張文璽王新明李棟劉杰沈黎明

（1.溧陽市人民醫(yī)院骨科，江蘇常州213300；2.溧陽市人民醫(yī)院放射科，江蘇常州213300）

切開復位接骨板內(nèi)固定是移位的鎖骨中段骨折標準的手術方法[1]。然而，骨折部位的廣泛剝離增加了感染的風險并導致瘢痕形成而影響美觀。接骨板內(nèi)固定術的并發(fā)癥，如去除植入物后移位、再骨折，已經(jīng)有多篇文獻[2，3]報道。彈性髓內(nèi)釘技術的開發(fā)是為了保護供應骨折區(qū)的骨膜血運。其具有保持完整骨折血腫的優(yōu)點，這可能增加骨折愈合的速率[4-6]，但髓內(nèi)裝置與骨之間會發(fā)生移動，可能會導致局部釘尾突出而刺激皮膚甚至穿孔。彈性髓內(nèi)釘治療粉碎性骨折容易出現(xiàn)斷端縮短，不適合早期的鍛煉且穩(wěn)定性欠佳[7]。因此，接骨板內(nèi)固定仍然是固定鎖骨骨折的主要方式，為避免骨不連接或骨愈合不良的發(fā)生，減少鎖骨的剝離十分重要，這樣可以保證鎖骨的血運免遭破壞，但帶來的實際問題是，復位可能存在困難，即使常規(guī)的鉆孔操作也有安全隱患，多數(shù)情況憑手感鉆通雙層骨皮質而不會鉆入過深，然而當鎖骨對側皮質出現(xiàn)缺損或存在骨縫，術者未發(fā)現(xiàn)或未加注意，可能導致鎖骨下血管、臂叢神經(jīng)、肺尖損傷，因此，微創(chuàng)操作時的鉆頭限深比較重要，通常采用經(jīng)驗限深長度，另外，由于鎖骨的形態(tài)因人而異，并非每種接骨板都合適，有時術中的預彎浪費很多時間和精力，增加了患者的出血和手術時間，有文獻報道采用3D打印模型指導微創(chuàng)經(jīng)皮接骨板固定技術（minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis,MⅠPPO）操作取得了良好的效果，但如何判斷采用鏡像模型進行術前預演是否可靠，未見報道，而是默認雙側對稱。本研究自2015年12月至2016年12月對12例單側鎖骨中段骨折患者結合3D打印健側鎖骨鏡像模型,行接骨板內(nèi)固定術，術中均未剝離鎖骨床，采取了MⅠPPO技術，取得了較好的效果。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究共納入12例患者，均為單側鎖骨中段骨折，其中，男8例，女4例，27~66歲，平均（49.75±11.62）歲，均行接骨板內(nèi)固定手術。納入標準：＞18歲且鎖骨中段骨折，可進行接骨板內(nèi)固定手術；能配合進行肢體CT掃描。排除標準：雙側鎖骨同時骨折者；左右側形態(tài)差異明顯（如脊柱側彎）的患者；先天性畸形者；既往曾有鎖骨骨折者；檢查及操作無法配合者。本研究經(jīng)本院倫理委員會討論并通過后實施。

1.2 模型制作

首先CT掃描雙側鎖骨，層厚為1 mm，采集的數(shù)據(jù)保存為DⅠCOM格式，刻錄光盤，數(shù)據(jù)在MⅠMⅠCS 15.0軟件中打開，通過閾值分割的方法，去除不需要部分，主要是胸骨和肩胛骨，獲得無遮蓋的雙側鎖骨全貌，由于鎖骨形態(tài)不規(guī)則，難以獲取雙側相同區(qū)域鎖骨截面，通過軟件測量雙側鎖骨無骨折區(qū)的截面長短徑存在一定誤差，因此，改為模型上直接測量。軟件上可以直接生成3D圖像，健側鎖骨3D圖像通過鏡面成像技術，生成新的3D圖像，患側與健側3D圖像導出為STL格式文件，通過CURA軟件對3D圖像進行切片與支撐生成，轉化為3D打印機可識別的CODE格式并進行3D打印，健側鎖骨的鏡像模型就是骨折側鎖骨解剖復位后的模型。此模型被用作模板，作為進行內(nèi)固定操作的基準，可以使用商業(yè)公司提供3D打印服務，或使用一個3D打印機自行加工打印模型，這樣一個鎖骨骨折模型與骨折解剖復位后的模型就制作出來了，這相對于CT重建的圖像更為直觀。

1.3 手術預演

對照健側鎖骨鏡像模型和骨折側鎖骨3D打印模型，為了驗證雙側鎖骨是否具備良好一致性，達到鏡像模型的可靠使用，首先進行雙側相似性對照，在MⅠM-ⅠCS軟件中的冠狀面對鎖骨距胸骨端或肩峰端1 cm、3 cm、5 cm處做截面，對稱的兩側同時進行，矢狀面測量長短軸，記作PC1（proximal clavicle 1）、PC3、PC5，進行左右對照（圖1A~B），實際操作發(fā)現(xiàn)，由于鎖骨的不規(guī)則形態(tài)，導致管狀骨中軸線呈現(xiàn)S型彎曲，測量較為困難且偏離實際值較為明顯，改為將兩個模型在未骨折區(qū)域進行定點測量，距離胸骨端1 cm、3 cm、5 cm處分別測量兩個模型截面的長短軸（圖1C~D），如果偏差＜10%，則進行下面的手術預演，先在鏡像模型上標記出復位后骨折線位置，然后進行實際手術演練，確定能夠有效固定的螺釘位置，進行接骨板的選型、預彎（圖1E）、并將接骨板固定于模型，在模型上標記每個螺釘?shù)拈L度（圖1F），將這些準備好的植入物，進行高溫消毒，然后直接手術時使用。由于手術中只有骨折的復位與內(nèi)植物的固定，省去了術中方案的設計，植入物彎折及測深等流程，手術時間縮短，可以更有效的進行微創(chuàng)操作，為了使實際手術更接近手術預演，需要預先設計好植入物與標記點的位置關系，如接骨板邊緣與鎖骨邊緣的距離，某個釘孔相對于骨折端的位置和距離，因為偏離正確的位置，可能會導致固定的可靠性下降及螺釘長度的不準確。

圖1 患者，男，43歲，左鎖骨粉碎性骨折，術前規(guī)劃方式

1.4 手術方法

術前在3D打印健側鎖骨鏡像模型上手術演練的接骨板與螺釘直接運用于術中，在鎖骨骨折區(qū)域常規(guī)切開皮膚、皮下筋膜，保護骨折塊附近肌肉，復位碎骨塊及骨折端，可吸收線臨時捆扎固定，對于個別難以穩(wěn)定的骨折克氏針臨時固定，于鎖骨遠端需固定螺釘區(qū)域切開2~3 cm切口，皮下沿骨面剝離建立隧道，通過骨折區(qū)向內(nèi)側建立皮下隧道，接骨板由外側向內(nèi)側插入，跨越骨折端，于內(nèi)側置釘處行2~3 cm切口，調節(jié)接骨板位置，防止接骨板偏離，根據(jù)術前預演，尋找標記點，將接骨板置于預演時的位置，使其貼服于鎖骨表面，并臨時固定，由于手術預演時接骨板已經(jīng)過塑形，故對于骨折的鎖骨只要良好貼服接骨板，便能取得良好的復位及預期的形態(tài)，對于粉碎性骨折尤其適合，手術只顯露鎖骨表面，除剝離骨折端及骨表面骨膜，其余組織不予剝離，最大程度保護鎖骨血運，采用鉆頭限深方法鉆孔、攻絲、上釘，透視滿意，徹底止血，縫合各層。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0軟件對雙側數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，對鎖骨胸骨端的左右側距離胸鎖關節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處橫截面的長短軸分別進行測量，共產(chǎn)生6對數(shù)組，將每對數(shù)組及成對數(shù)據(jù)差值先進行正態(tài)檢驗（Kolmogorov-Smirnov），然后采用配對樣本t檢驗，按雙側α=0.05的檢驗水準，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩側鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較

所有病例均打印出健側鏡像模型與骨折模型，采用將鎖骨距胸鎖關節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處做截面測量長短軸的方法，獲得鎖骨胸骨端的3層面長短軸數(shù)據(jù)共72個，按照每個層面的相同軸分組，每組數(shù)據(jù)及成對數(shù)據(jù)差值均符合正態(tài)分布，每組成對樣本的相關系數(shù)均＞0.78，PC1、PC3、PC5的成對樣本差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。

2.2 手術結果及并發(fā)癥

所有鎖骨骨折病例均未出現(xiàn)血管神經(jīng)損傷情況，術后復查X線顯示內(nèi)固定良好，螺釘長度均突破對側骨皮質，無螺釘過長或過短情況。然而觀察原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)5個患者中的6組數(shù)據(jù)偏差＞10%，術中采用重新測量螺釘長度后置釘，與術前預演螺釘長度偏差不超過2 mm，預彎的接骨板依然貼服良好。

表1 兩側鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較（±s）

表1 兩側鎖骨胸骨端3層面長短軸長度比較（±s）

注：LL左側長軸，LS左側短軸，RL右側長軸，RS右側短軸，PC1鎖骨距離胸鎖關節(jié)1 cm，PC3鎖骨距離胸鎖關節(jié)3 cm，PC5鎖骨距離胸鎖關節(jié)5 cm

相關系數(shù)（r）t值P值部位PC10.8711.698組別LL RL LS RS LL RL LS RS LL RL LS RS數(shù)量n 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12軸長（mm）22.74±1.99 22.25±1.90 17.92±1.60 18.28±2.04 17.87±2.28 18.36±2.88 14.26±1.40 14.21±1.57 15.47±1.58 15.39±1.94 13.02±1.61 12.79±1.54 0.118 0.839-1.1110.290 PC30.785-0.9620.357 0.8900.2580.801 PC50.8360.2600.799 0.8861.0870.300

2.3 典型病例

患者，女，28歲，鎖骨中段粉碎性骨折，術前雙側鎖骨CT掃描，將獲取的DⅠCOM數(shù)據(jù)導入MⅠMⅠCS 15.0軟件，獲取骨折側鎖骨STL文件和健側鎖骨鏡像模型STL文件，分別進行3D打印，在健側鏡像模型上繪制骨折線，以防螺釘進入骨折線內(nèi)，于胸骨端距離胸鎖關節(jié)1 cm、3 cm、5 cm處測量兩個模型的長短軸，發(fā)現(xiàn)其偏差＜10%，說明其相似性符合要求，再將各類型接骨板在模型上進行比對測試（圖2A），使之兩端未骨折區(qū)域分別可以固定3枚螺釘，將接骨板在鏡像模型上預彎，使之盡可能服帖，固定螺釘并記錄螺釘長度（圖2B），將手術預演的接骨板及螺釘直接消毒手術待用，術中采用MⅠPPO技術的3段切口（圖2C），中間段為復位臨時固定骨折，兩端切口為螺釘固定，為了防止接骨板偏離預演位置，先將接骨板插入后透視（圖2D），由于鎖骨較細小，兩端切口大小需要能放置血管鉗夾持接骨板，以免滑離導致鉆孔偏斜，兩端調整好位置，普通螺釘各固定1枚，再固定其他的鎖定螺釘，術中根據(jù)手術預演獲得的螺釘長度數(shù)據(jù)，調整鉆頭限深（圖2E），有效防止損傷鎖骨下血管及臂叢神經(jīng)，手術結束前透視確認接骨板內(nèi)固定效果（圖2F）。

3 討論

動物通常呈現(xiàn)球對稱、輻射對稱、左右對稱3種類型，左右對稱在生長發(fā)育過程中已經(jīng)形成，人類是典型的左右對稱生物，除外內(nèi)臟，肢體外貌與骨骼多呈左右對稱，也就是通常所說的鏡像關系，這就是健側長管狀骨鏡像模型可以作為骨折側復位模板的理論依據(jù)。然而，長期兩側鎖骨受力不均勻也是導致其形態(tài)和直徑不同的原因之一，如嚴重的脊柱側彎會導致鎖骨的畸形與不對稱，一些特殊體力勞動者也表現(xiàn)出鎖骨直徑的差異，因此，在進行手術演練之前，為了更好的保證雙側對稱，骨折模型與健側鏡像模型的未骨折區(qū)域進行測量對比是十分必要的，采用游標卡尺對比測量等距離長短軸，簡單易行，容易掌握，如果測量發(fā)現(xiàn)雙側不對稱，鏡像模型的手術演練將變得毫無意義，而演練獲得的數(shù)據(jù)進行實際手術將變得十分危險。由于骨折的原因，左右兩側直接進行對稱性檢驗較為困難，選擇未骨折區(qū)域實體表面掃描數(shù)據(jù)進行對比可獲取較為準確的三維對照數(shù)據(jù)，但依然繁雜，我們采用截取無骨折區(qū)域的3處橫截面進行長短軸對照，較為簡便易行，可以作大致的相似性判斷。本研究統(tǒng)計學得到的結果是左右兩側無顯著性差異，但不代表無差異，按照逐個數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)5個患者中的6組數(shù)據(jù)超出預設的10%差異度，顯然，涉及此數(shù)據(jù)的鎖骨采用鏡像模型的數(shù)據(jù)可能帶來錯誤，我們務實地在實際手術中進行測量印證，確定其與手術演練的螺釘長度存在出入，盡管其長度的增加不至于損傷鎖骨下血管，但長度的變短就可能導致固定強度的下降，因此，采用鎖骨鏡像模型進行臨床應用時，預先進行左右側的相似性對照是十分必要的。

采用3D打印技術協(xié)助骨折的判斷及手術治療，已經(jīng)廣為應用，目前醫(yī)療市場充斥著眾多廠家各式各樣的內(nèi)固定植入物，而且不同品牌的植入物規(guī)格類型都不盡相同，根據(jù)經(jīng)驗選擇內(nèi)固定植入物常常導致內(nèi)固定植入物與骨面不匹配，增加了術前內(nèi)固定植入物選擇的困難，以往較先進的方法是通過數(shù)字化技術進行虛擬手術[8]，3D打印技術則可以把虛擬的手術設計方案轉化為現(xiàn)實手術的實施過程，提供了一種虛擬向現(xiàn)實轉化的有效途徑，通常較為理性的方式是將所有骨折塊通過MⅠMⅠCS軟件分割成單獨的骨塊，然后3D打印出所有骨折塊，模仿實際手術進行拼合與固定，從而選擇接骨板與螺釘[9]，可事實上，對于一些粉碎性骨折，如果想把每個骨塊采用軟件分割并打印出來，十分困難，因為分割過程很可能去除掉有用的部分，尤其當存在壓縮性骨折時，更加困難，另一方面，由于3D打印的特性，很難產(chǎn)生銳利邊緣，即使打印出各個骨塊，但拼合時會發(fā)現(xiàn)，根本無法嚴絲合縫，因此，直接通過打印骨折區(qū)域拼合骨塊的方式并不理想，而采用鏡像技術，可以很好的解決此問題并十分便利的進行手術預演。實踐證明，正常人的兩側鎖骨基本是對稱的，不對稱者只占極少數(shù)，這可以通過適當?shù)臏y量對比，當雙側差別較小時，可以采用健側鎖骨鏡像模型來替代患側鎖骨復位后狀態(tài)。采用手術預演，預先知道螺釘長度，那通過鉆頭限深來達到安全鉆孔的目的就實現(xiàn)了，由于不必擔心鉆孔問題，鎖骨可以最大程度的減少剝離，這樣鎖骨的微創(chuàng)操作得以實現(xiàn)，另外，由于解剖型接骨板有時并不能很好的與患者鎖骨匹配，需要適當塑形，而利用3D打印鏡像模型進行接骨板預彎，為骨折的最佳復位形態(tài)提供了模板。

圖2 患者，女，28歲，右鎖骨粉碎性骨折，接骨板內(nèi)固定

在進行雙側對照時，初期想采用先前用于長管狀骨“三層面長短軸對照”方法進行左右側對稱性的研究[10,11]，然而，由于鎖骨的不規(guī)則形態(tài)，其中軸線為S形，MⅠMⅠCS軟件進行橫截面長短軸測量幾乎不現(xiàn)實，因此被迫采用手工測量的方法，這需要預先將健側鏡像模型打印出來，而無法預判，這對于那些長范圍鎖骨骨折或鎖骨兩端分別存在骨折的病例，可能會出現(xiàn)胸骨端與肩峰端均沒有足夠測量空間的情況，導致雙側對照失敗，這提示并非所有類型的鎖骨骨折病例都能運用該技術。

在進行3D打印之前，通過切片軟件可以調整模型的放置方向和位置，以及支撐面的生成，為了不影響手術演練的精度，應將支撐面避開內(nèi)固定物放置面，這樣可以使接骨板更準確的貼服于模型，因為支撐物盡管可以去除，但其殘留會導致表面粗糙，使接骨板難以很好的貼服模型表面，從而導致了誤差，這樣對于接骨板的預彎也會帶來困難，螺釘長度也會出現(xiàn)偏差，另外所使用的材料具備一定的伸縮率，最終模型可能存在一些變化，對于較大模型的打印可能會出現(xiàn)收縮與翹邊情況，采用ABS與尼龍等材料會比較明顯，而PLA材料相對不容易發(fā)生形變，缺點是容易堵3D打印機噴頭而導致打印失敗，對于鎖骨這種細長結構，采用PLA更為理想。

對于管狀骨實施安全鉆孔技術，通常的方法為，先鉆透一側骨皮質，將鉆頭頂住對側骨皮質，根據(jù)不同長管狀骨皮質厚度的經(jīng)驗，調整鉆頭長度可繼續(xù)鉆入3~6 mm，使之正好鉆透對側皮質達到限深目的，這樣做帶來的好處在于無需剝離對側，保護了組織血運，而不再需要完整剝離顯露管狀骨，用骨膜剝離器等放在對側保護，同樣，鎖骨骨折內(nèi)固定也可以采用同樣的方法，雖然對于有經(jīng)驗的醫(yī)師可以通過手感來控制深度，但對于臨近大血管的胸鎖關節(jié)區(qū)域的鎖骨鉆孔仍然令人擔憂，采用鉆頭限深的方式鉆孔更為安全，然而，當對側皮質缺如或正好是骨折線時，直接頂住對側皮質的動作可能帶來危險，有了鏡像模型進行術前演練，杜絕了盲目性，鉆頭長度直接確定，達到真正的安全鉆孔要求。同時，采用健側鎖骨鏡像模型進行模擬手術操作，極大的簡化了骨折的拼合與復位，骨折線以劃線的方式表達，這對于置釘?shù)奈恢门c方向帶來了幫助，也為安全鉆孔技術的實施進一步提供了保障，此技術可以延展到風險更高的區(qū)域，如骨盆、上頸椎等。

然而，進行3D打印需要額外的CT掃描，使患者受到更多的輻射，另外，模型的制作需要額外的費用，以及等待的時間，這也是本研究例數(shù)較少的原因，更為準確的結論需要大樣本的統(tǒng)計學分析，盡管如此，本研究通過3D打印技術很好地實現(xiàn)了鎖骨骨折的微創(chuàng)化治療，首次采用3層面長短軸對照來進行雙側鎖骨相似性的判斷，由于有了術前測量及規(guī)劃，避免了盲目使用鏡像模型帶來的安全隱患，使手術創(chuàng)傷更小、更安全，避免了因準備不充分而導致的手術困難，也為如何保障手術的安全提供了新的思路。

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