构建骨折的空间模型，个体差异性较大[5]。术者对复位和固定过程中可能遇到的困难难以准确预估，容易出现手术时间长，出血多，甚至草草收场的结局[6]。近年来计算机数字技术在医学的应用的发展迅速，在骨科中的应用并不少见，这为降低肱骨近端四部分骨折等复杂骨折的手术治疗难度带来可能。基于计算机图像数据的3D打印技术根据薄层CT扫描数据一层一层地喷出融化的尼龙胶，最终打印出1∶1骨折模型。对模型的直接观察，使肱骨外科颈四部分骨折的评估及分型变得有趣而简单，骨折的细节直观地呈现在术者面前，能精准指导骨折的复位与固定。医生可以在模型上实际动手固定，相对于传统在心中构思更能提前了解骨折固定的细节;与科室同事讨论手术方案时有效避免说的人和听得的人在同一步骤上的理解偏差，直接而有效促进交流[7]。在骨折模型上预手术的过程中提前展示了手术可能遇到的困难及意外情况，提前了解并解决这类问题能减少了实际手术时间及透视的使用次数，尽最大可能减轻了对患者的伤害。运用3D打印模型进行骨折修复前评估及合理的修复前规划是本次研究的亮点。肱骨近端四部分骨折复位困难，复位后更是难以长时间维持复位，需要术中不停试错，手术时间长，感染、软组织缺血、出血，神经血管牵拉等风险相对较高。只有丰富手术经验的医师才能胜任肱骨近端四部分骨折的治疗，需要手术医生熟悉解剖及对CT片、DR片在头脑中的构图才能完成，而对于一般的中年资医师容易因术前准备不充分导致术后手术效果欠满意。医师提前在骨折模型上进行模拟手术操作，既可以个人独自研究思考，又可以多人探讨借鉴。在模型的操作过程中可以不受时间及麻醉限制，在不断试错的过程中准确地帮助医师找出最理想的复位顺序，选择最具把持力和稳定性的螺钉植入方向及长度。提前在1∶1的模型上进行手术操作，心得及数据在术中直接使用，把术中的试错步骤移到术前。在实际手术中能做到直入主题，减少了软组织剥离，保留周围软组织对骨质的血供，利于骨折的愈合;缩短手术时间，降低出血量及感染风险，避免长时间操作对臂丛神经及腋血管的干扰，实现对肱骨近端四部分骨折手术治疗又快又好的突破，增加了手术成功率。利用3D骨折模型向患者及家属进行病情和治疗方案的讲解比使用影像学资料更加通俗易懂，加深沟通程度，加快沟通效率，医患双方更加信任，对现在日趋紧张的医患关系有所缓解[8-9]。 　　 术前准备工作不做好，术中反复复位、调整会加重骨折周围软组织的损伤，增加创面在空气中暴露时间，影响骨折周围血液循环，造成的并发症是多方面的，如骨髓炎、皮肤软组织坏死、骨折延迟愈合、不愈合、内固定物失效等[10-11]。肱骨外科颈解剖型锁定钢板内固定支架设计，可行骨膜外固定，保留骨折端血供，有利于骨折愈合[12-13]。本试验6例病例未出现骨折延迟愈合及不愈合情况可能和手术时间短，避免反复的操作损害软组织血运有关。
　　 本次课题在1年的时间内完成了6例3D打印技术辅助下肱骨外科颈四部分骨折的内固定治疗，效果满意。1∶1大小3D打印骨折模型直观地为肱骨近端四部分骨折临床诊疗提供了丰富的信息，辅助模拟手术使肱骨近端四部分骨折的内固定手术治疗更为安全，目前3D打印机价格越来越便宜，成本进一步降低，具有推广的实际应用价值。
　　参考文献
　　[1]陈锐鸿，葛鸿庆，管华.Multiloc髓内钉与锁定钢板治疗老年肱骨外科颈骨折的临床研究[J].实用骨科杂志，2019，25（4）：297-300.
　　[2]邢秀峰.锁定钢板治疗肱骨外科颈骨折38例的临床观察[J].黑龙江医学，2019，43（1）：51-52.
　　[3]罗富礽.锁定钢板在肱骨外科颈粉碎性骨折治疗中的效果观察[J].中外医学研究， 2018，16（8）：145-146.
　　[4] Neviaser R J，Resch H，Neviaser A S，et al.Proximal humeral fractures： pin， plate， or replace[J].Instr Course Lect，2015，64：203-214.
　　[5]李客楼，李宗安，朱莉娅，等.3D打印技术在医疗领域的应用进展[J].机械设计与制造工程，2016，45（9）：11-16.
　　[6]向明，杨国勇，邹义源，等.锁定钢板与髓内钉治疗肱骨近端骨折的疗效比较[J].中华骨科杂志，2017，37（21）：1333-1341.
　　[7]孙铁锋，高志惠，王平，等.3D打印技术在医疗领域的研究进展[J].精准医学杂志，2018，33（2）：177-180.
　　[8]刘晓军.3D打印技术辅助锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折[J].河南医学研究，2019，28（12）：2179-2180.
　　[9]张睿，陈锴，楼溢程，等.3D打印技术辅助肱骨近端锁定钢板内固定治疗肱骨近端骨折的療效观察[J].中国骨与关节损伤杂志，2018，33（3）：307-308.
　　[10]梁雄华.万向锁定钢板治疗肱骨外科颈骨折[J].中国伤残医学，2019，27（11）：12-13.
　　[11]郭丹周，海斌，董启榕.影响肱骨近端骨折愈合的有关因素[J].中国矫形外科杂志，2011，19（8）： 646-648.
　　[12] Doursounian L，Le S A，Mauprivez R，et al.Open reduction and internal fixation of three- and four-part proximal humeral fractures by intra-focal distraction： observational study of twenty five cases[J].Int Orthop，2016，40（11）：2373-2382.
　　[13]陈旭宏，鲍丰.MIPPO技术在肱骨近端骨折钢板内固定术中的应用[J].中国骨与关节损伤杂志，2017，32（3）：302-303.
　　（收稿日期：2019-12-17） （本文编辑：马竹君）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-15237244.htm